(本科)第4章电子教案ppt课件.pptx
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1、课程主讲人:(本科)第4章电子教案ppt课件我们毕业啦其实是答辩的标题地方大学计算机基础计算机基础教学系第4章 数据的组织与管理数据管理是利用计算机硬件和软件技术对不同类型的数据进行收集、整理、组织、存储和应用的过程,它是计算机的一个重要的应用领域。通过数据管理,可以从大量原始的数据中抽取、推导出有价值的信息,作为制定行动和决策的依据。本章内容本章内容4.1 数据与数据管理4.2 数据库系统4.3 关系数据库4.4 结构化查询语言基础4.5 Access 2010数据库管理系统4.6 新型的数据库系统4.1 数据与数据管理4.1.1 认识数据p 信息(信息(InformationInforma
2、tion) 是是现实世界在人脑中的抽象反映,是通过人的现实世界在人脑中的抽象反映,是通过人的感官感知感官感知出来,并经过人脑出来,并经过人脑加工而形成的反映现实世界事物的概念。加工而形成的反映现实世界事物的概念。p 数据(数据(DataData) 是人们是人们用各种物理符号,把信息按一定格式记载下来的有意义的符号用各种物理符号,把信息按一定格式记载下来的有意义的符号组合。组合。p 数据数据是信息的具体表示形式是信息的具体表示形式,信息是各种数据所包含的,信息是各种数据所包含的意义。意义。p 数据的获取是指通过各种方法将日常生活中所看到的、听到的事物保留下来的过程。4.1.2 数据的获取p 随着
3、计算机硬件技术、软件技术和计算机应用范围的不断发展,数据管理经历了三个阶段:4.1.3 数据的管理人工管理人工管理阶段阶段文件系统文件系统阶段阶段数据库管理数据库管理系统阶段系统阶段一、人工管理阶段20世纪50年代:应用程序应用程序1 1数据集数据集1 1应用程序应用程序2 2数据集数据集2 2应用程序应用程序n n数据集数据集n n l 数据数据不保存不保存l 应用程序管理应用程序管理数据数据l 数据不数据不共享共享l 数据不数据不独立独立二、文件系统阶段20世纪50年代后期至60年代后期:l 数据可以保存数据可以保存l 由文件系统管理数据由文件系统管理数据l 数据共享性差数据共享性差l 数
4、据独立性数据独立性差差l 数据数据统一管理性统一管理性差差文件系统文件系统应用程序应用程序1 1数据文件数据文件1 1应用程序应用程序2 2数据文件数据文件2 2应用程序应用程序n n数据文件数据文件n n三、数据库管理系统阶段20世纪60年代末至今:l 数据结构数据结构化化l 数据共享数据共享性高性高l 数据独立性高数据独立性高数据库管理系统数据库管理系统数据库数据库应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n4.2 数据库系统数据库技术是计算机信息系统与应用系统的核心技术和重要基础,利用数据库管理系统可以对复杂的数据进行统一有效的管理。数据库中存储着大量互相关联的数据
5、,这些数据由数据库管理系统进行统一管理,并由多个应用程序共享。4.2.1 数据库系统的定义终端终端1终端终端2终端终端n数据库数据库应用程序应用程序(教务管理系统教务管理系统)(客户服务程序客户服务程序)(财务管理程序财务管理程序)数据库数据库管理系统管理系统数据库管理员数据库管理员p 数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。p 数据库系统(DBS)=数据库(DB)+数据库管理系统(DBMS)+数据库管理员(DBA)+数据库应用程序(DBAP)+用户(User)4.2.2 数据库系统的体系结构p 数据库系统的体系结构通常指数据库系统中的数据存储层、应用层、用户界面层和网络通信之间的布
6、局与分布关系。p 从数据库的用户角度看,数据库系统的体系结构分为:单单用户用户结构结构主从主从式式结构结构分布式结构分布式结构客户客户/ /服务器服务器结构结构浏览器浏览器/ /服务器服务器结构结构p 单用户结构将数据库、数据库管理系统和应用程序安装运行在一台计算机上,只能由一个用户占用全部资源。p 例如:一个企业的各个部门都使用本部门的机器来管理本部门的数据库,各个部门的数据库是独立的,不同部门之间不能进行数据的共享和交换,因此企业内部存在大量的冗余数据。一、单用户结构二、主从式结构p 主从主从式数据库系统是指一台大型主机带多个终端的多用户结构式数据库系统是指一台大型主机带多个终端的多用户结
