数据库系统基础ppt课件.ppt
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1、计算机基础知识数据库与信息系统数据库系统基础ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础一、信息、数据和数据处理一、信息、数据和数据处理 信息信息是现实世界中的实体特性在人们头脑中是现实世界中的实体特性在人们头脑中的反映。人们用文字或符号把它记载下来,进的反映。人们用文字或符号把它记载下来,进行交流、传送或处理。行交流、传送或处理。信息的特征:信息的特征:(1)信息来源于物质和能量)信息来源于物质和
2、能量 (2)信息可以感知的)信息可以感知的 (3)信息可存储、加工、传递和再生)信息可存储、加工、传递和再生 2计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础一、信息、数据和数据处理(续)一、信息、数据和数据处理(续)数据数据是信息的符号表示或载体,信息则是数是信息的符号表示或载体,信息则是数据的内涵,是对数据的语义解释。据的内涵,是对数据的语义解释。数据处理数据处理是将数据转换成信息的过程,包括是将数据转换成信息的过程,包括对数据的收集、存储、加工、检索和传输等一系对数据的收集、存储、加工、检索和传输等一系列活动。通过对数据的处理操作,可以从中获得列活动。通过对数据的处理操作,可以从中
3、获得有价值的、对用户的决策起作用的信息。有价值的、对用户的决策起作用的信息。3计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础二、数据管理技术的发展二、数据管理技术的发展 数据管理是指如何对数据进行分类、组数据管理是指如何对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护,它是数据织、编码、存储、检索和维护,它是数据处理的中心问题。处理的中心问题。数据管理技术依据其发展过程,可分为数据管理技术依据其发展过程,可分为人工管理人工管理、文件系统管理文件系统管理和和数据库管理数据库管理三三个阶段。个阶段。4计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础二、数据管理技术的发展(续)二、数据管理技术
4、的发展(续)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。人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 人工管理阶段人工管理阶段 5计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础文件系统阶段文件系统阶段 应用程序1应用程序2应用程序n。文件1文件2文件n。存取方 法文件系统阶段应用程序与数据之间的关系 二、数据管理技术的发展(续)二、数据管理技术的发展(续)6计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础数据库系统阶段数据库系统阶段 数据库管理系统处理数据方式示意图 二、数据管理技术的发展(续)二、数据管理技术的发展(续)应用程序1应用程序2。用 户数据库管理系统 数据库应
5、用程序n7计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础数据库阶段的数据管理具有以下特点:数据库阶段的数据管理具有以下特点:使用复杂的数据模型表示结构 具有很高的数据独立性 为用户提供了方便的接口 提供了完整的数据控制功能 提高了系统的灵活性二、数据管理技术的发展(续)二、数据管理技术的发展(续)8计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础三、数据库管理系统三、数据库管理系统 数据库数据库是长期储存在计算机内、有组织的、是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度,据
6、模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度,较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户较高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。共享。9计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础三、数据库管理系统(续)三、数据库管理系统(续)数据库管理系统数据库管理系统(Database Management Systems,DBMS)是数据库系统的核心,是为)是数据库系统的核心,是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件,由一个数据库的建立、使用和维护而配置的软件,由一个互相关联的数据的集合和一组用于访问这些数据的互相关联的数据的集合和一组用于访问这些数据的程序组成。程序组成。10计算机基础知识数
7、据库与信息系统4.1 数据库系统基础三、数据库管理系统(续)三、数据库管理系统(续)数据库管理系统(数据库管理系统(DBMS)的功能:)的功能:数据定义数据操纵数据库运行管理数据组织、存储和管理数据库的建立和维护数据通信接口11计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础三、数据库管理系统(续)三、数据库管理系统(续)数据库管理系统(数据库管理系统(DBMS)的组成部分:)的组成部分:数据定义语言及其翻译处理程序数据操纵语言及其编译(或解释)程序数据库运行控制程序实用程序12计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础 四、数据库应用系统四、数据库应用系统 数据库应用系统数据库
8、应用系统是指系统开发人员利用是指系统开发人员利用数据库系统资源开发出来的,面向某一类实数据库系统资源开发出来的,面向某一类实际应用的应用软件系统。际应用的应用软件系统。13计算机基础知识数据库与信息系统4.1 数据库系统基础 四、数据库应用系统(续)四、数据库应用系统(续)数据库应用系统一般由数据库、数据库管数据库应用系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员(管理员(Database Administrator,DBA)和最终用户构成。即:和最终用户构成。即:DBSDBDBMSAPPLICATION DBAUSER 14计
