数据库系统概论(第五版)-.ppt
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1、课程安排程安排总学学时:3232学学时,其中,其中2424学学时理理论,8 8学学时上机上机关于教材关于教材教材教材数据数据库系系统概概论(第五版第五版),王珊,王珊,萨师煊著煊著 高等教育出版社,高等教育出版社,2014.12 参考参考书数据数据库系系统导论(An Introduction to Database Systems)(第(第七版)七版)C.J.Date著著,机械工机械工业出版社,出版社,数据数据库领域中的域中的权威著作威著作。(剑桥大学大学)数据数据库系系统概念概念(Database System Concepts)(第(第六六版)版)Silberschatz著著,机械工机械工
2、业业出版社出版社。(耶耶鲁大学大学)学学习方式及要求方式及要求 听听课 读书 独立完成作独立完成作业 积极答疑极答疑按按时上上课认真完成上机真完成上机实验数据数据库系系统概概论An Introduction to Database Systems第一章第一章 绪论第一章第一章 绪论1.1 数据数据库系系统概述概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据数据库系系统结构构1.4 数据数据库系系统的的组成成1.5 小小结数据数据库的地位的地位v数据数据库技技术产生于六十年代末,是生于六十年代末,是数据管理的最新技数据管理的最新技术,是,是计算机科学的重要分支。算机科学的重要分支。v数据数据库技技术是是
3、信息系信息系统的核心和基的核心和基础,它的出,它的出现极大极大地促地促进了了计算机算机应用向各行各用向各行各业的渗透。的渗透。v数据数据库的建的建设规模、数据模、数据库信息量的大小和使用信息量的大小和使用频度度已成已成为衡量一个国家衡量一个国家信息化程度的重要信息化程度的重要标志志。v是学是学习动态网站网站课程的必不可少的知程的必不可少的知识;v在在毕业设计和以后的工作中都能用到;和以后的工作中都能用到;第一章第一章 绪论1.1 数据数据库系系统概述概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技数据管理技术的的产生和生和发展展 1.1.3 数据数据库系系统的特点的特点 1.
4、1.1 四个基本概念四个基本概念v数据数据(Data)v数据数据库(Database)v数据数据库管理系管理系统(DBMS)v数据数据库系系统(DBS)一、数据一、数据v数据数据(Data)是数据是数据库中存中存储的基本的基本对象象v数据的定数据的定义描述事物的符号描述事物的符号记录v数据的种数据的种类文本、文本、图形、形、图像、音像、音频、视频、学生的档案、学生的档案记录、货物的物的运运输情况等情况等v数据的特点数据的特点数据与其数据与其语义是不可分的是不可分的数据数据举例例v数据的含数据的含义称称为数据的数据的语义,数据与其,数据与其语义是不可分的。是不可分的。例如例如 93是一个数据是一
5、个数据语义1:学生某:学生某门课的成的成绩语义2:某人的体重:某人的体重语义3:某个年:某个年级的学生人数的学生人数语义4:请同学同学给出。出。数据数据举例例v学生档案中的学生学生档案中的学生记录(李明,男,(李明,男,197205,江,江苏南京市,南京市,计算机系,算机系,1990)语义:学生姓名、性学生姓名、性别、出生年月、籍、出生年月、籍贯、所在院系、所在院系、入学入学时间解解释:李明是个大学生,李明是个大学生,1972年年5月出生,江月出生,江苏南京市人,南京市人,1990年考入年考入计算机系算机系请给出另一个解出另一个解释和和语义二、数据二、数据库v数据数据库的定的定义数数据据库(D
6、atabase,简称称DB)是是长期期储存存在在计算算机机内内、有有组织的、的、可共享可共享的的大量大量数据的集合。数据的集合。v数据数据库的基本特征的基本特征数据按一定的数据模型数据按一定的数据模型组织、描述和、描述和储存存可可为各种用各种用户共享共享冗余度冗余度较小小数据独立性数据独立性较高高易易扩展展三、数据三、数据库管理系管理系统v什么是什么是DBMS位于位于用用户与与操作系操作系统之之间的一的一层数据管理数据管理软件。件。是基是基础软件,是一个大型复件,是一个大型复杂的的软件系件系统 vDBMS的用途的用途科学地科学地组织和存和存储数据、高效地数据、高效地获取和取和维护数据数据DBM
