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2022年4月19日要求要求: :了解数据库的三个发展阶段及各阶段的主要特点，了解数据库的三个发展阶段及各阶段的主要特点，掌握数据库中的有关的基本概念、数据库系统的组成掌握数据库中的有关的基本概念、数据库系统的组成及各部分的主要功能。及各部分的主要功能。重点重点: :掌握实体、属性定义和实体型之间的联系类型及掌握实体、属性定义和实体型之间的联系类型及特点。特点。2022年4月19日第1章 19631963年年: : 美国美国HoneywellHoneywell公司公司IDSIDS（Integrated Integrated Data StoreData Store）系统投入运行）系统投入运行19651965年年: :美火箭公司用美火箭公司用IDSIDS帮助设计阿波罗登月火箭帮助设计阿波罗登月火箭19681968年年: :IBMIBM公司：公司： 层次层次IMSIMS19691969年年: : 美美CODASYLCODASYL： 网状网状DBTGDBTG标准标准19701970年年: : IBMIBM的的E.F.CoddE.F.Codd提出关系模型提出关系模型(1981)(1981)2020世纪世纪7070年代年代以层次、网状为主流以层次、网状为主流2020世纪世纪8080年代年代关系系统逐渐代替层次与网状模型关系系统逐渐代替层次与网状模型2022年4月19日1.1.1 基本概念基本概念1.1 1.1 数据管理技术的发展概况数据管理技术的发展概况 存储在某种媒体上可加以鉴别的符号资料。存储在某种媒体上可加以鉴别的符号资料。即对现实世界中客观事物的符号表示即对现实世界中客观事物的符号表示( (描述事物描述事物的符号记录的符号记录) )，可以是数值数据，也可以是非数，可以是数值数据，也可以是非数值数据，如声音、图像等。值数据，如声音、图像等。 数数 据据 2022年4月19日数据管理技术数据管理技术 对数据的收集、整理、组织、存储、维护、检对数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作，基本目的就是从大量的，杂乱索、传送等操作，基本目的就是从大量的，杂乱无章的，难以理解的数据中筛选出有意义的数据。无章的，难以理解的数据中筛选出有意义的数据。2022年4月19日 数据库数据库(DB:DataBase) 长期储存在计算机内的长期储存在计算机内的有组织的有组织的、可共享可共享的相关的相关数据的集合。数据的集合。2022年4月19日数据库管理系统数据库管理系统(DBMS:DataBase Management System) DBMSDBMS是是介于用户与操作系统之间介于用户与操作系统之间的一层数据的一层数据管理软件。为用户或应用程序提供访问管理软件。为用户或应用程序提供访问DBDB的方法，的方法，包括包括DBDB的建立、查询、更新及各种数据控制。的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMSDBMS是基于某种数据模型。是基于某种数据模型。2022年4月19日硬件操作系统DBMS应用软件应用程序包 数据库系统数据库系统(DBS:DataBase System)2022年4月19日1.1.2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的四个阶段数据管理技术的四个阶段: :（1 1）人工管理阶段）人工管理阶段（2020世纪世纪5050年代中期以前）年代中期以前）（2 2）文件系统阶段）文件系统阶段（2020世纪世纪5050年代后期年代后期6060年代中期）年代中期）（3 3）数据库系统阶段）数据库系统阶段（2020世纪世纪6060年代后期年代后期今）今）（4 4）高级数据库技术阶段）高级数据库技术阶段（2020世纪世纪6060年代年代今）今）硬件硬件(外存贮器外存贮器)和软件的发和软件的发展应用需求扩大展应用需求扩大2022年4月19日人工管理阶段人工管理阶段(-50年代中期年代中期)应用程序1应用程序2应用程序n数据集 1数据集 2数据集 n计算机主要用于科学计算计算机主要用于科学计算外存为顺序存取设备外存为顺序存取设备没有操作系统及数据管理软件没有操作系统及数据管理软件 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 