9、算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型 在数据库技术中,我们用模型的概念描述在数据库技术中,我们用模型的概念描述数据库的结构与语义,对现实世界进行抽象。数据库的结构与语义,对现实世界进行抽象。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。数据模型应满足三方面要求:一是能比较数据模型应满足三方面要求:一是能比较真实地模拟现实世界;二是容易为人所理解;真实地模拟现实世界;二是容易为人所理解;三是便于在计算机上实现。一种数据模型要很三是便于在计算机上实现。一种数据模型要很好地满足这三方面的要求,在目前尚很困难。好地满足这三方面的要求,在目前尚很困难。在数据库系统中针对
10、不同的使用对象和应用目在数据库系统中针对不同的使用对象和应用目的,采用不同的数据模型。的,采用不同的数据模型。15计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型一、数据模型的组成一、数据模型的组成 数据模型通常都是由数据模型通常都是由 数据结构 数据操作 完整性约束 三个要素组成。三个要素组成。16计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型一、数据模型的组成(续)一、数据模型的组成(续)数据结构数据结构 数据结构是所研究的对象类型(数据结构是所研究的对象类型(object type)的集合。这些对象是数据库的组成成分,)的集合。这些对象是数据库的组成成分,它们包括两类,一类是与数据类型、内
11、容、性质它们包括两类,一类是与数据类型、内容、性质有关的对象,例如网状模型中的数据项、记录,有关的对象,例如网状模型中的数据项、记录,关系模型中的域、属性、关系等;一类是与数据关系模型中的域、属性、关系等;一类是与数据之间联系有关的对象,例如网状模型中的系型之间联系有关的对象,例如网状模型中的系型(set type)。)。17计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型一、数据模型的组成(续)一、数据模型的组成(续)数据操作数据操作 数据操作是指对数据库中各种对象(型)的数据操作是指对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作的集合,包括操作及实例(值)允许执行的操作的集合,包括操作及
12、有关的操作规则。数据库主要有检索和更新(包有关的操作规则。数据库主要有检索和更新(包括插入、删除、修改)两大类操作。括插入、删除、修改)两大类操作。18计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型一、数据模型的组成(续)一、数据模型的组成(续)数据的约束条件数据的约束条件 数据的约束条件是一组完整性规则的集合。数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则,用以限定符合数据所具有的制约和储存规则,用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化,以保证数模型的数据库状态以及状态的变化,以保证数据的正确
13、、有效和相容。据的正确、有效和相容。19计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型 二、概念模型二、概念模型 为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一某一DBMS支持的数据模型,人们常常将现实世支持的数据模型,人们常常将现实世界抽象为信息世界,然后将信息世界转换为机器界抽象为信息世界,然后将信息世界转换为机器世界。也就是说,首先把现实世界中的客观对象世界。也就是说,首先把现实世界中的客观对象抽象为概念级的模型;然后再把概念模型转换为抽象为概念级的模型;然后再把概念模型转换为数据模型,这一过程如下图所示。数据模型,这一过程如下图所示。20计算机基础知识
14、数据库与信息系统4.2 数据模型二、概念模型(续)二、概念模型(续)现实世界信息世界 概念模型 机器世界DBMS支持的数据模型21计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型二、概念模型(续)二、概念模型(续)信息世界涉及的概念主要有:信息世界涉及的概念主要有:实体 属性码 域实体型 实体集 联系22计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型二、概念模型(续)二、概念模型(续)实体间的三类联系:实体间的三类联系:1:1联系联系 1:n联系联系 m:n联系联系 实体型A实体型B联系名11实体型A实体型B联系名1n实体型A实体型B联系名mn23计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型三
15、、常用的数据模型三、常用的数据模型层次模型网状模型关系模型面向对象模型24计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型 三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)1.层次模型 层次模型是用层次结构描述数据间的从层次模型是用层次结构描述数据间的从属关系。在层次模型中,数据间的关系象一属关系。在层次模型中,数据间的关系象一棵倒置的树。它的表现形式如图所示。棵倒置的树。它的表现形式如图所示。25计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)教师和学生的层次模型图 系教研室学 生教 师26计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型 三、常用的
16、数据模型(续)三、常用的数据模型(续)层次模型的特点:层次模型的特点:有且只有一个结点没有双亲,该结点就是根结点根以外的其他有且仅有一个双亲结点,这就使得层次数据库系统只能直接处理一对多的实体关系。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。27计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)2.网状模型网状模型 网状模型(网络模型)是用网络结构表示数网状模型(网络模型)是用网络结构表示数据间的多个从属关系。它的表现形式如图所示。据间的多个从属关系。它的表现形式如图所示。学生1学生2学