7、S的主要功能的主要功能数据定数据定义功能功能 提供数据定提供数据定义语言言(DDL)定定义数据数据库中的数据中的数据对象象数据数据组织、存、存储和管理和管理 分分类组织、存、存储和管理各种数据和管理各种数据 确定确定组织数据的文件数据的文件结构和存取方式构和存取方式 实现数据之数据之间的的联系系 提供多种存取方法提高存取效率提供多种存取方法提高存取效率数据操数据操纵功能功能 提供数据操提供数据操纵语言言(DML)实现对数据数据库的基本操作的基本操作 (查询、插入、插入、删除和修改除和修改)DBMS的主要功能的主要功能数据数据库的事的事务管理和运行管理管理和运行管理 数据数据库在建立、运行和在建
8、立、运行和维护时由由DBMS统一管理和控制一管理和控制 保保证数据的安全性、完整性、多用数据的安全性、完整性、多用户对数据的并数据的并发使用使用 发生故障后的系生故障后的系统恢复恢复数据数据库的建立和的建立和维护功能功能(实用程序用程序)数据数据库初始数据装初始数据装载转换 数据数据库转储 介介质故障恢复故障恢复 数据数据库的重的重组织 性能性能监视分析等分析等其它功能其它功能 DBMS与网与网络中其它中其它软件系件系统的通信的通信 两个两个DBMS系系统的数据的数据转换 异构数据异构数据库之之间的互的互访和互操作和互操作四、数据四、数据库系系统v什什么么是是数数据据库系系统(Database
9、 System,简称称DBS)在在计算机系算机系统中引入数据中引入数据库后的系后的系统构成数据构成数据库系系统。v数据数据库系系统的构成的构成数据数据库数据数据库管理系管理系统(及其开(及其开发工具)工具)应用系用系统数据数据库管理管理员 数据数据库 应用系用系统应用用开开发工工具具 操操 作作 系系统 数数据据库管管理理系系统 数据数据库管理管理员用用户用用户用用户 数据数据库系系统1.1 数据数据库系系统概述概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技数据管理技术的的产生和生和发展展 1.1.3 数据数据库系系统的特点的特点 数据管理技数据管理技术的的产生和生和发展展
10、v什么是数据管理什么是数据管理对数据数据进行分行分类、组织、编码、存、存储、检索和索和维护数据数据处理的中心理的中心问题v数据管理技数据管理技术的的发展展过程程人工管理人工管理阶段段(20世世纪40年代中年代中-50年代中年代中)文件系文件系统阶段段(20世世纪50年代末年代末-60年代中年代中)数据数据库系系统阶段段(20世世纪60年代末年代末-现在在)一、人工管理一、人工管理阶段段v时期期20世世纪40年代中年代中-50年代中年代中v产生的背景生的背景应用需求用需求科学科学计算算硬件水平硬件水平无直接存取存无直接存取存储设备软件水平件水平没有操作系没有操作系统处理方式理方式批批处理理人工管
11、理人工管理阶段段(续)v特点特点数据的管理者:用数据的管理者:用户(程序(程序员),数据不保存),数据不保存数据面向的数据面向的对象:某一象:某一应用程序用程序 数据的共享程度:无共享、冗余度极大数据的共享程度:无共享、冗余度极大数据的独立性:不独立,完全依数据的独立性:不独立,完全依赖于程序于程序数据的数据的结构化:无构化:无结构构数据控制能力:数据控制能力:应用程序自己控制用程序自己控制应用程序与数据的用程序与数据的对应关系关系(人工管理人工管理阶段段)应用程序用程序1数据集数据集1应用程序用程序2数据集数据集2应用程序用程序数据集数据集n.人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 二、文
12、件系二、文件系统阶段段v时期期20世世纪50年代末年代末-60年代中年代中v产生的背景生的背景应用需求用需求科学科学计算、管理算、管理硬件水平硬件水平磁磁盘、磁鼓、磁鼓软件水平件水平有文件系有文件系统处理方式理方式联机机实时处理、批理、批处理理文件系文件系统阶段段(续)v特点特点数据的管理者:文件系数据的管理者:文件系统,数据可,数据可长期保存期保存数据面向的数据面向的对象:某一象:某一应用程序用程序 数据的共享程度:共享性差、冗余度大数据的共享程度:共享性差、冗余度大数据的数据的结构化:构化:记录内有内有结构构,整体无整体无结构构数据的独立性:独立性差,数据的数据的独立性:独立性差,数据的逻
13、辑结构改构改变必必须 修改修改应用程序用程序数据控制能力:数据控制能力:应用程序自己控制用程序自己控制应用程序与数据的用程序与数据的对应关系关系(文件系文件系统阶段段)应用程序用程序文件文件应用程序用程序文件文件2应用程序用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 文件系文件系统中数据的中数据的结构构v记录内有内有结构。构。v数据的数据的结构是靠程序定构是靠程序定义和解和解释的。的。v数据只能是定数据只能是定长的。的。可以可以间接接实现数据数据变长要求,但要求,但访问相相应数据的数据的应用程序复用程序复杂了。了。v文件文件间是独立的,因此数据整体无是独立的,因此
