数据库原理与应用课件教案.ppt

《数据库原理与应用课件教案.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据库原理与应用课件教案.ppt（136页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、返回返回数据库原理与应用课件 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。有生命必有希望返回返回参考书目参考书目1.萨萨师师煊煊，王王珊珊.数数据据库库系系统统概概论论（第第三三版版）.北北京京：高高等等教教育育出版社，出版社，20012.李昭原李昭原.数据库原理与应用数据库原理与应用.北京：科学出版社，北京：科学出版社，20003.张张健健沛沛.数数据据库库原原理理及及应应用用系系统统开开发发.北北京京：中中国国水水利利水水电电出出版社，版社，19994.王王珊珊，陈陈红红

2、.数数据据库库系系统统原原理理教教程程.北北京京：清清华华大大学学出出版版社社，19995.（美美）PhilipJ.Pratt，JoseJ.Adamski.陆陆洪洪毅毅，杨杨文文波波，程程华等译华等译.数据库管理系统基础数据库管理系统基础.北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社.19996.AbrahamSilberschatz，HenryF.Korth，S.Sudarshan.杨杨冬冬青青，唐唐世世渭渭等等译译.数数据据库库系系统统概概念念.北北京京：机机械械工工业业出出版版社社.20007.HectorGarcia-Molina，JeffreyD.Ullman，JenniferWidom

3、.杨杨冬冬青青，唐唐世世渭渭，徐徐其其钧钧等等译译.数数据据库库系系统统实实现现.北北京京：机机械械工业出版社，工业出版社，20018.章章立立民民.SQLServer2000中中文文版版完完全全实实战战.北北京京：中中国国铁铁道道出出版社，版社，20012返回返回第第1 1章章 数据库系统概述数据库系统概述3返回返回本章概要本章概要在本章中，首先介绍数据库中有关的主要概念，在本章中，首先介绍数据库中有关的主要概念，然后回顾数据管理技术的三个发展阶段。然后回顾数据管理技术的三个发展阶段。要求了解数据库的三个发展阶段及各阶段的主要求了解数据库的三个发展阶段及各阶段的主要特点，掌握数据库中的有关的

4、基本概念、数要特点，掌握数据库中的有关的基本概念、数据库系统的组成及各部分的主要功能。据库系统的组成及各部分的主要功能。重点掌握实体、属性定义和实体型之间的联系重点掌握实体、属性定义和实体型之间的联系类型及特点。类型及特点。了解三种数据模型的特点及区别，为后面各章了解三种数据模型的特点及区别，为后面各章的学习打下基础。的学习打下基础。了解面向对象数据模型的基本特征。了解面向对象数据模型的基本特征。4返回返回1.1信息、数据与数据处理信息、数据与数据处理1.1.1数据与信息数据与信息在在数数据据处处理理中中，我我们们最最常常用用到到的的基基本本概概念念就就是是数数据据和和信息信息，信息与数据有着

5、不同的含义。，信息与数据有着不同的含义。1.1.1.1信息（信息（Information）1.信息的定义信息的定义信信息息是是关关于于现现实实世世界界事事物物的的存存在在方方式式或或运运动动状状态态的的反反映映的的综综合合，具具体体说说是是一一种种被被加加工工为为特特定定形形式式的的数数据据，但但这这种种数数据据形形式式对对接接收收者者来来说说是是有有意意义义的的，而而且且对对当当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。前和将来的决策具有明显的或实际的价值。如如“2000年年硕硕士士研研究究生生将将扩扩招招30%”，对对接接受受者者有有意意义义，使接受者据此作出决策。使接受者据此作出决策。5返回

6、返回2.信息的特征信息的特征信信息息源源于于物物质质和和能能量量，它它不不可可能能脱脱离离物物质质而而存存在在，信信息息的传递需要物质载体，信息的获取和传递要消耗能量。的传递需要物质载体，信息的获取和传递要消耗能量。v如信息可以通过报纸、电台、电视、计算机网络进行传递。信信息息是是可可以以感感知知的的，人人类类对对客客观观事事物物的的感感知知，可可以以通通过过感感觉觉器器官官，也也可可以以通通过过各各种种仪仪器器仪仪表表和和传传感感器器等等，不不同同的信息源有不同的感知形式。的信息源有不同的感知形式。v如报纸上刊登的信息通过视觉器官感知，电台中广播的信息通过听觉器官感知。信息是可信息是可存储存