2022年4月19日文件系统阶段（文件系统阶段（-60年代中期）年代中期）文件文件系统系统数据集1数据集2数据集3应用程序1应用程序2应用程序n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，还用于管理外存有了磁盘、磁鼓等直外存有了磁盘、磁鼓等直 接存取设备接存取设备有了专门管理数据的软件有了专门管理数据的软件: :文件系统文件系统数据可以长期保存数据可以长期保存共享性差共享性差数据与程序有一定的独立性数据与程序有一定的独立性 2022年4月19日数据库系统阶段（数据库系统阶段（60年代末期）年代末期）应用程序1应用程序2应用程序n数据库 数据库管理系统 DBMS计算机管理的数据量大，关系复计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强杂，共享性要求强外存有了大容量磁盘，光盘外存有了大容量磁盘，光盘软件价格上升，硬件价格下降。软件价格上升，硬件价格下降。数据有整体的结构性数据有整体的结构性由由DBMSDBMS统一存取，维护数据语义及结构统一存取，维护数据语义及结构数据共享性好数据共享性好数据与程序完全相互独立数据与程序完全相互独立2022年4月19日1.2 数据模型数据模型 数据模型（数据模型（Data ModelData Model）是现实世界数据特征）是现实世界数据特征的抽象的抽象。数据模型从本质上来说，是数据间相互联系或者说约束条件的描述。数据模型正是从一般抽象的层面上模拟和描述了数据库系统的静态静态特征特征、动态行为和约束条件。动态行为和约束条件。2022年4月19日 象盖大楼的设计图一样，象盖大楼的设计图一样，DMDM可使所有的可使所有的 项目参与项目参与者都有一个共同的数据标准者都有一个共同的数据标准 避免出现问题再解决（边干便改的方式）避免出现问题再解决（边干便改的方式） 可及早发现问题可及早发现问题 加快应用开发速度加快应用开发速度为什么要建立数据模型为什么要建立数据模型? ?2022年4月19日描述系统的静态特性。数据结构是所研究的对象类型的集合，它是刻画一个数据模型性质最重要的方面。在数据库系统中，人们通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。数据结构数据结构2022年4月19日 数据操作用于描述系统的动态特性。 数据操作是对数据库中各种数据操作的集合，包括操作及相应的操作规则。l如数据的检索、插入、删除和修改等。数据操作数据操作2022年4月19日 数据的约束条件是一组完整性规则的集合。 数据模型还应该提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。l例如，在学生数据库中，学生的年龄不得超过40岁。数据的约束条件数据的约束条件2022年4月19日1.2.2 概念模型概念模型 由于计算机不能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须将具体事物转换成计算机能够处理的数据。 在数据库中用数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的数据。 数据库即是模拟现实世界中某应用环境（一个企业、单位或部门）所涉及的数据的集合，它不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系。2022年4月19日现实世界现实世界信息世界信息世界认识抽象认识抽象计算机世界计算机世界2022年4月19日 客观存在并且可以相互区别的“事物”称为实体。 实体可以是可触及的对象，如一个学生，一本书，一辆汽车；也可以是抽象的事件，如一堂课，一次比赛等。实体（实体（Entity）2022年4月19日 实体的某一特性实体的某一特性 p如学生实体有学号、姓名、年龄、性别、系等方面的属性。p属性有“型”和“值”之分，“型”即为属性名，如姓名、年龄、性别是属性的型；“值”即为属性的具体内容，如（990001,张立，20，男，计算机）这些属性值的集合表示了一个学生实体。属性（属性（Atttribute）2022年4月19日 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。l如:学生（学号，姓名，年龄，性别，系）就是一个实体型。