14、数据整体无结构。构。可以可以间接接实现数据整体的有数据整体的有结构,但必构,但必须在在应用程序中用程序中对描述数据描述数据间的的联系系。v数据的最小存取数据的最小存取单位是位是记录。三、数据三、数据库系系统阶段段v时期期20世世纪60年代末以来年代末以来从文件系从文件系统到数据到数据库系系统标志着数据管理技志着数据管理技术的的飞跃v产生的背景生的背景应用背景用背景大大规模管理模管理硬件背景硬件背景大容量磁大容量磁盘、磁、磁盘阵列列软件背景件背景有数据有数据库管理系管理系统处理方式理方式联机机实时处理理,分布分布处理理,批批处理理1.1 数据数据库系系统概述概述 1.1.1 四个基本概念四个基本
15、概念 1.1.2 数据管理技数据管理技术的的产生和生和发展展 1.1.3 数据数据库系系统的特点的特点 1.1.3 数据数据库系系统的特点的特点v整体数据整体数据结构化构化v数据的共享性高,冗余度低,易数据的共享性高,冗余度低,易扩充充v数据独立性高数据独立性高v数据由数据由DBMS统一管理和控制一管理和控制数据数据结构化构化v整体数据的整体数据的结构化构化是数据是数据库的主要特征之的主要特征之一一 v整体整体结构化构化不再不再仅仅针对某一个某一个应用,而是面向全用,而是面向全组织不不仅数据内部数据内部结构化,整体是构化,整体是结构化的,数据之构化的,数据之间具具有有联系系文件系文件系统的的记
16、录示例示例学生文件的记录结构课程文件的记录结构学生选课文件的记录结构文件中文件中记录内部有内部有结构,但构,但记录间无无联系系联系系电话住址住址年年龄系系性性别姓名姓名学号学号学学时课程名程名课程号程号成成绩课程号程号学号学号数据数据库整体数据整体数据结构化构化学号学号课程号程号成成绩学号学号姓名姓名性性别年年龄系系别日期日期学校学校学学历名名家庭出身家庭出身籍籍贯政治面貌政治面貌姓名姓名与本人关系与本人关系详细情况情况日期日期奖惩条目条目数据数据库系系统实现整体数据整体数据结构化构化课程号程号课程名程名学学时数据的共享性高,冗余度低,易数据的共享性高,冗余度低,易扩充充v数据数据库系系统从整
17、体角度看待和描述数据,数据从整体角度看待和描述数据,数据面向整个系面向整个系统,可以被多个用,可以被多个用户、多个、多个应用共用共享使用。享使用。v数据共享的好数据共享的好处减少数据冗余,减少数据冗余,节约存存储空空间避免数据之避免数据之间的不相容性与不一致性的不相容性与不一致性 使系使系统易于易于扩充充数据独立性高数据独立性高v物理独立性物理独立性指用指用户的的应用程序用程序与与存存储在磁在磁盘上的数据上的数据库中数据中数据是相互独立的。是相互独立的。当数据的当数据的物理存物理存储改改变了,了,应用程序用程序不用改不用改变。v逻辑独立性独立性指指用用户的的应用用程程序序与与数数据据库的的逻辑
18、结构构是是相相互互独独立立的的。数数据据的的逻辑结构构改改变了,了,用用户程序程序也可以不也可以不变。v数据独立性是由数据独立性是由DBMS的二的二级映像功能来保映像功能来保证的的数据由数据由DBMS统一管理和控制一管理和控制vDBMS提供的数据控制功能提供的数据控制功能(1)数据的安全性(数据的安全性(Security)保)保护保保护数据,以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据,以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。(2)数据的完整性(数据的完整性(Integrity)检查将数据控制在有效的范将数据控制在有效的范围内,或保内,或保证数据之数据之间满足一定的关系。足一定的关系。(3
19、)并并发(Concurrency)控制)控制对多用多用户的并的并发操作加以控制和操作加以控制和协调,防止相互干,防止相互干扰而得到而得到错误的的结果。果。(4)数据数据库恢复(恢复(Recovery)将数据将数据库从从错误状状态恢复到某一已知的正确状恢复到某一已知的正确状态。应用程序与数据的用程序与数据的对应关系关系(数据数据库系系统)DBMS应用程序用程序1应用程序用程序2数据数据库数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 第一章第一章 绪论1.1 数据数据库系系统概述概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据数据库系系统结构构1.4 数据数据库系系统的的组成成1.5 小小结 1.2 数据模
