数据库概论.ppt

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1、数据库概论数据库概论现在学习的是第1页，共52页第一章第一章 数据库概论数据库概论本课程解决的问题：如何有效的组织、管理计算机系统中的大量的数本课程解决的问题：如何有效的组织、管理计算机系统中的大量的数据？据？引出：引出：DB的概念的概念 方法方法 理论理论 技术技术本章的重点：本章的重点：DB的体系结构的体系结构 DBS结构结构现在学习的是第2页，共52页第一节第一节 数据管理技术发展数据管理技术发展经历三个阶段：经历三个阶段：人工管理阶段（人工管理阶段（20世纪世纪50年代中期以前）年代中期以前）文件系统管理阶段（文件系统管理阶段（20世纪世纪50年代后期至年代后期至 60年代中期）年代中

2、期）数据库管理阶段（数据库管理阶段（20世纪世纪60年代末开始）年代末开始）现在学习的是第3页，共52页一一 人工管理阶段人工管理阶段存储介质：存储介质：磁带、卡片、纸带（无磁盘）主要用于科学计算磁带、卡片、纸带（无磁盘）主要用于科学计算 特点：数据量小、计算复杂。特点：数据量小、计算复杂。数据管理的特点：数据管理的特点：（1）数据不保存在计算机中。）数据不保存在计算机中。（2）只有程序的概念，无文件的概念。）只有程序的概念，无文件的概念。（3）没有专用的软件对数据进行管理。）没有专用的软件对数据进行管理。（4）数据面向应用，程序与数据不具有独立性。）数据面向应用，程序与数据不具有独立性。现在

3、学习的是第4页，共52页二二 文件系统管理阶段文件系统管理阶段存储介质：出现了磁盘和磁鼓。存储介质：出现了磁盘和磁鼓。应用：由科学计算转向于信息管理。应用：由科学计算转向于信息管理。特点：计算简单，数据量大。特点：计算简单，数据量大。数据管理的特点：数据管理的特点：（1）数据要求长期保存在磁盘上。）数据要求长期保存在磁盘上。（2）数据不再属于某个特定的程序，可重复使用。）数据不再属于某个特定的程序，可重复使用。（3）数据逻辑结构和物理结构有区别；程序与数据之间具）数据逻辑结构和物理结构有区别；程序与数据之间具 有有“设设备独立备独立”。（4）文件组织呈现多样化：索引文件，链接文件和散列文）文件

4、组织呈现多样化：索引文件，链接文件和散列文 件等。件等。现在学习的是第5页，共52页 文件系统管理数据的缺点：文件系统管理数据的缺点：（1）数据冗余大。数据冗余大。（2）数据操作具有不一致性。）数据操作具有不一致性。(3)数据缺乏独立性。数据缺乏独立性。（4）数据之间联系弱。）数据之间联系弱。（5）数据管理无法实施统一的标准。）数据管理无法实施统一的标准。现在学习的是第6页，共52页三三 数据库管理阶段数据库管理阶段1、特点：、特点：(1)采用了复杂的数据模型表示数据结构。采用了复杂的数据模型表示数据结构。(2)有较高的数据独立性。有较高的数据独立性。数据的逻辑独立：当数据整体逻辑结构改变时，

5、尽量不影响用户的数据的逻辑独立：当数据整体逻辑结构改变时，尽量不影响用户的 逻辑结构和应用程序逻辑结构和应用程序。数据的物理独立：当数据的物理结构改变时，不影响整体的逻辑结数据的物理独立：当数据的物理结构改变时，不影响整体的逻辑结 构以及应用程序构以及应用程序。(3)减少了数据的无控冗余。减少了数据的无控冗余。(4)数据库系统为用户提供了方便的用户接口来使用数据库。数据库系统为用户提供了方便的用户接口来使用数据库。(5)数据操作的基本单位是数据项而不是记录，增强了系统的灵活性。数据操作的基本单位是数据项而不是记录，增强了系统的灵活性。(6)系统提供了系统提供了4个方面的数据控制功能：数据库的恢

6、复、并发控制、个方面的数据控制功能：数据库的恢复、并发控制、数据完整性数据完整性和数据的安全性。和数据的安全性。现在学习的是第7页，共52页2、4个重要的概念个重要的概念 （1）数据库（）数据库（Database）:能为多个用户所共享，具有最小冗余能为多个用户所共享，具有最小冗余 度，度，数据间联系密切，而又有较高数据独立性的数据存储库。数据间联系密切，而又有较高数据独立性的数据存储库。（2）数据库管理系统（）数据库管理系统（DBMS）：位于用户与）：位于用户与OS之间的一层数据管之间的一层数据管 理软理软件，它能为用户或应用程序提供访问件，它能为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括的方法，

