最新同方第6章61信息系统与数据库new幻灯片.ppt
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1、同方教育信息和数据(复习)信息和数据(复习)n数据是事实,概念或指令的一种可供计算机加工处理的特殊表示形式。n信息是对人们“有用”的数据。同方教育同方教育同方教育同方教育同方教育同方教育同方教育. 人工管理阶段人工管理阶段在世纪年代中期之前,计算机主要用于科学计在世纪年代中期之前,计算机主要用于科学计算,数据管理处于人工管理阶段。其特点主要是:算,数据管理处于人工管理阶段。其特点主要是:数据管理尚无统一的数据管理软件,主要数据管理尚无统一的数据管理软件,主要依靠应用程依靠应用程序管理数据序管理数据。程序设计人员不仅要规定数据的逻辑结。程序设计人员不仅要规定数据的逻辑结构,而且要设计数据的物理存
2、储结构、存取方式;构,而且要设计数据的物理存储结构、存取方式;数据是面向应用程序数据是面向应用程序的,一组数据只能对应一个应用的,一组数据只能对应一个应用程序,数据不能共享;程序,数据不能共享;应用程序依赖于数据应用程序依赖于数据,不具有数据独立性,一旦数据,不具有数据独立性,一旦数据的结构发生变化,应用程序往往要做相应的修改。的结构发生变化,应用程序往往要做相应的修改。同方教育. 文件系统阶段世纪年代后期到年代中期,随着操作世纪年代后期到年代中期,随着操作系统的产生和发展,程序设计人员可以利用操作系统提系统的产生和发展,程序设计人员可以利用操作系统提供的文件系统功能,将数据按其内容、用途和结
3、构等组供的文件系统功能,将数据按其内容、用途和结构等组织成若干个互相独立的数据文件。文件系统管理数据具织成若干个互相独立的数据文件。文件系统管理数据具有以下特点:有以下特点:数据可以数据可以以以文件形式文件形式长期存储在辅助存储器中长期存储在辅助存储器中;程序与数据之间具有相对的独立性程序与数据之间具有相对的独立性,即数据不再属于某,即数据不再属于某个特定的应用程序,可以重复使用;个特定的应用程序,可以重复使用;数据文件组织已呈多样化数据文件组织已呈多样化,有索引文件、连接文件、直,有索引文件、连接文件、直接存取文件等。接存取文件等。同方教育文件系统的的局限虽然用文件系统管理数据已有了长足的进
4、步,但虽然用文件系统管理数据已有了长足的进步,但面对数据量大且结构复杂的数据管理任务面对数据量大且结构复杂的数据管理任务,文件系统,文件系统仍不能胜任。例如,数据文件之间相互独立、缺乏联仍不能胜任。例如,数据文件之间相互独立、缺乏联系;数据冗余度大且易产生数据不一致性;数据无集系;数据冗余度大且易产生数据不一致性;数据无集中管理,其安全性得不到保证,等等。中管理,其安全性得不到保证,等等。举例:一个举例:一个EXCEL表格多次修改且分开存放导致的管表格多次修改且分开存放导致的管理困难(并且这种管理实际上是人工管理)理困难(并且这种管理实际上是人工管理)我们的想法是:尽可能的让计算机去做原来由人
5、做的事我们的想法是:尽可能的让计算机去做原来由人做的事情而不是反之情而不是反之同方教育. 数据库系统阶段在世纪年代后期以来,为了适应日益迅在世纪年代后期以来,为了适应日益迅速增长得数据处理的需要,数据库系统应运而速增长得数据处理的需要,数据库系统应运而生。数据库系统克服了文件系统的缺陷,其主生。数据库系统克服了文件系统的缺陷,其主要特点有以下四个方面:要特点有以下四个方面:采用数据模型表示复杂的数据结构。采用数据模型表示复杂的数据结构。数据模型数据模型不仅描述数据本身的特征,还要描述数据之间不仅描述数据本身的特征,还要描述数据之间的联系。的联系。因此数据不再面向特定的某个应用,因此数据不再面向
6、特定的某个应用,而是面向整个应用系统,且数据冗余明显减少,而是面向整个应用系统,且数据冗余明显减少,可实现可实现数据共享数据共享同方教育. 数据库系统阶段有较高的有较高的数据独立性数据独立性。数据的结构分为逻辑结构。数据的结构分为逻辑结构与物理结构等不同的层次,用户以简单的逻辑结与物理结构等不同的层次,用户以简单的逻辑结构操作数据,而无需考虑数据的物理结构。构操作数据,而无需考虑数据的物理结构。提供了较高的提供了较高的数据安全性、完整性数据安全性、完整性等控制功能,等控制功能,以及对数据操作的以及对数据操作的并发控制、数据的备份与恢复并发控制、数据的备份与恢复等功能。等功能。为用户提供了为用户