20、型数据模型 1.2.1 两大两大类数据模型数据模型 1.2.2 数据模型的数据模型的组成要素成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型数据模型数据模型v在数据在数据库中用数据模型中用数据模型这个工具来个工具来抽象、表示和抽象、表示和处理理现实世界中的数据和信息。世界中的数据和信息。v通俗地通俗地讲数据模型就是数据模型就是现实世界的模世界的模拟。v数据模型数据模型应满足三方面要求足三方面要求能比能比较真真实地模地模拟现实世界世界容易容易为人所人所理解理解便于在便于在计算
21、机上算机上实现 1.2.1 两大两大类数据模型数据模型v数据模型分数据模型分为两两类(分属两个不同的(分属两个不同的层次)次)(1)概念模型概念模型 也称信息模型,它是按用也称信息模型,它是按用户的的观点来点来对数据和信息建模,用于数据数据和信息建模,用于数据库设计。(2)逻辑模型和物理模型模型和物理模型 逻辑模模型型主主要要包包括括网网状状模模型型、层次次模模型型、关关系系模模型型、面面向向对象象模模型型等等,按按计算算机机系系统的的观点点对数数据据建建模模,用用于于DBMS实现。物物理理模模型型是是对数数据据最最底底层的的抽抽象象,描描述述数数据据在在系系统内内部部的的表表示示方方式式和和
22、存存取取方方法法,在在磁磁盘或或磁磁带上上的的存存储方方式式和和存取方法。存取方法。两大两大类数据模型数据模型(续)v客客观对象的抽象象的抽象过程程-两步抽象两步抽象现实世界中的客世界中的客观对象抽象象抽象为概念模型;概念模型;把概念模型把概念模型转换为某一某一DBMS支持的数据模型。支持的数据模型。两大两大类数据模型数据模型(续)DBMS支持的数据模型支持的数据模型概念模型概念模型认识抽象抽象信息世界信息世界机器世界机器世界现实世界中客世界中客观对象的抽象象的抽象过程程现实世界世界现实世界世界 概念模型概念模型数据数据库设计人人员完成完成逻辑模型模型 物理模型物理模型由由DBMS完成完成概念
23、模型概念模型 逻辑模型模型数据数据库设计人人员完成完成 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大两大类数据模型数据模型 1.2.2 数据模型的数据模型的组成要素成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型 1.2.2 数据模型的数据模型的组成要素成要素v数据数据结构构:描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。v数据操作数据操作:对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合,包括操作及有关的操作规则。主要是查询和更新两大类操作。v完整性完整性约束条件:束条件:一组完整性
24、规则。1.2.3 概念模型概念模型v信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念v两个两个实体型之体型之间的的联系系v两个以上两个以上实体型之体型之间的的联系系v单个个实体型内的体型内的联系系v概念模型的一种表示方法概念模型的一种表示方法v一个一个实例例一、信息世界中的基本概念一、信息世界中的基本概念(1)实体(体(Entity)(2)属性(属性(Attribute)(3)码(Key)(4)域(域(Domain)(5)实体型(体型(Entity Type)(6)实体集(体集(Entity Set)(7)联系(系(Relationship)二、两个二、两个实体型之体型之间的的联系系实体型体型A联系名
25、系名实体型体型B111:1联系系实体型体型A联系名系名1n1:n联系系实体型体型A实体型体型B联系名系名mnm:n联系系实体型体型B用用图形来表示两个形来表示两个实体型之体型之间的的这三三类联系系 二、两个二、两个实体型之体型之间的的联系(系(续)v一一对一一联系(系(1:1)实例例一个班一个班级只有一个正班只有一个正班长一个班一个班长只在一个班中任只在一个班中任职定定义:如如果果对于于实体体集集A中中的的每每一一个个实体体,实体体集集B中中至至多多有有一一个个(也也可可以以没没有有)实体体与与之之联系系,反反之之亦亦然然,则称称实体体集集A与与实体体集集B具有一具有一对一一联系,系,记为1:
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