7、包括DB 的建立、查询、的建立、查询、更新及各种数据控制。更新及各种数据控制。（3）数据库系统（）数据库系统（DBS）:实现有组织地，动态地存储大量关联数实现有组织地，动态地存储大量关联数 据，据，方便多用户访问计算机软件、硬件和数据资源组成的系统方便多用户访问计算机软件、硬件和数据资源组成的系统.（4）数据库技术：是一门研究数据库的结构、存储、管理和使用的）数据库技术：是一门研究数据库的结构、存储、管理和使用的 软件科学。软件科学。现在学习的是第8页，共52页第二节第二节 数据描述数据描述一一 三个领域的数据描述三个领域的数据描述 从事物的特性到计算机中的数据表示要经历三个领域：从事物的特性

8、到计算机中的数据表示要经历三个领域：现实世界、信息世界和计算机世界。现实世界、信息世界和计算机世界。（1）现实世界：人们头脑之外的客观世界用表格、报表、图表记录的数据。）现实世界：人们头脑之外的客观世界用表格、报表、图表记录的数据。（2）信息世界：用文字和符号记载下来实现世界相关数据。）信息世界：用文字和符号记载下来实现世界相关数据。常用术语：常用术语：实体（实体（entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体集：同类、性质相同的实体的集合。实体集：同类、性质相同的实体的集合。属性（属性（attribute）:实体的某种特性。实体的某种特性。实

9、体标识符：能唯一标识每一个实体的属性或属性集。实体标识符：能唯一标识每一个实体的属性或属性集。现在学习的是第9页，共52页(3)计算机世界：信息世界的信息在机内的数据存放形式。计算机世界：信息世界的信息在机内的数据存放形式。常用术语：常用术语：字段（字段（field）：标记实体属性的命名单位。）：标记实体属性的命名单位。记录（记录（record）：字段的有序集合。）：字段的有序集合。文件（文件（file）：同类记录的汇集。）：同类记录的汇集。关键字（关键字（key）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集。）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集。现在学习的是第10页，共52页信息世界与计算

10、机世界的术语对应关系信息世界与计算机世界的术语对应关系 信息世界信息世界 计算机世界计算机世界 实体实体 记录记录 实体集实体集 文件文件 属性属性 字段字段 实体标识符实体标识符 关键字关键字现在学习的是第11页，共52页二二 数据联系的描述数据联系的描述 实体内部的联系：反映在数据上指记录内部字段间的联系实体内部的联系：反映在数据上指记录内部字段间的联系实体联系有两类：实体联系有两类：实体间的联系：反映在数据上指记录之间的联系实体间的联系：反映在数据上指记录之间的联系 同一实体集中各实体的联系（简单联系）同一实体集中各实体的联系（简单联系）实体间的联系：实体间的联系：不同实体集中各实体的联

11、系（复杂联系）不同实体集中各实体的联系（复杂联系）1对对1联系联系不同实体集之间的联系分为三类：不同实体集之间的联系分为三类：1对多联系对多联系 多对多联系多对多联系现在学习的是第12页，共52页1、1对对1联系联系 如果实体集如果实体集E1中每个实体至多与实体集中每个实体至多与实体集E2中一个实体有联系，反之亦然，则中一个实体有联系，反之亦然，则E1对对E2称为称为“1对对1”的联系的联系，记为：，记为：1:1。E1E2图形表示为：E1E2E1E2或1:1现在学习的是第13页，共52页2、1对多的联系对多的联系 如果实体集如果实体集E1中每个实体与实体集中每个实体与实体集E2中任意个（零个或

12、多个）实体有联系，而中任意个（零个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和中每个实体至多和E1中一个实体有联系，则称中一个实体有联系，则称E1与与E2的联系为的联系为“1对多对多”联系，联系，记为：记为：1:m。E1E2图形表示为：E1E1E2E2或1:m现在学习的是第14页，共52页3、多对多的联系、多对多的联系 如果实体集如果实体集E1中每个实体与实体集中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，则称之亦然，则称E1与与E2的联系是的联系是“多对多多对多”的联系，记为的联系，记为n:m。E1E2图形表示为：E1E2E2E1或n:m

13、现在学习的是第15页，共52页注：注：记录中的字段之间（属性之间）也存在这三种联系。记录中的字段之间（属性之间）也存在这三种联系。三种联系的联系：三种联系的联系：实体集之间的复杂联系：实体集之间的复杂联系：1:11:nn:m航班驾驶员飞机零件一个零件由若干个子零件组成，而一个零件又是其他零件的子零件。现在学习的是第16页，共52页第三节第三节 数据模型数据模型 表示实体类型及实体间联系的模型。表示实体类型及实体间联系的模型。一、数据模型的分类一、数据模型的分类 概念模型（语义模型）：独立于计算机，用来描述特定组织关心的信息结构，着重信概念模型（语义模型）：独立于计算机，用来描述特定组织关心的信