7、储、加工加工、传递传递和和再生再生的。动物用大脑存储的。动物用大脑存储信息，叫做记忆。计算机存储器、录音、录像等技术的信息，叫做记忆。计算机存储器、录音、录像等技术的发展，进一步扩大了信息存储的范围。借助计算机，还发展，进一步扩大了信息存储的范围。借助计算机，还可对收集到的信息进行取舍整理。可对收集到的信息进行取舍整理。6返回返回1.1.1.2数据数据(Data)1.数据的定义数据的定义数数据据是是用用来来记记录录信信息息的的可可识识别别的的符符号号，是是信信息息的具体表现形式。的具体表现形式。2.数据的表现形式数据的表现形式可用可用多种多种不同的数据形式表示同一信息，而信不同的数据形式表示同

8、一信息，而信息不随数据形式的不同而改变。息不随数据形式的不同而改变。v如“2000年硕士研究生将扩招30%”，其中的数据可改为汉字形式“两千年”、“百分之三十”。数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，其表现形式不仅包括其表现形式不仅包括数字数字和和文字文字，还包括，还包括图形图形、图象图象、声音声音等。这些数据可以记录在纸上，也等。这些数据可以记录在纸上，也可记录在各种存储器中。可记录在各种存储器中。7返回返回1.1.1.3数据与信息的联系数据与信息的联系数数据据是是信信息息的的符符号号表表示示或或载载体体，信信息息则则是是数数据据的的内内涵涵，是

9、对数据的语义解释。是对数据的语义解释。v如上例中的数据2000、30%被赋予了特定的语义，它们就具有了传递信息的功能。1.1.2数据处理数据处理数数据据处处理理是是将将数数据据转转换换成成信信息息的的过过程程，包包括括对对数数据据的的收收集集、存存储储、加加工工、检检索索、传传输输等等一一系系列列活活动动。其其目目的的是是从从大大量量的的原原始始数数据据中中抽抽取取和和推推导导出出有有价价值值的的信信息息，作作为为决策的依据。决策的依据。可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：信息信息=数据数据+数据处理数据处理数数据据是是原原料料，是是输输

10、入入，而而信信息息是是产产出出，是是输输出出结结果果。“信息处理信息处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。8返回返回1.2数据库技术的产生、发展与研究领域数据库技术的产生、发展与研究领域1.2.1数据库技术的产生与发展数据库技术的产生与发展数据处理的中心问题是数据处理的中心问题是数据管理。数据管理。数数据据管管理理是是指指对对数数据据的的组组织织、分分类类、编编码码、存存储储、检检索索和和维护维护。随随着着计计算算机机硬硬件件和和软软件件的的发发展展，数数据据管管理理经经历历了了人人工工管理管理、文件系统文件系统和和数据库系统数据库系统三个发展阶

11、段。三个发展阶段。1.2.1.1人工管理阶段（人工管理阶段（50年代中期以前）年代中期以前）这一阶段计算机主要用于这一阶段计算机主要用于科学计算科学计算。硬硬件件中中的的外外存存只只有有卡卡片片、纸纸带带、磁磁带带，没没有有磁磁盘盘等等直直接存取设备。接存取设备。软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。数据处理的方式基本上是数据处理的方式基本上是批处理批处理。9返回返回人工管理阶段的特点如下：人工管理阶段的特点如下：1.数据不保存数据不保存因因为为当当时时计计算算机机主主要要用用于于科科学学计计算算，对对于于数数据据保保存存的的需求尚不迫

12、切。需求尚不迫切。2.系统没有专用的软件对数据进行管理系统没有专用的软件对数据进行管理每每个个应应用用程程序序都都要要包包括括数数据据的的存存储储结结构构、存存取取方方法法、输输入入方方式式等等，程程序序员员编编写写应应用用程程序序时时，还还要要安安排排数数据据的物理存储，因此程序员负担很重。的物理存储，因此程序员负担很重。3.数据不共享数据不共享数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序。数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序。多多个个应应用用程程序序涉涉及及某某些些相相同同的的数数据据时时，也也必必须须各各自自定定义，因此程序之间有大量的冗余数据。义，因此程序之间有大量的冗余数据。10

