最新北京师范大学经济与工商学院幻灯片.ppt

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1、 了解数据库发展的概况 结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的基本概念，原理和方法。 学会基本的SQL语言进行各种数据操作。 了解E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论基础和基本设计方法，通过上机实习的训练，初步具备进行数据库应用系统开发的能力。 为学习动态网站开发和应用程序设计做准备。 数据库是什么？（讨论，总结） 数据的仓库 有用的数据组织起来 存储到计算机中，供长期参考使用 可以给多个用户查看和使用 便于管理和使用 数据库管理系统DataBase Management System(DBMS) 是数据管理软件 用于建立、运行和维护数据库 位于用户和操作系统之间 数据库管理系统的功

2、能 数据定义:DDL( Data Definition Language) 能够方便地定义数据库中的对象 数据操纵:DML( Data Manipulation Language) 能够实现对数据库的基本操作(查询，插入，删除，修改) 数据库运行管理 由DBMS对数据库进行统一管理和控制，保证数据库的安全性、完整性、并发性、故障恢复等 数据库建立与维护 初始数据的输入与转换，数据的转储、恢复，重组、性能监视与分析等 数据库系统 DataBase System(DBS)DBS是指在计算机系统中引入数据库后的系统而构成，一般包括 (1) DB (2) DBMSOS (3) Users (4) DB

3、A (5) 应用系统 1.人工管理阶段2.文件系统阶段3.数据库系统阶段4.数据库发展中的三个标志性事件背景：20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。外存只有纸带、卡片、磁带等，没有磁盘等直接存取的存取设备；软件没有操作系统，也没有管理数据的软件；数据处理方式是批处理。特点：数据不保存。数据需要由应用程序自己管理，编写程序需要考虑数据结构。数据面向程序，不共享。数据不具有独立性，随其逻辑结构和物理结构而变化。程序1-数据集1程序2-数据集2程序n-数据集n背景：从科学计算扩大到管理。硬件出现了磁盘等直接存取的设备；操作系统中已经有了专门的数据管理软件；数据处理方式除了批处理，还能够联

4、机实时处理。特点：数据以文件的形式长期保存由文件系统对数据进行管理形式多样化：索引文件、链接文件、顺序文件、倒排文件数据的物理结构与逻辑结构有了区别，但较简单数据共享性差程序与数据之间有一定的独立性程序1-文件组1程序2-文件组2程序n-文件组n统一的存取方法 背景： 20世纪60年代后期以来，计算机用于管理的规模更为扩大，数据量急剧增长。大容量磁盘的出现及硬件价格的下降与软件价格上升，更多的联机实时处理的要求，以及分布处理的提出都促进了数据库技术的产生和发展，并出现了专门统一管理数据的专门软件系统数据库管理系统。 数据结构化 (1) 将整个组织的数据结构化成一个数据整体 (2) 包含数据之间

5、的联系 (3) 有利于实现数据共享 (4) 数据不再面向应用（程序），而是面向系统系统弹性大 数据共享 (1) 数据共享是数据库系统区别于文件系统的最大特点 (2) 共享是指多用户、多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合 (3) 可实现文件级、记录级、数据项级的数据共享 数据库系统阶段（20世纪60年代以后）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 可控数据冗余度(1) 数据共享结构化数据独立性冗余度为零数据一致性好(2) 提高检索速度可控冗余度要求进行传播更新 数据独立性高(1) 数据库系统对外屏蔽数据的存储结构(2) 大大简化应用程序的设计维护的工作量 统一数据控制功能(1)

6、数据安全性控制(2) 数据完整性控制(3) 并发控制(4) 数据恢复 1969年IBM公司研制、开发数据库管理系统的商品化软件IMS(Information Management System)。 IMS的数据模型是层次结构的。 美国数据系统语言协商会CODASYL下属的数据库任务组DBTG(Data Base Task Group)对数据库方法进行了系统的研究和讨论 60年代末至70年代初提出了若干报告，称为DBTG报告。 该报告确定并建立了数据库系统的许多概念、方法和技术。其所提议的方法是基于网状结构的 它是数据库网状模型的基础和典型代表。 1970年IBM公司San Jose研究实验室的