7、构。p 它它将操作系统、应用程序、数据库系统等资源放在大型主机上,系统中所有的将操作系统、应用程序、数据库系统等资源放在大型主机上,系统中所有的处理均由主机完成,各个用户通过主机的终端并发地存取数据库,共享数据资源处理均由主机完成,各个用户通过主机的终端并发地存取数据库,共享数据资源。p 主从主从式结构简单,数据易于管理与维护式结构简单,数据易于管理与维护。应用程序应用程序DBMSDBMSOSOSDBDB终端终端1 1终端终端2 2终端终端n n主主 机机三、分布式结构p 分布式数据库系统分布式数据库系统是指数据库中的数据在逻辑上是一个整体,但分布在不同的是指数据库中的数据在逻辑上是一个整体,
8、但分布在不同的地理位置,并通过多种通信网络连接在一起。地理位置,并通过多种通信网络连接在一起。p 数据数据在多个不同的数据库中进行传送,由不同的在多个不同的数据库中进行传送,由不同的DBMSDBMS软件进行管理,运行在多软件进行管理,运行在多种不同的计算机上。种不同的计算机上。p 每每一个一个DBMSDBMS都可以独立处理本地数据库中的数据,也可以同时存取和处理多个都可以独立处理本地数据库中的数据,也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据。异地数据库中的数据。网络网络DBMSDBMSDBDBDBMSDBMSDBDBDBMSDBMSDBDBDBMSDBMSDBDB四、客户/服务器结构(Clie
9、nt/Server,C/S)p C/SC/S结构结构由客户端和服务器端逻辑组件由客户端和服务器端逻辑组件构成。构成。p 客户端客户端一般是个人电脑或工作站,服务器端是大型工作站、小型计算机或大型一般是个人电脑或工作站,服务器端是大型工作站、小型计算机或大型计算机系统计算机系统。p 数据库数据库服务器进行处理后,只将结果返回给服务器进行处理后,只将结果返回给用户。用户。客户端客户端1 1客户端客户端2 2客户端客户端n n网网 络络数据库数据库服务器服务器五、浏览器/服务器结构(Browser/Server,B/S)p B/SB/S结构结构是对是对C/SC/S结构的一种变化或者改进结构的一种变化
10、或者改进。p 主要主要事务逻辑在服务器端事务逻辑在服务器端(Server)(Server)实现,极少部分事务逻辑在浏览器端实现,极少部分事务逻辑在浏览器端(Browser)(Browser)实现实现。p 用户用户通过浏览器通过浏览器向服务器向服务器发出请求,服务器对浏览器的请求进行处理,将用户发出请求,服务器对浏览器的请求进行处理,将用户所需信息返回给浏览器端所需信息返回给浏览器端。WebWeb服务器服务器数据库服务器数据库服务器DBDBDBDB浏览器浏览器1 1浏览器浏览器2 2浏览器浏览器n n4.2.3 数据模型计算机世界计算机世界现实世界现实世界客观事物、联系客观事物、联系概念模型概念
11、模型数据模型数据模型信息世界信息世界l 现实世界是指实际存在的客观事物及其联系现实世界是指实际存在的客观事物及其联系l 信息信息世界是指现实世界在人脑中形成的概念世界是指现实世界在人脑中形成的概念l 计算机计算机世界是指人脑概念的数据化世界是指人脑概念的数据化体现体现p 数据从现实世界到计算机数据库的具体表示经历三个阶段:p 三者关系:一、数据模型的组成要素 数据结构数据结构 数据结构数据结构是所研究的对象类型的是所研究的对象类型的集合,描述集合,描述对象与对象之间的联对象与对象之间的联系,是系统静态的描述系,是系统静态的描述。 数据操作数据操作 数据数据操作是指数据库中各种对象实例允许执行的
12、操作的集合,包操作是指数据库中各种对象实例允许执行的操作的集合,包括操作及操作括操作及操作规则,是规则,是对系统动态特性的描述。对系统动态特性的描述。 数据约束条件数据约束条件 数据数据约束条件是一组完整性约束条件是一组完整性规则集合,以规则集合,以保证数据的正确、有效保证数据的正确、有效。二、模型概念 实体实体:指指现实世界中客观存在并可以相互区别的事物现实世界中客观存在并可以相互区别的事物。 属性属性:指实体所具有的某一特征,一个实体可以有多个属性。指实体所具有的某一特征,一个实体可以有多个属性。 主码主码:指能够唯一标识实体的属性或属性集,有时也称为关键字,其指能够唯一标识实体的属性或属