13、返回返回4.数据不具有独立性数据不具有独立性程程序序依依赖赖于于数数据据，如如果果数数据据的的类类型型、格格式式、或或输输入入输输出出方方式式等等逻逻辑辑结结构构或或物物理理结结构构发发生生变变化化，必必须须对对应应用用程序做出相应的修改。程序做出相应的修改。在人工管理阶段，程序与数据之间的关系可用图在人工管理阶段，程序与数据之间的关系可用图1.1表示。表示。应用程序1数据集1应用程序2数据集2数据集3应用程序3图图1.1人工管理阶段人工管理阶段11返回返回1.2.1.2文件系统阶段（文件系统阶段（50年代后期至年代后期至60年代中期）年代中期）这这一一阶阶段段，计计算算机机不不仅仅用用于于科

14、科学学计计算算，还还大大量量用于信息管理。用于信息管理。大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。在软件方面，出现了高级语言和操作系统。操操作作系系统统中中有有了了专专门门管管理理数数据据的的软软件件，一一般般称称为文件系统。为文件系统。处理方式有批处理，也有联机处理。处理方式有批处理，也有联机处理。12返回返回文件管理数据的特点如下：文件管理数据的特点如下：1.数据以文件形式可长期保存下来数据以文件形式可长期保存下来用户可随时对文件进行查询、修改

15、和增删等处理。用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理。2.文件系统可对数据的存取进行管理文件系统可对数据的存取进行管理程程序序员员只只与与文文件件名名打打交交道道，不不必必明明确确数数据据的的物物理理存存储储，大大减轻了程序员的负担。大大减轻了程序员的负担。3.文件形式多样化文件形式多样化有有顺顺序序文文件件、倒倒排排文文件件、索索引引文文件件等等，因因而而对对文文件件的的记记录录可可顺顺序序访访问问，也也可可随随机机访访问问，更更便便于于存存储储和和查查找找数据。数据。4.程序与数据间有一定独立性程序与数据间有一定独立性由由专专门门的的软软件件即即文文件件系系统统进进行行数数据据管管理理

16、，程程序序和和数数据据间间由由软软件件提提供供的的存存取取方方法法进进行行转转换换，数数据据存存储储发发生生变变化不一定影响程序的运行。化不一定影响程序的运行。13返回返回在在文文件件系系统统阶阶段段，程程序序与与数数据据之之间间的的关关系系可可用用图图1.2表示。表示。文件n应用程序1应用程序2应用程序n文件1文件2文件系统图图1.2文件系统阶段文件系统阶段14返回返回与与人人工工管管理理阶阶段段相相比比，文文件件系系统统阶阶段段对对数数据据的的管管理理有有了了很很大大的的进进步步，但但一一些些根根本本性性问问题题仍仍没没有有彻彻底底解解决决，主主要要表现在以下三方面：表现在以下三方面：1.

17、数据冗余度大数据冗余度大各各数数据据文文件件之之间间没没有有有有机机的的联联系系，一一个个文文件件基基本本上上对对应应于一个应用程序，数据不能共享。于一个应用程序，数据不能共享。2.数据独立性低数据独立性低数数据据和和程程序序相相互互依依赖赖，一一旦旦改改变变数数据据的的逻逻辑辑结结构构，必必须须修改相应的应用程序。修改相应的应用程序。而而应应用用程程序序发发生生变变化化，如如改改用用另另一一种种程程序序设设计计语语言言来来编编写程序，也需修改数据结构。写程序，也需修改数据结构。3.数据一致性差数据一致性差由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行

18、更新操作时，容易造成数据的不一致性。时，容易造成数据的不一致性。15返回返回1.2.1.3数据库系统阶段（数据库系统阶段（60年代末开始）年代末开始）60年年代代后后期期，计计算算机机应应用用于于管管理理的的规规模模更更加加庞庞大，数据量急剧增加；大，数据量急剧增加；硬硬件件方方面面出出现现了了大大容容量量磁磁盘盘，使使计计算算机机联联机机存存取大量数据成为可能；取大量数据成为可能；硬硬件件价价格格下下降降，而而软软件件价价格格上上升升，使使开开发发和和维维护系统软件的成本增加。护系统软件的成本增加。文文件件系系统统的的数数据据管管理理方方法法已已无无法法适适应应开开发发应应用用系统的的需要。