14、息结构，着重信 信息之间的语义表达，如：实体联系模型（信息之间的语义表达，如：实体联系模型（ER模型）。模型）。结构模型：面向结构模型：面向DB逻辑结构的模型，如：层次、网状、关系和面向对象型。逻辑结构的模型，如：层次、网状、关系和面向对象型。两大类：两大类：u结构模型的组成结构模型的组成数据结构：实体类型和联系表达与实现；数据结构：实体类型和联系表达与实现；数据操作：检索与更新操作；数据操作：检索与更新操作；数据完整性约束：数据及联系应具有的约束和依赖规则。数据完整性约束：数据及联系应具有的约束和依赖规则。现在学习的是第17页，共52页二、二、E R模型模型ER模型：模型：ER图表示现实世界

15、中实体及实体间联系的模型。图表示现实世界中实体及实体间联系的模型。用途：用于用途：用于DB概念设计阶段，描述概念设计阶段，描述DB概念模式。概念模式。构成：构成：a)矩形框：其内写上实体名，表示实体类型；矩形框：其内写上实体名，表示实体类型；b)菱形框：其内写上联系名，表示联系类型；菱形框：其内写上联系名，表示联系类型；c)椭圆框：其内写上属性名，表示实体或联系的属性；椭圆框：其内写上属性名，表示实体或联系的属性；d)直线：连接实体，联系及属性框，傍边可标注联系的种类（直线：连接实体，联系及属性框，傍边可标注联系的种类（1:1,1:n或或n:m）。）。现在学习的是第18页，共52页例：例：有语

16、义：有语义：“一个部门拥有多个仓库，仓库中存放了多种零件，多种零件存放在不一个部门拥有多个仓库，仓库中存放了多种零件，多种零件存放在不同的仓库中。同的仓库中。”画出该语义的画出该语义的E-R图。图。部门号部门名电话号仓库名地址电话号码零件号零件名数量型号部门拥有储存仓库零件1nnm现在学习的是第19页，共52页实体间联系的特殊情况：实体间联系的特殊情况：三元联系：三元联系：回路表示的实体集内部的联系：回路表示的实体集内部的联系：语义（概念）模型描述的优点：语义（概念）模型描述的优点：在高层上直接表达实体间联系的语义，容易理解；在高层上直接表达实体间联系的语义，容易理解；不涉及数据组织的具体结构

17、，与计算机无关。不涉及数据组织的具体结构，与计算机无关。供应者工程零件零件M组装mnkmn现在学习的是第20页，共52页三、结构模型三、结构模型 层次模型层次模型传统的结构模型：传统的结构模型：网状模型网状模型 关系模型关系模型用树型结构或森林表表示实体及实体联系的模型。用树型结构或森林表表示实体及实体联系的模型。层次模型树型结构：层次模型树型结构：树的结点是记录类型，有且仅有一个无父的结点（树的根），其它结点仅有一个父结点；树的结点是记录类型，有且仅有一个无父的结点（树的根），其它结点仅有一个父结点；父子结点之间只能是父子结点之间只能是1对多或则对多或则1对对1的联系，不能是多对多。的联系，

18、不能是多对多。1、层次模型、层次模型现在学习的是第21页，共52页例：例：d#dname t#tnamec#cname credits#sname deptteacherstudentcourse现在学习的是第22页，共52页特点：特点：层次性：实体层次性：实体 之间的联系是单向的树任一结点只有唯一一条自根到达之间的联系是单向的树任一结点只有唯一一条自根到达 它的路径；它的路径；有序性：从左到右的顺序规则了任一结点所有子树的先后次序；有序性：从左到右的顺序规则了任一结点所有子树的先后次序；原子性：结点中记录的任何属性均不可再分的简单类型数据；原子性：结点中记录的任何属性均不可再分的简单类型数据

19、；父子结点之间是父子结点之间是1对多（或则对多（或则1对对1）的联系。）的联系。优点：层次模型的优点：层次模型的DB中，结点记录之间是通过指针联系，查询效率高。中，结点记录之间是通过指针联系，查询效率高。缺点：缺点：结点之间的联系只能是结点之间的联系只能是1对多，因此，对于多对多联系需要转变且转换较对多，因此，对于多对多联系需要转变且转换较为复杂。为复杂。由于树的层次性和顺序性的要求，引起数据查询和更新操作较为由于树的层次性和顺序性的要求，引起数据查询和更新操作较为复杂。复杂。典型的层次典型的层次DB系统：系统：IMS。现在学习的是第23页，共52页2、网状模型、网状模型网状模型网状模型DB的