13、性集,有时也称为关键字,其值必须唯一。值必须唯一。 实体型实体型:指实体名和属性名的集合。属性相同的实体,则具有相同的指实体名和属性名的集合。属性相同的实体,则具有相同的实体型。实体型。 实体集实体集:性质相同的同型实体的集合称为实体集。性质相同的同型实体的集合称为实体集。 联系联系:在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。(1)基本概念二、模型概念(2)实体间联系班主任班主任任职任职班级班级1 11 1班级班级学习学习学生学生1 1n n学生学生借阅借阅图书图书m mn n一对一一对一一对多一对多多对多多对多三、数据模型p 层次模型
14、用树形结构表示实体及其之间的联系。层次模型用树形结构表示实体及其之间的联系。p 树中每一个节点代表一个实体,节点之间的连线表示实体间的联系。树中每一个节点代表一个实体,节点之间的连线表示实体间的联系。p 其特点是有且仅有一个根节点,其他节点有且仅有一个父节点。其特点是有且仅有一个根节点,其他节点有且仅有一个父节点。系:系:系编号系编号系名系名办公办公地点地点教师:教师:教师号教师号姓名姓名职称职称专业:专业:专业号专业号专业名称专业名称学生:学生:学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄(1)层次模型教学教学院系层次院系层次模型模型三、数据模型p 网状网状模型是用模型是用网状结构表示实体及其之间联系的
15、网状结构表示实体及其之间联系的模型。模型。p 网状网状模型是层次模型的扩展,呈现一种交叉关系的网络结构模型是层次模型的扩展,呈现一种交叉关系的网络结构。p 特点是可以特点是可以有一个以上的节点无双亲,至少有一个节点有多于一个的有一个以上的节点无双亲,至少有一个节点有多于一个的双亲。双亲。(2)网状模型课程:课程:课程号课程号课程名课程名学分学分选课:选课: 学号学号课程号课程号成绩成绩学生:学生:学号学号姓名姓名性别性别学生选课网状模型学生选课网状模型三、数据模型p 关系关系模型是用模型是用二维表结构表示实体及其之间联系的二维表结构表示实体及其之间联系的模型。模型。p 一一个关系由表头和记录数
16、据两部分个关系由表头和记录数据两部分组成。组成。p 表表头由描述客观事件中的实体的各个属性组成,每条记录的数据由各个头由描述客观事件中的实体的各个属性组成,每条记录的数据由各个字段的值组成字段的值组成。(3)关系模型课程编号课程编号课程名称课程名称学时学时学分学分课程性质课程性质0001英语英语725通识必修通识必修0002高等数学高等数学644通识必修通识必修0003大学计算机基础大学计算机基础483通识必修通识必修0004大学物理大学物理644通识必修通识必修课程表关系模型课程表关系模型三、数据模型p 面向对象数据库使用面向对象数据库使用面向对象技术对数据库进行构建面向对象技术对数据库进行
17、构建。p 这种这种数据库由对象组成,并且对象之间相互联系,从而反映了它们的数据库由对象组成,并且对象之间相互联系,从而反映了它们的关系关系。p 面向对象面向对象的方法最适合于描述复杂对象的方法最适合于描述复杂对象,可以,可以有效地描述各种对象及有效地描述各种对象及其内部结构和联系其内部结构和联系。(4)面向对象模型4.2.4 常用的数据库管理系统p 数据库管理系统是支持用户建立、访问及维护数据库的一组软件,是数据库技术的直接体现。p 常用的数据库管理系统 OracleOracle数据库数据库 Microsoft Microsoft SQL ServerSQL Server数据库数据库 MySQ
18、L MySQL数据库数据库 Visual Visual FoxProFoxPro数据库数据库 Microsoft Microsoft AccessAccess数据库数据库4.3 关系数据库关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库。它借助集合代数等概念和方法来处理数据库中的数据,同时也是一个被组织成一组拥有正式描述性的表格。4.3.1 基本概念关系名关系名学生成绩表学生成绩表学号学号姓名姓名性别性别课程编号课程编号成绩成绩班级班级20170101丁玉丁玉女女000399软工软工17-120170102王明月王明月女女000387软工软工17-120170202张可张可女女0003100软工软工1
19、7-220170204司光祥司光祥男男000365软工软工17-220170305张小晨张小晨女女000374软工软工17-320170306赵明赵明男男000392软工软工17-3字段名字段名记录记录( (元组元组) )字段字段( (属性属性) )关键字关键字( (主键主键) )值域值域在关系模型中,实体和实体间的各种联系均用关系来表示。关系模型从形式上看就是一张二维表。4.3.2 关系的特点数据结构数据结构简单简单数据独立性数据独立性高高查询查询方便方便支持支持SQLSQL语言语言数据库数据库易于易于维护维护4.3.3 关系的基本运算p 在对数据库进行查询操作时,需要对关系进行一定的关系运