实体型（实体型（Entity Type）实体集（实体集（Entity Set） 同型实体的集合称为实体集。l如：所有的学生、所有的课程等。2022年4月19日 能唯一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键。l如:学生的学号，学生的姓名可能有重名，不能作为学生实体的键。码或键（码或键（Key）域（域（Domain） 属性值的取值范围称为该属性的域。l如:学号的域为6位整数，姓名的域为字符串集合，年龄的域为小于40的整数，性别的域为（男，女）。2022年4月19日 在信息世界中联系将被抽象为实体型内部的联系和实体型之间的联系。 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系； 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。联系（联系（Relationship）2022年4月19日两个实体型之间的联系有如下三种类型：两个实体型之间的联系有如下三种类型：u一对一联系（一对一联系（1:1） 实体集A中的一个实体至多与实体集B中的一个实体相对应，反之亦然。 如：班级与班长，观众与座位，病人与床位 u一对多联系（一对多联系（1:n） 实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应，而B中的一个实体至多与A中的一个实体相对应.如：班级与学生、公司与职员、省与市 u多对多（多对多（m:n） 实体集A中的一个实体与实体集B中的多个实体相对应，反之亦然.如：教师与学生,学生与课程，工厂与产品 2022年4月19日 字段（字段（Field） 对应于属性的数据称为字段，也称为数据项。字段的命名往往和属性名相同。l如学生有学号、姓名、年龄、性别、系等字段。 记录（记录（Record） 对应于每个实体的数据称为记录。l如一个学生（990001，张立，20，男，计算机）为一个记录。 文件（文件（File） 对应于实体集的数据称为文件。 如所有学生的记录组成了一个学生文件。 2022年4月19日实体名实体名矩形框矩形框表示实体型实体型属性名属性名椭圆形椭圆形表示属性属性菱形菱形表示联系联系联系名联系名 连接实体型与联系类型，也可用于表示实体与属性的联系连接实体型与联系类型，也可用于表示实体与属性的联系并注明种类；对构成码的属性，在属性名下画一横线表示。并注明种类；对构成码的属性，在属性名下画一横线表示。E-R模型模型（Entity Relationship Model )2022年4月19日学生学生课程课程选修姓名学号系别课程名主讲教师成绩先修课用用矩形矩形表示实体集，表示实体集，在框内写上实体名在框内写上实体名用用椭圆椭圆表示表示实体的属性实体的属性用用无向边无向边把实体与把实体与其属性连其属性连接起来接起来用用菱形菱形表示实表示实体间的联系体间的联系将参与联系的实将参与联系的实体用线段连接体用线段连接mn2022年4月19日确定所有实体集合确定所有实体集合 选择实体集应包含的属性选择实体集应包含的属性确定实体集之间的联系确定实体集之间的联系确定实体集的关键字确定实体集的关键字确定联系的类型确定联系的类型 设计设计E-RE-R图过程图过程: :2022年4月19日2022年4月19日例：工厂产品、零件、材料和仓库的E-R图: 某工厂生产若干产品，每种产品由不同的零件组成，有的零件可用在不同的产品上。这些零件由不同的原材料制成，不同零件所用的材料可以相同。这些零件按所属的不同产品分别放在仓库中，原材料按照类别放在若干仓库中。产品零件材料仓库产品零件材料仓库组成制造存储存放组成制造存储存放2022年4月19日2022年4月19日1.2.3 最常用的数据模型最常用的数据模型 数据模型的好坏，直接影响数据库的性能。 数据模型的选择，是设计数据库的一项首要任务。 常用的三种数据模型常用的三种数据模型: : 层次模型（Hierarchical Model）: “树结构” 网状模型（Network Model）:“图结构” 关系模型（Relational Model）: “二维表” 近代出现了一种新的数据模型面向对象的数据模型 2022年4月19日1.2.4 层次模型层次模型 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统。 