20、结构（的结构（DBTG报告中的网状模型，简单模型）报告中的网状模型，简单模型）用记录类型为结点的网状来表示实体与实体间用记录类型为结点的网状来表示实体与实体间1对多联系的模型。对多联系的模型。例：例：ACDB去掉层次模型中的下列限制：去掉层次模型中的下列限制：n最多只有一个无父的结点的根（有多个无父结点）最多只有一个无父的结点的根（有多个无父结点）n其它的所有结点只有一个父结点（可能有多个父结点）其它的所有结点只有一个父结点（可能有多个父结点）所以，层次所以，层次DB模型是模型是DBTG中网状模型的特殊形式。中网状模型的特殊形式。现在学习的是第24页，共52页优点：记录之间用指针连接，联系容易

21、，查询效率高优点：记录之间用指针连接，联系容易，查询效率高.缺点：编写应用程序复杂，程序员必须熟知缺点：编写应用程序复杂，程序员必须熟知DB的逻辑结构。的逻辑结构。典型网状典型网状DBS：TOTAL DMS1100 IDMS IDS/现在学习的是第25页，共52页3、关系模型、关系模型用二维表格结构表达实体集，用外关键字表示实体间联系的模型。用二维表格结构表达实体集，用外关键字表示实体间联系的模型。关系模型：关系模式组成的集合。关系模型：关系模式组成的集合。1、关系模型的物理概念、关系模型的物理概念 关系就是俗称的二维表：关系就是俗称的二维表：学号学号姓名姓名性别性别系名系名专业名专业名200

22、1120012 .王一王一张三张三 .男男女女 .计算机计算机物理物理 .软件软件地球物理地球物理 .学生登记表学生登记表属性（字段）属性（字段）元组元组（记录值）（记录值）属性值集属性值集n表头：称为关系的框架，即为表头：称为关系的框架，即为属性集。属性集。n构成模式：学生（学号，姓名，构成模式：学生（学号，姓名，性别，系名，专业名）性别，系名，专业名）n必须满足下列条件的二维表：必须满足下列条件的二维表：表中的每一列是不可再分的基本数据项（初等项）。表中的每一列是不可再分的基本数据项（初等项）。每列指定一个相异的名称，类型相同。每列指定一个相异的名称，类型相同。各行相异不允许重复（无重元组

23、）。各行相异不允许重复（无重元组）。列行次序无关紧要。列行次序无关紧要。现在学习的是第26页，共52页例：例：编号编号线型线型E1E2E3111描述边、点组成的空间封闭的多边形的关系：描述边、点组成的空间封闭的多边形的关系：xyzE3E1E2V3(4,3,6)V2(5,2,1)V1(0,0,0)边号边号点号点号E1E1E2E2E3E3V1V2V2V3V3V1点号点号XYZV1V2V3054023016模式：模式：s(s#,line)v(v#,x,y,z)sv(s#,v#)n关系模型的数学概念：笛卡尔积中有意义的子集称为关系。关系模型的数学概念：笛卡尔积中有意义的子集称为关系。边边/点关点关系系

24、描述边描述边/点之间的多对点之间的多对多的联系多的联系边关系边关系点关系点关系现在学习的是第27页，共52页2、关系模型与层次模型，网状模型的差别：、关系模型与层次模型，网状模型的差别：用关键字而不是用指针导航数据（建立联系）；用关键字而不是用指针导航数据（建立联系）；关系模型具有严密的数学基础和操作的代数性质，网状、层次无；关系模型具有严密的数学基础和操作的代数性质，网状、层次无；简单灵活地表达实体间的复杂关系；简单灵活地表达实体间的复杂关系；表格简单、易懂，编程方便，不涉及到存储结构，访问的细节。表格简单、易懂，编程方便，不涉及到存储结构，访问的细节。n主要的关系主要的关系DBMS产品：产

25、品：DB2，ORACLE，FOXPRO，ACCESS等。等。现在学习的是第28页，共52页4、面向对象模型（、面向对象模型（object-oriented-model）对于复杂的数据对象，如对于复杂的数据对象，如CAD数据，图形数据等需要新的概念及方法描述。数据，图形数据等需要新的概念及方法描述。面向对象模型最基本的概念是：对象和类。面向对象模型最基本的概念是：对象和类。对象（对象（object）n对象是现实世界中实体的模型化。对象是现实世界中实体的模型化。n组成：每个对象有唯一的标识符，把状态和行为封装在一起。组成：每个对象有唯一的标识符，把状态和行为封装在一起。n其中：状态是对象的属性值集