7、提供了方便的用户接口方便的用户接口。目前,世界上已有数以万计的数据库系统在运行。目前,世界上已有数以万计的数据库系统在运行。数据库技术已经成为现代信息技术的重要组成部数据库技术已经成为现代信息技术的重要组成部分,是现代计算机应用系统的基础和核心。分,是现代计算机应用系统的基础和核心。同方教育 数据库系统的特点数据库系统的特点数据结构化。数据可共享数据独立于程序统一管理控制数据DBMS管理控制数据功能管理控制数据功能:安全性安全性,完整性完整性.并发控制并发控制,恢复恢复. 从全局分析和描述数据,适应从全局分析和描述数据,适应多个用户、多种应用共享数据的多个用户、多种应用共享数据的需求。可减少数
8、据冗佘,节省存需求。可减少数据冗佘,节省存储空间,保证数据的一致性储空间,保证数据的一致性. 数据面向全局应用,用数据模数据面向全局应用,用数据模型描述数据和数据之间的联系。型描述数据和数据之间的联系。逻辑独立性逻辑独立性:应用程序与应用程序与DB的逻辑的逻辑结构相互独立结构相互独立.物理独立性物理独立性:应用程序与应用程序与DB的存储的存储结构相互独立结构相互独立.同方教育 数据库系统的组成数据库系统数据库系统(Database System,简称,简称DBS)是实现有组织地、是实现有组织地、动态地存储大量关联数据,方便用户访问的计算机软硬动态地存储大量关联数据,方便用户访问的计算机软硬件资
9、源组成的具有管理数据库功能的计算机系统。件资源组成的具有管理数据库功能的计算机系统。从狭义上讲,数据库系统由数据库、数据库管理员和有关从狭义上讲,数据库系统由数据库、数据库管理员和有关软件组成。这些软件包括数据库管理系统、宿主语言、软件组成。这些软件包括数据库管理系统、宿主语言、开发工具和应用程序。数据库管理系统用于建立、使用、开发工具和应用程序。数据库管理系统用于建立、使用、维护数据库;宿主语言是可以嵌入数据库语言的程序设维护数据库;宿主语言是可以嵌入数据库语言的程序设计语言;数据库是长期储存在计算机中有组织的大量的、计语言;数据库是长期储存在计算机中有组织的大量的、可以共享的数据集合;数据
10、库管理员负责创建、监控和可以共享的数据集合;数据库管理员负责创建、监控和维护数据库。数据库系统的基本组成如图维护数据库。数据库系统的基本组成如图1.1所示所示。同方教育数据库系统的组成数据库系统的组成 用户用户终端终端应用系统应用系统数据库管理员数据库管理员系统分析设计员系统分析设计员系统程序员系统程序员用户视图用户视图逻辑结构逻辑结构 存储结构存储结构DB数据和数据数据和数据结构结构DBMS操作系统操作系统软件系统软件系统同方教育.数据库数据库数据库数据库()是指是指以一定的组织形式长期存放在计以一定的组织形式长期存放在计算机存储介质上的互相关联的数据的集合。算机存储介质上的互相关联的数据的
11、集合。数据库中的数据按数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储一定的数据模型组织、描述和储存存,具有较小的冗余度,较高的数据独立性和易扩展性,具有较小的冗余度,较高的数据独立性和易扩展性,并可以供各种用户共享。整个数据库的建立、运用和维并可以供各种用户共享。整个数据库的建立、运用和维护由数据库管理系统统一管理、统一控制。用户能方便护由数据库管理系统统一管理、统一控制。用户能方便地定义数据和操纵数据,并保证数据的安全性、完整性、地定义数据和操纵数据,并保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的数据恢复。多用户对数据的并发使用及发生故障后的数据恢复。同方教育数据库通常包括两
12、部分内容:一是按一定的数据数据库通常包括两部分内容:一是按一定的数据模型组织并实际存储的所有应用需要的模型组织并实际存储的所有应用需要的数据数据;二;二是存放在数据字典中的各种是存放在数据字典中的各种描述信息描述信息,包括所有,包括所有数据的结构名、存储方式、完整性约束、使用权数据的结构名、存储方式、完整性约束、使用权限等信息,这些描述信息通常称为限等信息,这些描述信息通常称为“元数据元数据”。数据库按数据库按数据模型数据模型可分成可分成层次型数据库、网层次型数据库、网状数据库、关系数据库和面向对象数据库状数据库、关系数据库和面向对象数据库。.数据库数据库同方教育. 数据库管理系统数据库管理系
13、统数据库管理系统(DatabaseManagement System简称简称DBMS)是用于建立、使用和维护数是用于建立、使用和维护数据库的系统软件。它对数据库进行统一的管理和据库的系统软件。它对数据库进行统一的管理和控制,以保证数据库的安全性和完整性。用户通控制,以保证数据库的安全性和完整性。用户通过过DBMS访问数据库中的数据,数据库管理员也访问数据库中的数据,数据库管理员也通过通过DBMS进行数据库的维护工作。进行数据库的维护工作。数据库数据库(Database)数据库管理员数据库管理员(Database Administrator )同方教育13 数据库系统的分级结构数据库系统的分级结