19、系统的的需要。为为解解决决多多用用户户、多多个个应应用用程程序序共共享享数数据据的的需需求求，出出现现了了统统一一管管理理数数据据的的专专门门软软件件系系统统，即即数数据据库管理系统库管理系统。16返回返回数据库系统管理数据的特点如下：数据库系统管理数据的特点如下：1.数据共享性高、冗余少数据共享性高、冗余少这这是是数数据据库库系系统统阶阶段段的的最最大大改改进进，数数据据不不再再面面向向某某个个应应用用程程序序而而是是面面向向整整个个系系统统，当当前前所所有有用用户户可可同同时时存存取库中的数据。取库中的数据。这这样样便便减减少少了了不不必必要要的的数数据据冗冗余余，节节约约存存储储空空间间

20、，同同时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。2.数据结构化数据结构化按按照照某某种种数数据据模模型型，将将全全组组织织的的各各种种数数据据组组织织到到一一个个结结构构化化的的数数据据库库中中，整整个个组组织织的的数数据据不不是是一一盘盘散散沙沙，可表示出数据之间的有机关联。可表示出数据之间的有机关联。17返回返回例：要建立例：要建立学生成绩管理系统学生成绩管理系统，系统包含，系统包含学生学生（学号、姓名、性别、系别、年龄）、（学号、姓名、性别、系别、年龄）、课程课程（课程号、课程名）、（课程号、课程名）、成绩成绩（学号、课程号、（学号、课程号、成绩）等

21、数据，分别对应三个文件。成绩）等数据，分别对应三个文件。若采用文件处理方式，因为文件系统只表示记若采用文件处理方式，因为文件系统只表示记录内部的联系，而不涉及不同文件记录之间的录内部的联系，而不涉及不同文件记录之间的联系，要想查找某个学生的学号、姓名、所选联系，要想查找某个学生的学号、姓名、所选课程的名称和成绩，必须编写一段不很简单的课程的名称和成绩，必须编写一段不很简单的程序来实现。程序来实现。而采用数据库方式，数据库系统不仅描述数据而采用数据库方式，数据库系统不仅描述数据本身，还描述数据之间的联系，上述查询可以本身，还描述数据之间的联系，上述查询可以非常容易地联机查到。非常容易地联机查到。

22、18返回返回3.数据独立性高数据独立性高数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。数数据据的的逻逻辑辑独独立立性性是是指指当当数数据据的的总总体体逻逻辑辑结结构构改改变变时时，数数据据的的局局部部逻逻辑辑结结构构不不变变，由由于于应应用用程程序序是是依依据据数数据据的的局局部部逻逻辑辑结结构构编编写写的的，所所以以应应用用程程序序不不必必须须修修改改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。v例如，在原有的记录类型之间增加新的联系，或在某些记录类型中增加新的数据项，均可确保数据的逻辑独立性。数数据据的的物物理理独独立立性性是

23、是指指当当数数据据的的存存储储结结构构改改变变时时，数数据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。v例如，改变存储设备和增加新的存储设备，或改变数据的存储组织方式，均可确保数据的物理独立性。19返回返回4.有统一的数据控制功能有统一的数据控制功能数数据据库库为为多多个个用用户户和和应应用用程程序序所所共共享享，对对数数据据的的存存取取往往往往是是并并发发的的，即即多多个个用用户户可可以以同同时时存存取取数数据据库库中中的的数数据据，甚甚至至可可以以同同时时存存取取数数据据库库中中的的同同一一个个数数据据，为为确确保保数数据据库库数数据据的的正正确确有有

24、效效和和数数据据库库系系统统的的有有效效运运行行，数据库管理系统提供下述四方面的数据库管理系统提供下述四方面的数据控制功能数据控制功能。（1）数数据据的的安安全全性性（security）控控制制：防防止止不不合合法法使使用用数数据造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密；据造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密；v例如，系统提供口令检查或其他手段来验证用户身份，防止非法用户使用系统；也可以对数据的存取权限进行限制，只有通过检查后才能执行相应的操作。（2）数数据据的的完完整整性性(integrity)控控制制：系系统统通通过过设设置置一一些完整性规则以确保数据的正确性、有效性和相容性。些完