26、；行为是在状态上操作的方法集。其中：状态是对象的属性值集；行为是在状态上操作的方法集。类（类（class）n类：将属性集和方法集相同的所有对象组合在一起，构成一个类。类：将属性集和方法集相同的所有对象组合在一起，构成一个类。n其中：类的属性值域可以是基本数据类型（整，实，字符串），也可以是其中：类的属性值域可以是基本数据类型（整，实，字符串），也可以是 记记录型或集合型（嵌套）。录型或集合型（嵌套）。现在学习的是第29页，共52页n类层次：系统中所有的类组成一个有根的有向无环图。类层次：系统中所有的类组成一个有根的有向无环图。n一个类可以从类层次中直接或间接祖先那里继承所有的属性和方法。（实现

27、软一个类可以从类层次中直接或间接祖先那里继承所有的属性和方法。（实现软件重用）件重用）例如：有例如：有E-R模型：模型：J#jnamedateP#pnamecolorweightsaddrsnameS#totalprojectpartsupplierpppsquantitymnmn现在学习的是第30页，共52页根据上面的根据上面的E-R图，设计如下面向对象模型：图，设计如下面向对象模型：PRPATOTAL PA PSQUANTITYj#Jnamedatep#PnameColorweightS#Snamesaddr类类pp类类ps类类project类类part类类supplier其中：其中：PR

28、取值为类取值为类project中的对象中的对象 PA取值为类取值为类part中的对象中的对象 PA取值为类取值为类part中的对象中的对象 PS取值为类取值为类supplier中的对象中的对象类类PP类类PS现在学习的是第31页，共52页5、E-R模型与结构模型的关系。模型与结构模型的关系。E-R模型属于语义模型，独立与机器，用于信息世界描述试题及实体之间的联系。模型属于语义模型，独立与机器，用于信息世界描述试题及实体之间的联系。E-R模型用于模型用于DB设计阶段的概念设计阶段。设计阶段的概念设计阶段。E-R模型很方便地转换成结构模型中之一个模型：模型很方便地转换成结构模型中之一个模型：E-R

29、模型：模型：E1E2R 关系模型关系模型层次模层次模型型网状模型网状模型面向对象面向对象模型模型转换规则转换规则现在学习的是第32页，共52页第四节第四节 DB的体系结构的体系结构一、三级模式和两级变换结构一、三级模式和两级变换结构n三级模式和两级变换结构三级模式和两级变换结构外模式1 外模式2外模式n概念模式内模式DBMSOSDB外模式/模式映象1外模式/模式映象2外模式/模式映象n模式/内模式映象I/O视视图图DBA建立和建立和维护维护DBS的体系结构的体系结构现在学习的是第33页，共52页1、三级模式结构、三级模式结构 外模式（子模式，用户模式）外模式（子模式，用户模式）概念模式（模式）

30、概念模式（模式）内模式（物理模式，存储模式）内模式（物理模式，存储模式）外模式（外模式（external schema）外模式：是用户与外模式：是用户与DBS的接口，是单个用户所使用的那一部分数据视图的描述。的接口，是单个用户所使用的那一部分数据视图的描述。程序员程序员表现形式：表现形式：DB局部数据的逻辑结构，由若干外部记录类型组成。（局部数据的逻辑结构，由若干外部记录类型组成。（I/O与视图区别：与视图区别：数据，命名，组合，次序，种类等不同）数据，命名，组合，次序，种类等不同）外模式通过外模式通过“外模式外模式DDL”定义，并通过数据库操纵语言定义，并通过数据库操纵语言DML操纵。操纵。

31、一个一个DB由若干个子模式由若干个子模式,为多个应用程序共享。为多个应用程序共享。现在学习的是第34页，共52页概念模式（概念模式（conceptual schema）n概念模式（概念模式（conceptual schema）:DB中全部的整体数据逻辑视图的描述。中全部的整体数据逻辑视图的描述。DBAn表现形式：概念模型（表现形式：概念模型（E-R模型）描述：概念、记录、类型、记录间的联系，操模型）描述：概念、记录、类型、记录间的联系，操作，完整性，安全性要求。作，完整性，安全性要求。n概念模式通过概念模式通过“模式模式DDL”定义：定义：子模式是模式的逻辑子集；子模式是模式的逻辑子集；DBS

32、中只有一个概念模型它是子模式的合成。中只有一个概念模型它是子模式的合成。均不涉及存储结构及访问技术等细节。均不涉及存储结构及访问技术等细节。子模式与模式可能有若干差别：数据名，次序，数据的类型等。子模式与模式可能有若干差别：数据名，次序，数据的类型等。模式模式/子模式之间映象由子模式之间映象由DBMS完成。完成。现在学习的是第35页，共52页内模式（内模式（internal schema）内模式：内模式：DB在物理存储方面的描述是物理存储数据视图的描述。在物理存储方面的描述是物理存储数据视图的描述。表现形式：表现形式：DB内部记录类型，索引和文件组织方式及控制的的描述细节。内部记录类型，索引和