20、算。p 关系的基本运算分为两类: 一类是传统的集合运算:从关系的行方向来进行。 一类是专门的关系运算:涉及行和列两个方向的计算。一、集合运算(1 1)并运算)并运算( (Union)Union)RS设关系设关系R R和关系和关系S S是并相容是并相容的,的,则关系则关系R R与关系与关系S S的并运算结果也是一个的并运算结果也是一个关系,记关系,记为为RSRS。运算结果是由属于。运算结果是由属于R R或者属于或者属于S S的元组组成的集合,即把的元组组成的集合,即把两个关系中所有的元组合并在一起,消去重复元组两个关系中所有的元组合并在一起,消去重复元组。RS一、集合运算(1 1)并运算)并运算
21、( (Union)Union)外语竞赛获奖学生名单外语竞赛获奖学生名单(关系关系R R)学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170230杜瑞垚杜瑞垚男男计科计科17-220170310钱学名钱学名男男计科计科17-320170409王冠安王冠安男男计科计科17-4数学竞赛获奖学生名单数学竞赛获奖学生名单(关系关系S S)学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170301周娟周娟女女计科计科17-320170310钱
22、学名钱学名男男计科计科17-320170421许磊许磊男男计科计科17-4R RS S结果结果学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170230杜瑞垚杜瑞垚男男计科计科17-220170310钱学名钱学名男男计科计科17-320170409王冠安王冠安男男计科计科17-420170301周娟周娟女女计科计科17-320170421许磊许磊男男计科计科17-4一、集合运算(2 2)交运算)交运算( (IntersectionIntersection) ) 设关系设关系R R和关系和关系S S是并相容是并相容
23、的,的,则关系则关系R R与关系与关系S S的差运算的差运算结果也是一个结果也是一个关系,记为关系,记为RSRS。运算结果是由既属于。运算结果是由既属于R R又属于又属于S S的元组组成的的元组组成的集合。集合。RS R S一、集合运算外语竞赛获奖学生名单外语竞赛获奖学生名单(关系关系R R)学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170230杜瑞垚杜瑞垚男男计科计科17-220170310钱学名钱学名男男计科计科17-320170409王冠安王冠安男男计科计科17-4数学竞赛获奖学生名单数学竞赛获奖学生名
24、单(关系关系S S)学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170301周娟周娟女女计科计科17-320170310钱学名钱学名男男计科计科17-320170421许磊许磊男男计科计科17-4(2 2)交运算)交运算( (IntersectionIntersection) )R RSS结果结果学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170310钱学名钱学名男男计科计科17-3一、集合运算(3 3)差运算)差运算(Diff
25、erence)(Difference)设关系设关系R R和关系和关系S S是并相容是并相容的,的,则关系则关系R R与关系与关系S S的差运算的差运算结果也是一个结果也是一个关系,记为关系,记为R-SR-S。运算结果是由属于。运算结果是由属于R R但不属于但不属于S S的元组组成的集合。的元组组成的集合。RSR S一、集合运算外语竞赛获奖学生名单外语竞赛获奖学生名单(关系关系R R)学号学号姓名姓名性别性别班级班级20170103陈丽娟陈丽娟女女计科计科17-120170205方坤方坤女女计科计科17-220170230杜瑞垚杜瑞垚男男计科计科17-220170310钱学名钱学名男男计科计科1
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