25、整性规则以确保数据的正确性、有效性和相容性。20返回返回v正确性是指数据的合法性，如年龄属于数值型数据，只能含0,1,9，不能含字母或特殊符号；v有效性是指数据是否在其定义的有效范围，如月份只能用112之间的正整数表示；v相容性是指表示同一事实的两个数据应相同，否则就不相容，如一个人不能有两个性别。（3）并并发发（concurrency）控控制制：多多用用户户同同时时存存取取或或修修改改数数据据库库时时，防防止止相相互互干干扰扰而而提提供供给给用用户不正确的数据，并使数据库受到破坏。户不正确的数据，并使数据库受到破坏。21返回返回（4）数数据据恢恢复复（recovery）：当当数数据据库库被被

26、破破坏坏或或数数据据不不可可靠靠时时，系系统统有有能能力力将将数数据据库库从从错错误误状状态态恢恢复复到到最最近近某一时刻的正确状态。某一时刻的正确状态。数数据据库库系系统统阶阶段段，程程序序与与数数据据之之间间的的关关系系可可用用图图1.3表表示。示。图图1.3数据库系统阶段数据库系统阶段应用程序1应用程序2应用程序n数据库数据库管理系统22返回返回从文件系统管理发展到数据库系统管理是信息从文件系统管理发展到数据库系统管理是信息处理领域的一个重大变化。处理领域的一个重大变化。在文件系统阶段，人们关注的是在文件系统阶段，人们关注的是系统功能的设系统功能的设计计，因此程序设计处于主导地位，数据服

27、从于，因此程序设计处于主导地位，数据服从于程序设计；程序设计；而在数据库系统阶段，而在数据库系统阶段，数据的结构设计数据的结构设计成为信成为信息系统首先关心的问题。息系统首先关心的问题。数据库技术经历了以上三个阶段的发展，已有数据库技术经历了以上三个阶段的发展，已有了比较成熟的数据库技术，但随着计算机软硬了比较成熟的数据库技术，但随着计算机软硬件的发展，数据库技术仍需不断向前发展。件的发展，数据库技术仍需不断向前发展。23返回返回1.2.2数据库技术的研究领域数据库技术的研究领域数据库学科的研究范围主要包括以下三个领域数据库学科的研究范围主要包括以下三个领域:1.数据库管理系统软件的研制数据库

28、管理系统软件的研制DBMS是数据库系统的基础。是数据库系统的基础。vDBMS的研制包括研制DBMS本身及以DBMS为核心的一组相互联系的软件系统，包括工具软件和中间件。v研制的目标是提高系统的性能和提高用户的生产率。2.数据库设计数据库设计数据库设计的研究范围包括：数据库设计的研究范围包括：v数据库的设计方法、设计工具和设计理论的研究，v数据模型和数据建模的研究，v计算机辅助数据库设计及其软件系统的研究，v数据库设计规范和标准的研究等。24返回返回3.数据库理论数据库理论数数据据库库理理论论的的研研究究主主要要集集中中于于关关系系规规范范化化理理论论、关系数据理论关系数据理论等。等。近近年年来

29、来，随随着着人人工工智智能能与与数数据据库库理理论论的的结结合合以以及及并并行行计计算算技技术术的的发发展展，数数据据库库逻逻辑辑演演绎绎和和知知识识推推理、并行算法等都成为新的研究方向。理、并行算法等都成为新的研究方向。随着数据库应用领域的不断扩展，计算机技术的随着数据库应用领域的不断扩展，计算机技术的迅猛发展，数据库技术与人工智能技术、网络通迅猛发展，数据库技术与人工智能技术、网络通信技术、并行计算技术等到相互渗透、相互结合，信技术、并行计算技术等到相互渗透、相互结合，使数据库技术不断涌现新的研究方向。使数据库技术不断涌现新的研究方向。25返回返回1.3数据库系统的组成和结构数据库系统的组