33、文件组织方式及控制的的描述细节。内模式通过内模式通过“内模式内模式DDL”定义。定义。内模式只有一个，内模式内模式只有一个，内模式/模式映象由模式映象由DBMS完成。完成。2、两级变换、两级变换外模式外模式/模式映象：模式映象：DBMS定义外模式与概念模式间的对应性（内部记录与外定义外模式与概念模式间的对应性（内部记录与外 部记录的对应性）部记录的对应性）外模式外模式/模式映象都是在外模式中描述。模式映象都是在外模式中描述。模式模式/内模式映象：定义模式与内模式之间的对应性。由于数据中记录类型，内模式映象：定义模式与内模式之间的对应性。由于数据中记录类型，字段类型，命名组成可能不一样，需要说明

34、概念记录和内字段类型，命名组成可能不一样，需要说明概念记录和内 部记录的部记录的对应关系。对应关系。模式模式/内模式映象一般在内模式中描述。内模式映象一般在内模式中描述。现在学习的是第36页，共52页二、数据两级独立性二、数据两级独立性 数据的物理独立性数据的物理独立性 数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性分为：分为：1、数据的物理独立性、数据的物理独立性DBS中对中对DB的内模式的修改尽量不影响概念模式的修改，称数据具有物理独的内模式的修改尽量不影响概念模式的修改，称数据具有物理独 立性。立性。如：如：DB的存储设备和存取方法有所变化，使模式的存储设备和存取方法有所变化，使模式/内模式映象进行相

35、应修改，但概念模式尽内模式映象进行相应修改，但概念模式尽可能保持不变。可能保持不变。2、数据的逻辑独立性、数据的逻辑独立性对对DB 的概念模式的修改，尽量不影响外模式和应用程序的变化，称数据具有逻辑独立性。的概念模式的修改，尽量不影响外模式和应用程序的变化，称数据具有逻辑独立性。概念模式修改如增加记录类型或数据项，外模式概念模式修改如增加记录类型或数据项，外模式/概念模式映象随之相应修改，但使概念模式映象随之相应修改，但使外模式尽可能保持不便。外模式尽可能保持不便。现在学习的是第37页，共52页三、用户界面三、用户界面I/O视图是用户的界面，通过数据操纵语言（视图是用户的界面，通过数据操纵语言

36、（DML）编程序完成其方式。）编程序完成其方式。自含型自含型DML：编程语言本身含有：编程语言本身含有DML语句，语句，DML两种方式：两种方式：如：如：FoxPro。宿主型宿主型DML：DML嵌入到高级语言（如嵌入到高级语言（如C等）中使用，等）中使用，如：如：SQL语言。语言。现在学习的是第38页，共52页第五节第五节 数据库系统（数据库系统（DBS）一、一、DBS的构成的构成 数据库（数据库（DB）硬件：硬件：DBS的物理支持。的物理支持。DBMS：DBS管理功能的体现管理功能的体现 其它软件（其它软件（OS等）：等）：DBS的软件支持的软件支持 数据库管理员（数据库管理员（DBA：da

37、tabase administrator）:程序员程序员 DBS责任的承担者和其它人员：用户责任的承担者和其它人员：用户 专业人员专业人员软件：软件：DBS的构成：的构成：现在学习的是第39页，共52页1、DBn一个组织中一个组织中,与各项应用有关的全部数据集合。与各项应用有关的全部数据集合。应用数据的集合，称为物理库。应用数据的集合，称为物理库。各项数据结构的描述，称为描述库，由各项数据结构的描述，称为描述库，由DD系统管理。系统管理。n组成：组成：2、硬件、硬件n包括：包括：CPU、内存、外存、内存、外存、I/O设备、数据通讯设备等。设备、数据通讯设备等。nDBS关注的是：内存、外存、关注

38、的是：内存、外存、I/O存取速度，可支持终端数和性能稳定存取速度，可支持终端数和性能稳定 性等指标。性等指标。现在学习的是第40页，共52页3、软件、软件OS：支持：支持DBMS存取数据。存取数据。宿主语言及对应的编译系统。宿主语言及对应的编译系统。数据通讯软件数据通讯软件 用户开发的应用程序用户开发的应用程序 集成的集成的DB管理软件：报表生成器，管理软件：报表生成器，DB辅助设计工具软件，辅助设计工具软件，数据库测试工具，图形系统，数据库测试工具，图形系统，I/O交换设施等。交换设施等。DBMS系统（下面介绍）系统（下面介绍）包括：包括：关系：关系：硬件硬件OSDBMS/编译系统编译系统集