现实世界中，许多实体之间的联系都表现出一种很自然的层次关系，如家族关系，行政机构等。2022年4月19日n每个结点表示一个记录类型每个结点表示一个记录类型. . 结点结点A A为根结点，为根结点，,E,F,E,F为为叶结点，叶结点，B,CB,C为兄结点为兄结点 ABCDEF层次模型有向树的示意图层次模型有向树的示意图 存取某一记录型存取某一记录型的记录，可以从的记录，可以从根结点起，按照根结点起，按照有向树层次向下有向树层次向下查找查找任何一个给定的记录值只有按其任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子女记录值能够意义，没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在脱离双亲记录值而独立存在2022年4月19日 层次模型例子层次模型例子 D# DN DLR# RNS# SN SST# TN TD教研室教研室R学生学生S TS数据库模型数据库模型 2022年4月19日层次模型的数据操纵与数据完整性约束：层次模型的数据操纵与数据完整性约束： 层次模型的层次模型的数据操纵数据操纵主要有查询、插入、删除和修改，主要有查询、插入、删除和修改， 进行插入、删除和修改操作时要满足层次模型的进行插入、删除和修改操作时要满足层次模型的完整性约束完整性约束条件条件。 插入操作插入操作: :如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值；点值； 删除操作删除操作: :如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除；被同时删除；修改操作修改操作: :应修改所有相应的记录，以保证数据的一致性。应修改所有相应的记录，以保证数据的一致性。2022年4月19日层次模型的优缺点：层次模型的优缺点： 主要优点：主要优点：（1）比较简单，只需很少几条命令就能操纵数据库，比较容易使用。（2）结构清晰，结点间联系简单，只要知道每个结点的双亲结点，就可知道整个模型结构。（3）提供了良好的数据完整性支持。2022年4月19日 主要缺点：主要缺点： （1）不能直接表示两个以上的实体型间的复杂的联系和实体型间的多对多联系，只能通过引入冗余数据或创建虚拟结点的方法来解决，易产生不一致性。 （2）对数据的插入和删除的操作限制太多。 （3）查询子女结点必须通过双亲结点。2022年4月19日1.2.5 网状模型网状模型 网状模型能比层次模型更好地表现非层次关系。 20世纪70年代，数据系统语言研究会CODASYL（Conference On Data System Language）下属的数据库任务组DBTG（Data Base Task Group）提出了一个系统方案，DBTG系统，也称CODASYL系统，成为了网状模型的代表。2022年4月19日 网状模型的数据结构网状模型的数据结构: : 学生学生课程课程2022年4月19日 网状模型的数据操纵与完整性约束网状模型的数据操纵与完整性约束l插入数据:允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值u如可增加一名尚未分配到某个教研室的新教师，也可增加一些刚来报到，还未分配宿舍的学生。l删除数据:允许只删除双亲结点值u如可删除一个教研室，而该教研室所有教师的信息仍保留在数据库中。l修改数据:只需更新指定记录即可。2022年4月19日 网状模型的优缺点网状模型的优缺点 主要优点主要优点 ：l能更为直接地描述客观世界，可表示实体间的多种复杂联系。l具有良好的性能和存储效率 主要缺点主要缺点: :l结构复杂，其DDL语言极其复杂l数据独立性差，由于实体间的联系本质上是通过存取路径表示的，因此应用程序在访问数据时要指定存取路径。2022年4月19日1.2.6 关系模型关系模型 1970年美国IBM公司的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型。l他发表了题为“大型共享数据银行数据的关系模型”（A Relation Model of Data for Large Shared Data Banks）, 开创了数据库的关系方法和数据规范化理论的研究，l他为此获得了1981年的图灵奖。 关系数据库已成为目前应用最广泛的数据库系统，如 Foxpro、Acess， Oracle、Informix、Sybase、SQL Server等 。