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1、计算机软件技术基础机械工业出版社计算机软件技术基础机械工业出版社第十二章数据库系统概述第十二章数据库系统概述1软件技术数据库概述本章基本内容与要求本章基本内容与要求n基本内容基本内容q数据库基本概念数据库基本概念 q数据模型数据模型 q数据库系统结构数据库系统结构 q关系数据库的基本概念关系数据库的基本概念 n要求要求q熟练掌握数据库的基本概念和关系数据模型熟练掌握数据库的基本概念和关系数据模型q熟悉数据库系统结构特别是三级模式结构熟悉数据库系统结构特别是三级模式结构2软件技术数据库概述数据管理的发展阶段数据管理的发展阶段n人工管理阶段（人工管理阶段（5050年代中期以前）年代中期以前）n文件
2、系统阶段（文件系统阶段（5050年代后期年代后期-60-60年年代中期）代中期）n数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代后期开始）年代后期开始）3软件技术数据库概述人工管理阶段人工管理阶段n背景背景q计算机主要用于科学计算计算机主要用于科学计算q外存为顺序存取设备外存为顺序存取设备q没有操作系统，没有数据管理软件没有操作系统，没有数据管理软件u特点特点用户完全负责数据管理工作用户完全负责数据管理工作数据完全面向特定的应用程序数据完全面向特定的应用程序数据与程序没有独立性数据与程序没有独立性访问访问访问访问访问访问数据数据1 1数据数据2 2数据数据n n程序程序1 1程序程序2 2程序程
3、序n n4软件技术数据库概述文件系统阶段文件系统阶段n背景背景q计算机不但用于科学计算，还用于管理计算机不但用于科学计算，还用于管理q外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备q有了有了OS,OS,文件系统文件系统( (专门管理数据的软件专门管理数据的软件) )5软件技术数据库概述文件系统阶段文件系统阶段补贴补贴系别系别姓名姓名学号学号住址住址系别系别性别性别姓名姓名学号学号学位学位学分学分系别系别姓名姓名学号学号学位学位 出身出身年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名学号学号6软件技术数据库概述文件系统阶段文件系统阶段n特点特点q系统提供一定的数据管理功能系统提供一定的数据管
4、理功能q数据与程序有一定的独立性数据与程序有一定的独立性q数据仍是面向应用的数据仍是面向应用的q数据与程序的独立性差数据与程序的独立性差q数据的共享性差，冗余度大数据的共享性差，冗余度大n数据面向应用n数据孤立q数据的不一致性数据的不一致性数据1数据2数据n OS 程序程序1 1程序程序2 2程序程序n n7软件技术数据库概述数据库系统阶段数据库系统阶段n背景背景q计算机管理的数据量大，关系复杂，共享计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）性要求强（多种应用、不同语言共享数据）q外存有了大容量磁盘，光盘外存有了大容量磁盘，光盘q软件价格上升，硬件价格下降，编制
5、和维软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低护的成本更高，力求降低8软件技术数据库概述数据库系统阶段n数据库观点数据库观点q数据不是依赖于处理过程的附属品，而是现实数据不是依赖于处理过程的附属品，而是现实世界中独立存在的对象世界中独立存在的对象数据1DBMS统一存取统一存取数据2数据n程序2程序1程序n9软件技术数据库概述学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄住址住址出身出身学位学位学分学分补贴补贴数据库系统的特点数据库系统的特点11软件技术数据库概述数据库系统阶段数据管理的特点数据库系统阶段数据管理的
6、特点 n数据结构化数据结构化 n数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充 n数据独立性高数据独立性高 n数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制 q数据的安全性（数据的安全性（Security）保护）保护 q数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查）检查 q并发（并发（Concurrency）控制）控制 q数据库恢复（数据库恢复（Recovery） 12软件技术数据库概述第一节第一节 数据库基本概念数据库基本概念 n一、数据库（一、数据库（DataBase，简称，简称DB）q数据库是长期存放在计算机内、有组织、可共数据库是长期存放在计算机内、有组织、
7、可共享的数据集合，享的数据集合，q数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有尽可能小的冗余度和较高的数据和储存，具有尽可能小的冗余度和较高的数据独立性和易扩展性，独立性和易扩展性，q并可为各种用户共享。并可为各种用户共享。 数据1 数据2数据n13软件技术数据库概述DBMS统一存取统一存取数据2数据1数据n14软件技术数据库概述第一节第一节 数据库基本概念数据库基本概念 n三、数据库系统（三、数据库系统（DBS） q在计算机系统中引入数据库后的系统构成在计算机系统中引入数据库后的系统构成 q组成：组成：n数据库（及相关硬件）数据库（及相关硬件）