39、成的集成的DB管理软件管理软件应用程序应用程序现在学习的是第41页，共52页4、DBA承担创建，监控和维护整个承担创建，监控和维护整个DB结构的责任：结构的责任：模式定义模式定义 内模式定义内模式定义 修改修改DB的模式和内模式的模式和内模式 对对DB访问的授权访问的授权 完整性约束的说明完整性约束的说明 通过一系列使用程序完成：通过一系列使用程序完成：DBMS装载、重组、日志、恢复、统计分析。装载、重组、日志、恢复、统计分析。通过通过DD系统，掌握系统的工作情况。系统，掌握系统的工作情况。DBA：现在学习的是第42页，共52页二、二、DBMS1、DBMS的主要功能的主要功能DBMS是是DBS

40、中重要的核心软件。中重要的核心软件。DBMS的主要功能：的主要功能：（1）DB的定义功能：的定义功能：DBMS提供的数据定义语言（提供的数据定义语言（DDL）定义）定义DB的三级模式：外模式，的三级模式：外模式，概念模式，内模式及相互之间的映象。概念模式，内模式及相互之间的映象。定义数据完整性，安全性约束。定义数据完整性，安全性约束。说明说明DBMS中有对应的中有对应的DDL编译程序。编译程序。现在学习的是第43页，共52页（2）DB的操作功能的操作功能 DBMS提供数据操作语言提供数据操作语言DML，实现对，实现对DB中的数据操纵。（需要中的数据操纵。（需要DML编译程序或解释程编译程序或解

41、释程序）序）查询查询 更新（插入，删除，修改）更新（插入，删除，修改）过程性过程性DML（指出（指出“做什么做什么”和和“如何做如何做”）：层次和网状）：层次和网状DB中用。中用。非过程性非过程性DML（只指出（只指出“做什么做什么”）：关系）：关系DB中采用。中采用。DML的使的使用用方式分方式分为：自含型和宿主型（嵌入型）为：自含型和宿主型（嵌入型）（3）DB的保护功能的保护功能DB的恢复的恢复:DB被破坏，则利用被破坏，则利用DBMS提供的恢复子系统，将提供的恢复子系统，将DB恢复恢复到到正确状态。正确状态。DB的并发控制：解决多个用户对的并发控制：解决多个用户对DB中数据操作的共享问题

42、。中数据操作的共享问题。DB的完整性控制：保证的完整性控制：保证DB中数据及语义的正确性和有效性。中数据及语义的正确性和有效性。DB的安全性控制：防止未授权的用户窃取数据。的安全性控制：防止未授权的用户窃取数据。基本操作分为：基本操作分为：DML分为：分为：现在学习的是第44页，共52页（4）DB的存取管理的存取管理把各种把各种DML语句转换成低层的文件系统命令，交语句转换成低层的文件系统命令，交OS存取磁盘中的存取磁盘中的DB数据。数据。（5）DB的维护和通信功能的维护和通信功能 数据的装载数据的装载 数据的备份数据的备份 文件重组文件重组 性能的监控性能的监控 通信功能：实现用户程序与通信

43、功能：实现用户程序与DBMS之间的通信与之间的通信与OS协调完成。协调完成。维护功能：维护功能：现在学习的是第45页，共52页2、DBMS组成组成 DBMS由一些功能程序组成。由一些功能程序组成。查询处理器查询处理器 存储管理器存储管理器DBMS分为两大部分：分为两大部分：（1）查询处理器组成）查询处理器组成l DDL翻译程序：把源模式翻译成目标模式：即编译或解释翻译程序：把源模式翻译成目标模式：即编译或解释DDL语句，并语句，并 把它们登陆到数据字典中。把它们登陆到数据字典中。l DML处理程序处理程序l DML预编译程序预编译程序l 查询运行的核心程序：执行由查询运行的核心程序：执行由DM

44、L编译器产生的低层指令。编译器产生的低层指令。把程序中的把程序中的DML语句翻译成可执行程序。语句翻译成可执行程序。现在学习的是第46页，共52页（2）存储管理器的组成）存储管理器的组成l 授权和完整性管理器：测试访问是否满足完整性约束，检查用户访问数授权和完整性管理器：测试访问是否满足完整性约束，检查用户访问数 据是否合法。据是否合法。l 事务管理器：负责并发事务的正确执行，保证事务管理器：负责并发事务的正确执行，保证DB一致性。一致性。l 文件管理器：负责磁盘空间的分配，管理物理文件的存储结构和存取方法。文件管理器：负责磁盘空间的分配，管理物理文件的存储结构和存取方法。l 缓冲区管理器：为