14、构为了实现数据库的独立性,便于数据库的设计和为了实现数据库的独立性,便于数据库的设计和实现,美国国家标准局(实现,美国国家标准局(ANSI)计算机与信)计算机与信息处理委员会(代号为息处理委员会(代号为X3)以及标准规划和要)以及标准规划和要求委员会(求委员会(SPARC)在)在1975年将数据库系统的年将数据库系统的结构定义为三级模式结构:结构定义为三级模式结构:外部层(单个用户外部层(单个用户的视图)、概念层(全体用户的公共视图)的视图)、概念层(全体用户的公共视图)和和内部层(存储视图)内部层(存储视图)。同方教育外部层是最接近用户的层次外部层是最接近用户的层次,它是数据库的,它是数据库
15、的“外部视外部视图图”,是各个用户所看到的数据库。它所表示的是数据,是各个用户所看到的数据库。它所表示的是数据库的局部逻辑,是库的局部逻辑,是面向单个用户面向单个用户的的内部层是最接近内部层是最接近物理存储的层次物理存储的层次。它是数据库的。它是数据库的“内部视图内部视图”或或“存储视存储视图图”。它与数据库的实际存储密切相关,可以。它与数据库的实际存储密切相关,可以理解为机理解为机器器“看到看到”的数据库的数据库。概念层是介于上述两者之间的层次概念层是介于上述两者之间的层次。它是数据库的。它是数据库的“概念视图概念视图”,是数据库中所有信息的抽象表示。它既抽,是数据库中所有信息的抽象表示。它
16、既抽象于物理存储的数据,也区别于各个用户所见到的局部象于物理存储的数据,也区别于各个用户所见到的局部数据库。概念视图可以理解为数据库管理员所看到的数数据库。概念视图可以理解为数据库管理员所看到的数据库。据库。数据库系统结构的外部层、概念层和内部层分别对数据库系统结构的外部层、概念层和内部层分别对应于数据库模式的外模式、模式和内模式应于数据库模式的外模式、模式和内模式同方教育数据库系统结构分级对于提高数据独立性具数据库系统结构分级对于提高数据独立性具有重要意义。在三级结构间存在两级映射。概念有重要意义。在三级结构间存在两级映射。概念层与内部层之间的映射定义了概念视图与物理存层与内部层之间的映射定
17、义了概念视图与物理存储之间的对应。如果物理存储的结构发生了变化,储之间的对应。如果物理存储的结构发生了变化,可以相应地改变概念层与内部层之间映射,而使可以相应地改变概念层与内部层之间映射,而使概念视图保持不变,即将物理存储的变化隔离在概念视图保持不变,即将物理存储的变化隔离在概念层下,不反映在用户面前,因此应用程序可概念层下,不反映在用户面前,因此应用程序可以保持不变,这称为以保持不变,这称为数据的物理独立性数据的物理独立性。外部层。外部层与概念层映射定义了单个用户的外部视图与全局与概念层映射定义了单个用户的外部视图与全局的概念视图之间的对应。如果概念视图发生变化,的概念视图之间的对应。如果概
18、念视图发生变化,可以改变外部层与概念层之间的映射,而使用户可以改变外部层与概念层之间的映射,而使用户看到的外部视图保持不变,因此应用程序可以保看到的外部视图保持不变,因此应用程序可以保持不变,这称作持不变,这称作数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性。同方教育 数据模型信息来源于客观事物,然后通过人们加工处理再用来控信息来源于客观事物,然后通过人们加工处理再用来控制客观事物。如何将现实世界中各种复杂的事情最终制客观事物。如何将现实世界中各种复杂的事情最终以计算机及数据库所允许的形式反映到数据中去?这以计算机及数据库所允许的形式反映到数据中去?这需要一个逐步转化的过程。需要一个逐步转化的过程。一般地讲
19、,这一个转化过程分为三个阶段,或者说需要一般地讲,这一个转化过程分为三个阶段,或者说需要通过三个世界:首先将现实世界中客观的事物抽象为通过三个世界:首先将现实世界中客观的事物抽象为信息世界中的实体,然后再转换为信息世界中的实体,然后再转换为DBMS支持数据世支持数据世界中的数据它们之间的关系如图界中的数据它们之间的关系如图1-3所示。所示。信息的这一循环经历了三个领域:信息的这一循环经历了三个领域:现实世界、观念世界现实世界、观念世界和数据世界和数据世界。三个领域的内容及其联系可用图。三个领域的内容及其联系可用图1-3表表示。示。同方教育数据模型(数据模型(Data Model)是在数据库领域
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