2022年4月19日（1）关系模型的数据结构）关系模型的数据结构 是“二维表框架”组成的集合，每个二维表又可称为关系，所以关系模型是“关系框架”的集合。 与层次模型、网状模型不同，它建立在严格的数学概念之上的。 2022年4月19日 关系关系T（教师表）（教师表）TNO教师号教师号TN姓名姓名SEX性别性别AGE年龄年龄PROF职称职称SAL工资工资COMM岗位津岗位津贴贴DEPT系别系别T1李力李力男男47教授教授15003000计算机计算机T2王平王平女女28讲师讲师8001200信息信息T3刘伟刘伟男男30讲师讲师9001200计算机计算机T4张雪张雪女女51教授教授16003000自动化自动化T5张兰张兰女女39副教授副教授13002000信息信息2022年4月19日 关系关系S（学生表）（学生表）SNO学号学号SN姓名姓名SEX性别性别AGE年龄年龄DEPT系别系别S1赵亦赵亦女女17计算机计算机S2钱尔钱尔男男18信息信息S3孙珊孙珊女女20信息信息S4李思李思男男21自动化自动化S5周武周武男男19计算机计算机S6吴丽吴丽女女20自动化自动化2022年4月19日 关系关系C（课程表）（课程表）CNO课程号课程号CN课程名课程名CT课时课时C1程序设计程序设计60C2微机原理微机原理80C3数字逻辑数字逻辑60C4数据结构数据结构80C5数据库数据库60C6编译原理编译原理60C7操作系统操作系统602022年4月19日 关系关系SC（选课表）（选课表） 关系关系TC（授课表）（授课表） SNO学号学号CNO课程号课程号SCORE成绩成绩 TNO教师号教师号CNO课程号课程号S1C190 T1C1S1C285 T1C4S2C457 T2C5S2C580 T3C1S2C669 T3C5S2C770 T4C2S3C10 T4C3S3C270 T5C5S3C485 T5C7S4C193 S4C285 S4C383 S5C289 2022年4月19日l关系（关系（RelationRelation） 一个关系对应一张二维表一个关系对应一张二维表. .如前面给出的五张表对应五个关系l元组（元组（TupleTuple） 表格中的一行表格中的一行. .如S表中的一个学生记录即为一个元组l属性（属性（AttributeAttribute） 表格中的一列表格中的一列. . 相当于记录中的一个相当于记录中的一个字段字段，如S表中有五个属性（学号，姓名，性别，年龄，系别）（2）关系模型中的基本概念）关系模型中的基本概念2022年4月19日l 关键字（关键字（KeyKey） 可唯一标识元组的属性或属性集，也称为关系键或主码.如S表中学号可以唯一确定一个学生，为学生关系的主码l域（域（DomainDomain） 属性的取值范围.如年龄的域是（14-40）,性别的域是（男，女）l分量分量 每一行对应的列的属性值，即元组中的一个属性值.如学号、姓名、年龄等均是一个分量2022年4月19日l关系模式关系模式 对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，属性n），如：学生（学号，姓名，性别，年龄，系别）在关系模型中，实体是用关系来表示的，如：在关系模型中，实体是用关系来表示的，如：l学生（学号，姓名，性别，年龄，系别）学生（学号，姓名，性别，年龄，系别）l课程（课程号，课程名，课时）课程（课程号，课程名，课时）实体间的关系也是用关系来表示的，如:l学生和课程之间的关系:选课关系（学号，课程号，成绩）2022年4月19日 关系模型的优缺点关系模型的优缺点 主要优点主要优点 ：它有较强的数学理论根据 数据结构简单、清晰，用户易懂易用 关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库建立和开发的工作。 主要缺点主要缺点 ：由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系模型，因此，为了提高性能，必须对用户的查询表示进行优化，增加了开发数据库管理系统的负担。 2022年4月19日1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构内部的体系结构内部的体系结构: :从DBMS的角度看，数据库系统通常采用三级模式结构 外部的体系结构外部的体系结构: :从数据库最终用户的角度看，数据库系统的结构分为集中式结构、分布式结构和客户/服务器结构。