30、成和结构1.3.1数据库系统的组成数据库系统的组成数数据据库库系系统统通通常常是是指指数数据据库库和和相相应应的的软软硬硬件件系系统统。主主要由要由数据（库）数据（库）、用户用户、软件软件和和硬件硬件四部分组成。四部分组成。1.3.1.1数据（库）数据（库）数数据据库库是是长长期期存存储储在在计计算算机机内内有有组组织织的的共共享享的的数数据据的的集合。集合。它它可可以以供供用用户户共共享享，具具有有尽尽可可能能小小的的冗冗余余度度和和较较高高的的数数据据独独立立性性，使使得得数数据据存存储储最最优优，数数据据最最容容易易操操作作，并且具有完善的自我保护能力和数据恢复能力。并且具有完善的自我保

31、护能力和数据恢复能力。26返回返回数据库特点如下：数据库特点如下：1.集集成成性性：把把某某特特定定应应用用环环境境中中的的各各种种应应用用相相关关的的数数据据及及其其数数据据之之间间的的联联系系全全部部地地集集中中地地并并按按照照一一定定的的结结构构形形式式进进行行存存储储，或或者者说说，把把数数据据库库看看成成为为若若干干个个单单个个性质不同的数据文件的联合和统一的数据整体。性质不同的数据文件的联合和统一的数据整体。2.共共享享性性：数数据据库库中中的的一一块块块块数数据据可可为为多多个个不不同同的的用用户户所所共共享享，即即多多个个不不同同的的用用户户，使使用用多多种种不不同同的的语语言

32、言，为为了了不不同同的的应应用用目目的的，而而同同时时存存取取数数据据库库，甚甚至至同同时时存取同一块数据，即存取同一块数据，即多用户系统多用户系统。27返回返回1.3.1.2用户用户用用户户是是指指使使用用数数据据库库的的人人，即即对对数数据据库库的的存存储储、维维护护和和检索检索等操作。等操作。用户分为三类：用户分为三类：1.第一类用户，第一类用户，终端用户（终端用户（EndUser）v主要是使用数据库的各级管理人员、工程技术人员、科研人员，一般为非计算机专业人员；2.第二类用户，第二类用户，应用程序员（应用程序员（ApplicationProgrammer）v负责为终端用户设计和编制应用

33、程序，以便终端用户对数据库进行存取操作。3.第第三三类类用用户户，数数据据库库管管理理员员（DadabaseAdministrator，简称，简称DBA）vDBA是指全面负责数据库系统的“管理、维护和正常使用的”人员，其职责如下：28返回返回（1）参参与与数数据据库库设设计计的的全全过过程程，决决定定数数据据库库的的结结构构和和内内容；容；（2）定定义义数数据据的的安安全全性性和和完完整整性性，负负责责分分配配用用户户对对数数据据库的库的使用权限使用权限和和口令管理口令管理；（3）监监督督控控制制数数据据库库的的使使用用和和运运行行，改改进进和和重重新新构构造造数数据据库库系系统统。当当数数据

34、据库库受受到到破破坏坏时时，应应负负责责恢恢复复数数据据库库；当数据库的结构需要改变时，完成当数据库的结构需要改变时，完成对数据结构的修改对数据结构的修改。DBA不不仅仅要要有有较较高高的的技技术术专专长长和和较较深深的的资资历历，并并应应具具有了解和阐明管理要求的能力。有了解和阐明管理要求的能力。特特别别对对于于大大型型数数据据库库系系统统，DBA极极为为重重要要。对对于于常常见见的的微微机机数数据据库库系系统统，通通常常只只有有一一个个用用户户，常常常常不不设设DBA，DBA的职责由应用程序员或终端用户代替。的职责由应用程序员或终端用户代替。29返回返回1.3.1.3软件软件(Softwa

35、re)负负责责数数据据库库存存取取、维维护护和和管管理理的的软软件件系系统统，即即数数据据库库管管理理系系统统（Data Base Management System，简简称称DBMS），），数数据据库库系系统统的的各各类类人人员员对对数数据据库库的的各各种种操操作作请请求求，都都由由DBMS完成，完成，DBMS是数据库系统的核心软件。是数据库系统的核心软件。1.3.1.4硬件（硬件（Hardware）存储和运行数据库系统的硬件设备。存储和运行数据库系统的硬件设备。包括包括CPU、内存、大容量的存储设备、外部设备等。、内存、大容量的存储设备、外部设备等。30返回返回数据库系统层次结构图如下图数