8、n数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS） n开发工具开发工具n应用系统应用系统n数据库管理员数据库管理员n用户用户q数据库管理员数据库管理员(DataBase Administrator,简称简称DBA) 15软件技术数据库概述数据库系统数据库系统 示意图示意图PB,VB,VCDELPHIOracle,Db2,Sybase,SQL Server,InformixVisual FoxproAccess16软件技术数据库概述第二节第二节 数据模型数据模型 n数据模型的基本概念数据模型的基本概念n概念模型与概念模型与E-R图图 n最常用的数据模型即结构模型最常用的数据模型即结构模型 n将将E-R
9、图表示的概念模型转换为关系模型图表示的概念模型转换为关系模型 18软件技术数据库概述一、数据模型的基本概念一、数据模型的基本概念现实世界现实世界信息世界信息世界计算机世计算机世界界19软件技术数据库概述一、数据模型的基本概念一、数据模型的基本概念应用应用概念数据模型概念数据模型（E-RE-R表示）表示）结构数据模型结构数据模型（DBMSDBMS支持）支持）现实世界现实世界信息世界信息世界计算机世计算机世界界20软件技术数据库概述二、概念模型与二、概念模型与E-R图图 n独立于计算机系统的数据模型独立于计算机系统的数据模型 n信息世界模型信息世界模型n信息世界基本概念信息世界基本概念q实体实体(
10、Entity) q属性属性(Attribute) q域域(Domain) q实体型实体型(Entity Type) q实体集实体集(Entity set) q码码(Key) q联系联系(Relationship) 21软件技术数据库概述E-R图图(实体联系图）实体联系图）矩形框矩形框 ：实体：实体菱形框菱形框 ：联系：联系椭圆形框椭圆形框 ：属性：属性联系种类：联系种类：1：11：m m: n22软件技术数据库概述三、结构模型三、结构模型n三要素：三要素：q数据结构数据结构 q数据操作数据操作 q数据完整性约束数据完整性约束 n常用的结构模型常用的结构模型q层次模型层次模型 q网状模型网状模型
11、q关系模型关系模型直接面向数据库中数据的结构直接面向数据库中数据的结构数据模型数据模型23软件技术数据库概述层次模型层次模型用树形结构来表示实体及实体之间联系用树形结构来表示实体及实体之间联系层次清楚、容易理解层次清楚、容易理解两个结点间的关系是两个结点间的关系是1-m关系关系24软件技术数据库概述网状模型网状模型用网状结构来表示实体及实体之间联系用网状结构来表示实体及实体之间联系允许结点有多于一个的父结点允许结点有多于一个的父结点可以表示可以表示m -m关系关系25软件技术数据库概述关系模型关系模型用表格表示实体及实体之间联系用表格表示实体及实体之间联系26软件技术数据库概述关系模型关系模型
12、n关系关系(Relation)一个关系对应一张二维表。一个关系对应一张二维表。n元组元组(Tuple)二维表中的一行称为一个元组。二维表中的一行称为一个元组。 n属性属性(Attribute)二维表中的一列称为一个属二维表中的一列称为一个属性，对应每一个属性的名字称为属性名。性，对应每一个属性的名字称为属性名。 n超码超码(Super Key)二维表中的某个属性或是属二维表中的某个属性或是属性组可以唯一确定一个元组，则称为超码。性组可以唯一确定一个元组，则称为超码。 n候选码候选码(Candidate Key) 最小的超码最小的超码n主码主码(Primary Key) 任选一个候选码任选一个候
13、选码n域域(Domain)属性的取值范围称为域。属性的取值范围称为域。n分量元组中的一个属性值。分量元组中的一个属性值。27软件技术数据库概述关系模型关系模型n关系模式关系名和属性集的集合，是对关系的关系模式关系名和属性集的集合，是对关系的具体描述。一般表示为：具体描述。一般表示为：q关系名（属性关系名（属性1，属性，属性2,属性属性N） 例：例：例：例：S(S(S#S#,SNAME,AGE,SEX),SNAME,AGE,SEX)其中关系模式中属性的数目称为元数。其中关系模式中属性的数目称为元数。其中关系模式中属性的数目称为元数。其中关系模式中属性的数目称为元数。u关系模型关系模型由多个关系模
14、式组成了关系模型，也称为关系数由多个关系模式组成了关系模型，也称为关系数据库模式。据库模式。28软件技术数据库概述关系模型关系模型n成功的关系数据库产品成功的关系数据库产品qOracleqSybaseqDB2qSQL ServerqACCESSqVisual Foxpro 29软件技术数据库概述关系数据库关系数据库n对应于一个关系模型的全部关系的集合称对应于一个关系模型的全部关系的集合称为关系数据库为关系数据库n一个关系应具备下列特点一个关系应具备下列特点q关系的每一列具有不同的名称（属性名）关系的每一列具有不同的名称（属性名）q关系的每一列具有同一类型的域关系的每一列具有同一类型的域q关系中