45、应用程序开辟缓冲区管理器：为应用程序开辟DB的系统缓冲区，负责从磁盘读取数据通过的系统缓冲区，负责从磁盘读取数据通过 缓冲区进入内存。缓冲区进入内存。现在学习的是第47页，共52页3、用户访问数据的过程、用户访问数据的过程例如：应用程序从例如：应用程序从DB中读取一个记录。中读取一个记录。应用程序应用程序A状态字状态字工作区工作区系统缓冲区系统缓冲区应用程序应用程序A子模式子模式模式模式内模式内模式DBMSOSDB运行日志运行日志数据字典系统数据字典系统12345678910现在学习的是第48页，共52页步骤：步骤：1.应用程序应用程序A向向DBMS发出一个读记录命令（通过发出一个读记录命令（

46、通过DML语句）。语句）。2.DBMS分析程序分析程序A中的操作命令：按子模式名从中的操作命令：按子模式名从DD中调出对应的子模式，并检查中调出对应的子模式，并检查A的存取权限，决定是否的存取权限，决定是否执行执行A的命令。的命令。3.DBMS通过子模式调出相应的模式描述，并将子模式记录格式映象模式中的对应逻辑记录格式，确定在概念通过子模式调出相应的模式描述，并将子模式记录格式映象模式中的对应逻辑记录格式，确定在概念模式中应该读取哪些记录。模式中应该读取哪些记录。4.DBMS调出内模式描述，并将模式的内部记录映象成内模式记录，从而决定所读取的记录及相应地址。调出内模式描述，并将模式的内部记录映

47、象成内模式记录，从而决定所读取的记录及相应地址。5.DBMS向向OS发出读取记录值的命令。发出读取记录值的命令。6.OS执行读命令，并把数据外存送到内存的系统缓冲区中。执行读命令，并把数据外存送到内存的系统缓冲区中。7.DBMS将读入到系统缓冲区的记录转换成概念记录，外部记录。将读入到系统缓冲区的记录转换成概念记录，外部记录。8.DBMS将导出的外部记录从将导出的外部记录从DB缓冲区送到程序缓冲区送到程序A的工作区。的工作区。9.DBMS向运行日志向运行日志DB写入读一条记录的信息，以备今后查询，如：取数据，日期，记录个数等。写入读一条记录的信息，以备今后查询，如：取数据，日期，记录个数等。1

48、0.DBMS将读记录是否成功信息返回程序将读记录是否成功信息返回程序A。11.程序程序A根据返回的状态信息，决定是否使用工作区的变量值。根据返回的状态信息，决定是否使用工作区的变量值。现在学习的是第49页，共52页4、数据字典、数据字典(DD)数据库系统中存放数据库系统中存放DB的三级结构定义的数据库称为的三级结构定义的数据库称为DD。（1）DD的主要内容的主要内容子模式，模式，内模式定义的结构。子模式，模式，内模式定义的结构。数据项名，长度，类型，数据之间的联系。数据项名，长度，类型，数据之间的联系。用户的标识符，口令，密码，安全性和完整性的约束等信息。用户的标识符，口令，密码，安全性和完整

49、性的约束等信息。DB运行时的统计信息，如：记录个数模仿问次数等。运行时的统计信息，如：记录个数模仿问次数等。被动被动DD：只能被用户和：只能被用户和DBA访问，不能被访问，不能被DBMS软件访问。软件访问。主动主动DD：用户，：用户，DBA，DBMS都能访问。都能访问。DD系统：管理系统：管理DD的实用程序，称为的实用程序，称为DD系统。系统。（2）DD分为两类：分为两类：（3）DD的作用的作用 供供DBMS快速查询有关对象的信息；快速查询有关对象的信息；DBA用用DD可以了解和掌握可以了解和掌握DB的运行情况；的运行情况；支持支持DB的设计与系统分析。的设计与系统分析。现在学习的是第50页，

50、共52页第一章练习题第一章练习题一一.选择题选择题1.在数据库管理技术的发展过程中在数据库管理技术的发展过程中,数据独立性最高的是（数据独立性最高的是（）阶段。）阶段。A.数据库系统数据库系统 B.文件系统文件系统 C.人工管理人工管理2.三大经典的数据结构模型是（三大经典的数据结构模型是（）。）。A.层次、网状和实体联系模型层次、网状和实体联系模型 B关系、层次和关系、层次和E-R模型模型 C.关系、层次和网状模型关系、层次和网状模型3.单个用户使用的数据视图的描述，称为（单个用户使用的数据视图的描述，称为（），它是用户与），它是用户与DBS的接口。的接口。A.模式模式 B.外模式外模式 C