7、研究员E.F.Codd发表了题为“大型共享数据库数据的关系模型”论文 提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系理论的研究，为数据库技术奠定了理论基础 由于E.F.Codd 的杰出工作，他于1981年获得了ACM图灵奖。基本概念：对现实世界数据特征的抽象对客观事物及其联系的数据数据描述建立数据库的基础，是定义数据库的依据定义数据库的框架，描述数据库的数据组织形式 数据模型 什么是数据模型？ 在设计一个数据库时，我们最先想到的是什么 比如，在设计网上书店数据库时 我们需要确定： 需要哪些数据，数据有什么特点，这些数据都是什么类型的 如何使用这些数据？如何更新？ 数据之间的关系是什么，有什

8、么限制条件等等。 数据模型的组成： 数据结构 数据操作 根据约束组织数据对现实世界数据特征的抽象对客观事物及其联系的数据数据描述建立数据库的基础，定义数据库的依据定义数据库的框架，描述数据库的数据组织形式1.对数据模型的要求1) 较真实地模拟现实世界2) 容易为人所理解3) 便于在计算机上实现2.数据模型的三个要素1) 数据结构：所研究的对象类型的集合2) 数据操作：数据库中各种对象的实例所允许执行的操作的集合，包括操作和相关的操作规则主要操作是检索和更新3) 数据的约束条件：一组完整性的规则集合包括实体完整性、引用完整性和用户自定义的完整性 数据模型的层次 现实世界 概念模型：( 实体与联系

9、) 逻辑模型 物理模型现实世界认识、抽象存储编码、组织概念模型逻辑模型物理模型 数据模型的层次 概念模型 ER模型现实世界认识、抽象概念模型 逻辑模型： 如何组织数据在计算机中表示？ 层次模型（Hierarchical Model） 网状模型（Network Model） 关系模型（Relational Model） 着重要讨论的问题！ 面向对象模型编码、组织概念模型逻辑模型层次和网状模型又称为非关系模型，流行于20世纪70年代与80年代之初。 继续上一个话题：数据模型的层次 物理模型： 如何在存储介质上存储数据？ 要求： 安全 快速 节约 一句话：便于使用存储逻辑模型物理模型 对象的抽象过程

10、1) 现实世界信息世界计算机世界2) 客观对象概念模型数据模型 第一级抽象：概念模型 第二级抽象：数据模型 第一级抽象：概念模型现实世界到机器世界的中间层次信息世界中的基本概念 实体（Entity）：客观存在并相互区别的事物 实体集(Entity Set)：性质相同的同类实体的集合 属性(Attribute)：实体所具有的某一特性（型和值） 实体型(Entity type)：若干个属性所组成的集合， 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，例如：学生（学号、姓名、系别） 码(Key)：唯一标识实体的属性集。 域(Domain)：属性的取值范围 联系(Relationship)：三类联系概念

11、模型的表示方法 第一级抽象：概念模型概念模型的表示方法 实体-联系方法（Entity-Relationship,E-R） 由P.P.S.Chen于1976年提出的。 在E-R图中： 1. 实体型：矩形实体名 2. 属性：椭圆形，用无向边与实体连接 3. 实体间的联系：菱形联系名，无向边与实体连接，边上标注联系类型 E-R图的小实例 两个实体型之间的联系实体型A实体型B联系名实体型A实体型B联系名实体型A实体型B联系名1 1 m1 n n E-R图的小实例 多个实体型之间的联系课 程教 师联系名参考书1mn E-R图的小实例 一个实体型内部的联系领导员工1n 用E-R图表示某个工厂的物资管理的概

12、念模型，涉及到的实体有： 仓库：仓库号，面积，电话号码 零件：零件号，名称，规格，单价，描述 供应商：供应商号，姓名，地址，电话，账号 项目：项目号，预算，开工日期 职工：职工号，姓名，年龄，职称供应商供应商号 姓名地址 电话号 账号仓库仓库号面积 电话号职工职工号 姓名年龄职称项目项目号预算 开工日期零件零件号名称规格单价描述供应商供应pmn供应商号 姓名地址 电话号 账号仓库仓库号面积 电话号职工职工号 姓名年龄职称项目项目号预算 开工日期零件零件号名称规格单价描述供应量库存mn工作管理n1库存量n1 第二级抽象：数据模型三种主要的数据模型层次模型（Hierarchical Model）网

13、状模型（Network Model）关系模型（Relational Model）层次和网状模型又称为非关系模型，流行于20世纪70年代与80年代之初。代表系统IBM的IMS数据结构树型结构（一对多关系） 1）只有一个根结点：无双亲 2）其他结点有且只有一个双亲多对多联系的表示 转换成一对多关系非树形结构的表示 先转换成树形结构操纵与完整性约束操纵主要有查询、插入、删除和更新；约束主要有： 不能插入无双亲的子结点 子结点和双亲结点一起删除 更新操作要保证数据的一致性存储结构邻接法（按某一遍历顺序）按照前序穿越的顺序把所有记录值依次存放链接法用指引元来反映数据之间的层次联系优点数据模型简单若实体间