2022年4月19日1.3.1 数据库系统模式的概念数据库系统模式的概念 模式（模式（SchemaSchema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。l如：学生记录定义为（学号、姓名、性别、系别、年龄），称为记录型l而（001101，张立，男，计算机，20）则是该记录型的一个记录值。l模式只是对记录型的描述，而与具体的值无关。2022年4月19日应用应用1应用应用2应用应用n子模式子模式1子模式子模式m子模式子模式/模式映象模式映象模式模式模式模式/内模式映象内模式映象内模式内模式数据库数据库 数据库系统的三级模式结构 2022年4月19日用户 2 用户 1 用户 3 外模式 A 外模式 B 外/概念映射 概念模式 概念/内映射 内 模 式 DBMS 用户级数据库 概念级数据库 物理级数据库 外模式 概念模式 内模式 用户视图 DBA 视图 内部视图 2022年4月19日模式模式 模式（Schema）又称概念模式或概念视图,是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述. 视图可理解为一组记录的值，用户或程序员看到和使用的数据库的内容。 模式处于三级结构的中间层，是用户共同视图。2022年4月19日外模式外模式 又称又称子模式子模式或或用户模式用户模式或或外视图外视图. . 是个别用户看到和使用的数据库内容，因此也常把是个别用户看到和使用的数据库内容，因此也常把外视图称为用户数据库。外视图称为用户数据库。 从逻辑关系上看从逻辑关系上看，外模式包含于概念模式。外模式包含于概念模式。2022年4月19日内模式内模式 又称存储模式或内视图 与实际存储数据方式有关的一层，由多个存储记录组成，但并非物理层，不必关心具体的存储位置。 外模式可有多个，而概念模式、内模式只能各有一个。 与前两种模式的区别:内模式是整个数据库实际存储的表示，而概念模式是整个数据库实际存储的抽象表示，外模式是概念模式的某一部分的抽象表示。2022年4月19日实例实例： 一个有关人事关系的概念模式描述 外模式外模式（PL/I） 外模式（外模式（COBOL） DCL 1 EMPP2 ENP#CHAR（6），），3 SAL FIXED BIN（31）01 EMPC02 EMPNO PIC X（6），），03 DEPTNO PIC X(4)概念模式概念模式 ENPLOYEE ENPLOYEE-NUMBER CHARACTER(6)DEPARTMENT_NUMBER CHARTER(4)SALARY NUMERIC(5)内模式内模式 STORED_EMP BYTES=20PREFIX TYPE= BYTES(6),OFFSET=0EMP# TYPE= BYTES(6),OFFSET=6,INDEX=EMPXDEPT# TYPE= BYTES(4),OFFSET=12PAY TYPE= FULLWORD,OFFSET=162022年4月19日视图举例：视图举例：民航售票系统包括处理航班程序和处理旅客程序。- - 程序的使用人员不必知道关于人事档案、丢失的行李、飞行员的航行分配等信息；- 调度员可能需要知道关于航班、飞机和人事档案等信息（如那些飞行员有资格驾驶747），但不必知道雇员的工资、旅客等信息。 所以可以为订票部门建立一个数据库视图，为调度部门建所以可以为订票部门建立一个数据库视图，为调度部门建立另一个完全不同的视图。立另一个完全不同的视图。NOTE: 视图处理的数据并不实际存储在数据库中，而仅可以从逻辑数据库中构造出来2022年4月19日1.3.3 数据库系统的二级映象与数据独立性数据库系统的二级映象与数据独立性 有了三级模式结构,用户不必关心数据在计算机内部的存储方式 ， 数据的具体组织交给DBMS 管理。 为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，DBMS 在三级模式之间提供了二级映象功能。2022年4月19日模式模式/ /内模式映象内模式映象 它确定了数据的全局逻辑结构(概念视图）与存储结构（数据库）之间的对应关系 模式/内模式映象是唯一的。 2022年4月19日外模式外模式/ /模式映象模式映象 它确定了数据的局部逻辑结构与全局逻辑结构之间的对应关系。 对于每一个外模式，都存在一个外模式/模式映象。