17、生3学生4课程1课程2课程3学生和课程的网状模型图 28计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型 三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)网状模型的特点:网状模型的特点:有一个以上的结点没有双亲。至少有一个结点可以有多个双亲。允许两个或两个以上的结点为根结点,允许某个结点有多个双亲结点,使得层次模型中的有向树变成了有向图,该有向图描述了网状模型。实际层次模型是网状模型的一个特例。29计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)3.3.关系模型关系模型 关系模型是目前应用最广的数据模型。在关关系模型是目前应用最广的数据模型。在关系模
18、型中,用一个二维表来表示数据间的关系。它系模型中,用一个二维表来表示数据间的关系。它的表现形式如的表现形式如下下表所示。表所示。学 号姓 名性 别出生年月系 别200510101李 丽女07/05/1987计算机200510102赵 勇男02/23/1988法 律200510103王 凯男01/19/1987管 理学生登记表S 30计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型 三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)关系模型中的术语:关系(relation):对应通常说的表元组(tuple):二维表格中的一行 属性:二维表格中的一列,相当于记录中的 一个字段31计算机基础知识数据库与
19、信息系统4.2 数据模型 三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)码(key):可唯一标识一个元组的属性或属性组,也称候选码(candidate key).若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(primary key),主码的诸属性称为主属性。码有时也被称为键,如主键。域(domain):属性的取值范围关系模型:对关系的描述,一般表示为:关系名(属性1,属性2,,属性n)32计算机基础知识数据库与信息系统4.2 数据模型三、常用的数据模型(续)三、常用的数据模型(续)4.面向对象模型面向对象模型 面向对象模型主要用于面向对象的数据库中。面向对象模型主要用于面向对象的数据库中。在
20、面向对象模型中的基本概念是对象和类。每个对在面向对象模型中的基本概念是对象和类。每个对象有一个惟一的名称,在对象内部封装了对象所具象有一个惟一的名称,在对象内部封装了对象所具有的属性和对象能执行的方法。类是对具有相同属有的属性和对象能执行的方法。类是对具有相同属性和方法的所有对象的一个抽象,类有四个主要的性和方法的所有对象的一个抽象,类有四个主要的性质:封装性、继承性、多态性和重载。性质:封装性、继承性、多态性和重载。33计算机基础知识数据库与信息系统4.3 关系数据库与SQL语言 一、关系数据库的基本概念一、关系数据库的基本概念 关系数据库是依照关系模型的设计的数据库。关系数据库是依照关系模
21、型的设计的数据库。在关系型数据库中数据以行和列的形式存储,在关系型数据库中数据以行和列的形式存储,一系列的行和列称为表。一系列的行和列称为表。一组表便组成了数据库。一组表便组成了数据库。在关系数据库中,各数据项之间用关系来组在关系数据库中,各数据项之间用关系来组织,关系(织,关系(Relationship)是表之间的一种连接。)是表之间的一种连接。34计算机基础知识数据库与信息系统 二、基本关系运算二、基本关系运算 1.集合运算集合运算 集合并运算集合并运算:就是把两个关系中所有的元组集合在一起,形成一个新的关系。示例参见教材中表4-6。集合交运算集合交运算:得到的结果就是在最后的关系中,包含
22、了两个集合中共同的元组。那些只在其中一个集合中出现的元组都被删除了。示例参见教材中表4-7。4.3 关系数据库与SQL语言35计算机基础知识数据库与信息系统 二、基本关系运算(续)二、基本关系运算(续)集合差的运算集合差的运算:如果R和S是两个关系,那么RS表示关系R和S的差,其结果包含了在R中而不在S中的元组。有一点要注意,RS和SR是不同的,后者表示了在S中而不在R中的元组。示例参见教材中表4-8,表4-9。4.3 关系数据库与SQL语言36计算机基础知识数据库与信息系统 集合R集合S集合R和S的并运算结果示意图 关系R和S的集合交运算结果示意图关系R和S的集合差运算结果示意图 4.3 关
23、系数据库与SQL语言37计算机基础知识数据库与信息系统二、基本关系运算(续)二、基本关系运算(续)2.选择运算 当把选择运算符应用到关系当把选择运算符应用到关系R时,将产生一个包时,将产生一个包含了关系含了关系R中部分元组的新关系。新关系的元组部分中部分元组的新关系。新关系的元组部分满足指定的条件满足指定的条件C,该条件与关系,该条件与关系R的属性有关。通常的属性有关。通常把这种选择运算表示为把这种选择运算表示为 。这种运算方式的示。这种运算方式的示意图如图所示。示例参见教材中表意图如图所示。示例参见教材中表4-10,表,表4-11。关系R4.3 关系数据库与SQL语言38计算机基础知识数据库
24、与信息系统4.3 关系数据库与SQL语言二、基本关系运算(续)二、基本关系运算(续)3.投影运算 当对某个关系当对某个关系R应用投影应用投影运算符时,则产生出一个只运算符时,则产生出一个只有某些列的新关系。投射运有某些列的新关系。投射运算符使用算符使用 表示。示例参见表示。示例参见教材中表教材中表4-12。关系R39计算机基础知识数据库与信息系统二、基本关系运算(续)二、基本关系运算(续)4.笛卡尔积运算 两个集合两个集合R和和S的笛卡尔积是这样的元素对的集的笛卡尔积是这样的元素对的集合,该元素对侍从集合合,该元素对侍从集合R中的任何元素中选择一个中的任何元素中选择一个作为第一个元素,从集合作
25、为第一个元素,从集合S中的任何元素中选择一个中的任何元素中选择一个元素作为第二个元素构成的。笛卡尔积使用元素作为第二个元素构成的。笛卡尔积使用RS表表示。示。关系R关系S关系RS4.3 关系数据库与SQL语言40计算机基础知识数据库与信息系统4.3 关系数据库与SQL语言 三、三、SQL语言语言 SQL(Structured Query Language)结构化查询语言,是1974年Boyce和Chamberlin提出的。19751979年INIBM公司San Jose Research Laboratory研制了著名的关系数据库管理系统原型System R并实现了这种语言。SQL语言的功能包
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