15、任意两行（元组）不能完全相同关系中任意两行（元组）不能完全相同q关系的每一列是不可再分的数据单位关系的每一列是不可再分的数据单位q关系中行、列的次序可以互换关系中行、列的次序可以互换q每一个关系有一个唯一的主码每一个关系有一个唯一的主码30软件技术数据库概述工作工作员工员工数据模型数据模型部门部门1m31软件技术数据库概述例：例：E-R图转换为关系模型图转换为关系模型学生（学生（学号学号，姓名，性别，班号），姓名，性别，班号）班级（班级（班号班号，班名，位置），班名，位置）教师（教师（教师号教师号，姓名，职称），姓名，职称）课程（课程（课程号课程号，课程名，学分），课程名，学分）授课（授课（教
16、师号，课程号教师号，课程号） 选修（选修（学号，课程号学号，课程号，成绩），成绩）32软件技术数据库概述第三节第三节 数据库系统结构数据库系统结构 一、数据库的三级模式结构一、数据库的三级模式结构 n模式的分级模式的分级q为了提高数据的物理独立性和逻辑独立性，使为了提高数据的物理独立性和逻辑独立性，使数据库的用户观点数据库的用户观点(即用户看到的数据库即用户看到的数据库)与数与数据库的物理方面据库的物理方面(即实际存储的数据库即实际存储的数据库)区分开区分开来，数据库系统的模式是分级的来，数据库系统的模式是分级的n数据库系统三级模式结构数据库系统三级模式结构qCODASYLCODASYL（Co
17、nference On Data System Conference On Data System Language,Language,美国数据系统语言协商会）提出模式、美国数据系统语言协商会）提出模式、外模式、存储模式三级模式的概念。三级模式外模式、存储模式三级模式的概念。三级模式之间有两级映象之间有两级映象33软件技术数据库概述第三节第三节 数据库系统结构数据库系统结构 n一、数据库的三级模式结构一、数据库的三级模式结构q外模式外模式n用户的数据视图用户的数据视图q模式模式n所有用户的公共数据视图所有用户的公共数据视图q内模式内模式n是数据的物理结构及存储方式是数据的物理结构及存储方式q模
18、式之间的映象关系模式之间的映象关系 n外模式外模式/模式映象模式映象 n模式模式/内模式映象内模式映象 例例34软件技术数据库概述数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构数据库数据库内模式内模式模式模式外模式外模式2 2外模式外模式3 3外模式外模式1 1应用应用A A应用应用B B应用应用C C应用应用D D应用应用E E外模式外模式/ /模式映象模式映象模式模式/ /内模式映象内模式映象例例36软件技术数据库概述模式之间的映象关系模式之间的映象关系n外模式外模式/ /模式映象模式映象q定义某一个外模式和模式之间的对应关系，映象定义某一个外模式和模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各外模式
19、中定义通常包含在各外模式中q当模式改变时，修改外模式当模式改变时，修改外模式/ /模式映象，使外模式模式映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的据的逻辑独立性逻辑独立性n模式模式/ /内模式映象内模式映象q定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系q存储结构改变时，修改模式存储结构改变时，修改模式/ /内模式映象，使模式内模式映象，使模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的据的物理独立性物理独立性37软件技术数据库概述课堂练习（选择题）课堂练习
20、（选择题）1 1 1 1）数据库系统的核心是）数据库系统的核心是）数据库系统的核心是）数据库系统的核心是_。A A A A、数数数数据据据据库库库库管管管管理理理理系系系系统统统统 B B B B、数数数数据据据据库库库库 C C C C、操操操操作作作作系系系系统统统统 D D D D、编译系统、编译系统、编译系统、编译系统2 2 2 2）数数数数据据据据库库库库的的的的三三三三级级级级模模模模式式式式结结结结构构构构中中中中，描描描描述述述述数数数数据据据据库库库库中中中中全全全全体体体体数数数数据据据据的的的的全全全全局逻辑结构和特性的是局逻辑结构和特性的是局逻辑结构和特性的是局逻辑结构
21、和特性的是_。B B B B、 外模式外模式外模式外模式 B B B B、内模式、内模式、内模式、内模式 C C C C、存储模式、存储模式、存储模式、存储模式 D D D D、模式、模式、模式、模式3 3 3 3 ）数据库中存储的内容是）数据库中存储的内容是）数据库中存储的内容是）数据库中存储的内容是_。C C C C、表表表表 B B B B、数据和数据之间的关系、数据和数据之间的关系、数据和数据之间的关系、数据和数据之间的关系D D D D、数据集合数据集合数据集合数据集合 D D D D、数据模型的定义和数据字典、数据模型的定义和数据字典、数据模型的定义和数据字典、数据模型的定义和数据字典38软件技术数据库概述