l当数据的总体逻辑结构改变，外模式当数据的总体逻辑结构改变，外模式/ /模式映象也发生模式映象也发生相应的变化，这一映象功能保证了数据的局部逻辑结构相应的变化，这一映象功能保证了数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。逻辑独立性。2022年4月19日 在数据库系统的三级模式结构中，存在外模在数据库系统的三级模式结构中，存在外模式式/ /模式的映象，当模式发生变化时，只要修改外模式的映象，当模式发生变化时，只要修改外模式模式/ /模式的映象，即可保持外模式不变，从而保模式的映象，即可保持外模式不变，从而保证程序和数据的逻辑独立性。证程序和数据的逻辑独立性。 在数据库系统的三级模式结构中，存在模式在数据库系统的三级模式结构中，存在模式/ /内内模式的映模式的映 象，当内模式发生变化时，只要修改模象，当内模式发生变化时，只要修改模式式/ /内模式的映象，就可以保持模式不变，从而保内模式的映象，就可以保持模式不变，从而保证程序与数据的物理独立性。证程序与数据的物理独立性。物理独立性：物理独立性：逻辑独立性：逻辑独立性：u重点理解重点理解2022年4月19日1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成1.4.1 1.4.1 数据库系统的组成数据库系统的组成 四部分四部分: :数据（库）数据（库）、用户用户、软件软件和和硬件硬件组成组成 2022年4月19日 其中用户分为三类：其中用户分为三类： (1)(1)第一类用户，第一类用户，终端用户（终端用户（End UserEnd User）l主要是使用数据库的各级管理人员、工程技术人员、科研人员，一般为非计算机专业人员；(2)(2)第二类用户，第二类用户，应用程序员（应用程序员（Application ProgrammerApplication Programmer）l负责为终端用户设计和编制应用程序，以便终端用户对数据库进行存取操作。(3)(3)第三类用户，第三类用户，数据库管理员（数据库管理员（Dadabase AdministratorDadabase Administrator，简，简称称DBADBA）2022年4月19日 参与数据库设计的全过程，决定数据库的结构和内容 定义数据的安全性和完整性，负责分配用户对数据库的使用权限和口令管理 监督控制数据库的使用和运行，改进和重新构造数据库系统。当数据库受到破坏时，应负责恢复数据库；当数据库的结构需要改变时，完成对数据结构的修改。DBA的职责2022年4月19日客户机客户机/ /服务器结构服务器结构( (Client/Server)服服务务器器专门用于执行专门用于执行DBMS 的功能的功能客客户户机机安装安装DBMS的外围应用的外围应用开发工具，开发工具， 支持用户的应用支持用户的应用2022年4月19日1.5 数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域(1)DBMS(1)DBMS的研制的研制 DBMS 的研制包括研制 DBMS 本身及以 DBMS 为核心的一组相互联系的软件系统，包括工具软件和中间件。l研制的目标是提高系统的性能和提高用户的生产率。(2) (2) 数据库设计数据库设计l数据库的设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据模型和数据建模的研究，l计算机辅助数据库设计及其软件系统的研究l数据库设计规范和标准的研究等。2022年4月19日(3) 数据库理论数据库理论 数据库理论的研究主要集中于关系规范化理论、关系数据理论等。 近年来，随着人工智能与数据库理论的结合以及并行计算技术的发展，数据库逻辑演绎和知识推理、并行算法等都成为新的研究方向。 随着数据库应用领域的不断扩展，计算机技术的迅猛发展，数据库技术与人工智能技术、网络通信技术、并行计算技术等到相互渗透、相互结合，使数据库技术不断涌现新的研究方向。 2022年4月19日2022年4月19日2022年4月19日 本章概述了信息、数据与数据处理的基本概念，介绍了数据管理技术发展的三个阶段，说明了数据库系统的优点。 E-R模型 数据库系统的三级抽象和二级映象保证了数据库系统的逻辑独立性和物理独立性。 另外介绍了三种数据模型的区别，其中关系模型为广泛应用。 最后本章主要介绍了数据库新技术的主要内容和发展方向。 本章小结