14、的关系固定，性能优于关系模型良好的完整性支持缺点描述现实世界的非层次性很笨拙插入和删除操作限制较多必须通过双亲才能找到子结点由于结构严密，层次命令趋于程序化 代表系统CODASYL的DBTG数据结构：网状结构允许多个结点无双亲允许结点有多个双亲允许结点间有多个联系（复合联系） 操纵与完整性约束操纵主要有查询、插入、删除和更新；约束主要有：(1) 允许插入无双亲的子结点(2) 允许只删除双亲结点(3) 更新操作较简单存储结构链接法优点 (1) 能够直接描述现实世界 (2) 存取效率较高缺点(1)数据描述语言及其复杂(2)数据独立性差 代表系统(1) Oracle(2) Sybase(3) DBI

15、I (4) SQL Server(5)VFP(6)Access(7) FoxPro (8)MySQL数据结构关系模型（规范的二维表） 概念 (1) 关系：一个二维表(2) 关系名：表格名称(3) 元组：行数据（记录）(4) 属性：列数据（字段）(5) 属性名：列名称（字段名）(6) 主码：唯一确定元组的属性组（关键字）(7) 域：属性的取值范围(8) 分量：元组中的一个属性值(9) 关系模式：关系名（属性），如：学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）操纵与完整性约束操纵主要有查询、插入、删除和更新；约束主要有：实体完整性参照完整性用户定义的完整性存储结构以文件形式存储表优点(1)有严格的数

16、学概念作基础(2)关系模型的概念单一(3)存取路径对用户透明 缺点 查询效率不高 数据库系统的结构可以从多种不同的角度查看，从DBMS角度看，通常采用三级模式结构：外模式、模式和内模式。 从最终用户的角度看，通常分为单用户结构主从式结构分布式结构客户/服务器结构数据库内模式模 式外模式1外模式2外模式3应用A应用B应用D应用E应用C模式/内模式映象外模式/模式映象1. 也称用户模式，子模式2. 外部级、用户级3. 外层、用户层4. 外视图、个别用户视图5. 是数据库用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和特性的描述6. 是数据库用户的数据视图7. 描述数据的局部逻辑结构8. 是模式的子集9. 不同

17、的用户有不同的外模式10. 用户通过外模式访问数据库11.是保证数据库安全的一个有力措施。1. 逻辑模式2. 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述3. 是所有用户的公共数据视图4. 概念层、用户共同视图、概念视图5. 所有个别用户视图综合起来的用户共同视图6. 描述数据的全局逻辑结构7. 只有一个模式1. 也称为存储模式2. 内层3. 内视图、存储视图4. 与实际存储数据方式有关的层5. 数据的物理结构和存储结构的描述6. 数据在数据库内部的表示方式7. 描述数据的物理存储结构8. 存储方式、索引、压缩加密9. 只有一个内模式外模式/模式的映象1. 定义外模式与模式的对应关系2. 模式改变

18、改变映象外模式不变应用程序不变3. 保证数据的逻辑独立性模式/内模式的映象1. 定义数据的全局逻辑结构与存储结构的对应关系2. 存储结构改变映象改变模式不变3. 保证数据的物理独立性 三级结构带来的优点 (1) 保证数据的独立性 (2) 简化了用户的使用 (3) 有利于数据的共享 (4) 有利于数据的安全操作 管理、开发和使用数据库系统的人员主要是： 数据库管理员(DBA) 系统分析员 应用程序员 用户（End User） 决定数据库的信息内容和结构 决定数据库的存储结构和存取策略 定义数据的安全性要求和完整性约束条件 监督和控制数据库的使用和运行 数据库系统的改进和重组 Access简介 创建数据表，并输入部分数据 学生表，其属性有 学号，姓名，性别，出生年月，课程号，课程名，任课教师，成绩，班级号，班级，班主任，家庭地址，联系电话 学校有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中有的教授和副教授每人各带若干研究生，每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课程可由若干学生选修。请用E-R图表示该校的概念模型。 熟悉Access的界面和使用环境 使用Access创建数据表，并输入部分数据，建立索引 学生表：学号，姓名，性别，出生年月，班级 课程：课程号，课程名，任课教师，成绩 班级：班级号，班级，班主任，家庭地址，联系电话 选修：学号，课程号，成绩