36、据库系统层次结构图如下图由上图看出：由上图看出：DBMS在操作系统（在操作系统（OS）的支持下工作，）的支持下工作，应用程序在应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。支持下才能使用数据库。31返回返回1.3.2数据库系统的结构数据库系统的结构可以从多种不同的角度考查数据库系统的结构。可以从多种不同的角度考查数据库系统的结构。v从数据库管理系统的角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，这是数据库系统内部的体系结构；v从数据库最终用户的角度看，数据库系统的结构分为集中式结构、分布式结构和客户/服务器结构，这是数据库系统外部的体系结构。1.3.2.1数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构模

37、模式式（Schema）是是数数据据库库中中全全体体数数据据的的逻逻辑辑结结构构和和特特征的描述。征的描述。v例如：学生记录定义为（学号、姓名、性别、系别、年龄），称为记录型，v而（001101，张立，男，计算机，20）则是该记录型的一个记录值。v模式只是对记录型的描述，而与具体的值无关。32返回返回在在数数据据库库系系统统中中，对对于于同同一一意意义义下下的的数数据据，如如：学学生生数数据据，从从计计算算机机中中处处理理的的二二进进制制表表示示到到用用户户处处理理的的诸诸如如学学生生姓姓名名、年年龄龄等等概概念念的的数数据据之之间间，存存在在着着许许多多抽抽象和转换。象和转换。通通常常DBMS

38、把把数数据据库库从从逻逻辑辑上上分分为为三三级级，即即外外模模式式、模模式式和和内内模模式式，它它们们分分别别反反映映了了看看待待数数据据库库的的三三个个角角度。三级模式结构如图度。三级模式结构如图1.5所示。所示。33返回返回应用1应用2应用n子模式1子模式m子模式/模式映象模式模式/内模式映象内模式数据库图图1.5数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构34返回返回1.模式模式模模式式（Schema）是是数数据据库库中中全全体体数数据据的的逻逻辑辑结结构构和和特特征征的的描描述述，又又称称概概念念模模式式或或概概念念视视图图。视视图图可可理理解解为为一一组组记记录录的的值值，用用户

39、户或或程程序序员员看看到到和和使使用用的的数数据据库库的的内容。内容。模模式式处处于于三三级级结结构构的的中中间间层层，它它是是整整个个数数据据库库实实际际存存储储的的抽抽象象表表示示，也也是是对对现现实实世世界界的的一一个个抽抽象象，是是现现实实世世界界某某应应用用环环境境（企企业业或或单单位位）的的所所有有信信息息内内容容集集合合的的表表示示，也也是是所所有有个个别别用用户户视视图图综综合合起起来来的的结结果果，所所以又称以又称用户共同视图用户共同视图。它表示了数据库的整体数据。它表示了数据库的整体数据。由由多多个个“概概念念记记录录”组组成成，包包含含数数据据库库的的所所有有信信息息，也

40、称也称“概念数据库概念数据库”、“DBA视图视图”。DBMS提供模式描述语言（模式提供模式描述语言（模式DDL）来定义模式。）来定义模式。35返回返回2.外模式外模式又又称称子子模模式式或或用用户户模模式式或或外外视视图图，是是三三级级结结构构的的最最外外层层，个个别别用用户户只只对对整整个个数数据据库库的的一一部部分分感感兴兴趣趣，所所以以外外视视图图是是个个别别用用户户看看到到和和使使用用的的数数据据库库内内容容，因因此此也也常把外视图称为用户数据库。常把外视图称为用户数据库。它它由由多多种种外外记记录录值值构构成成，这这些些记记录录值值是是概概念念视视图图的的某某一一部部分分的的抽抽象象

41、表表示示。即即个个别别用用户户看看到到和和使使用用的的数数据据库库内容，也称内容，也称“用户用户DB”。由由多多个个“外外记记录录值值”组组成成，是是概概念念视视图图的的某某一一部部分分的的抽象表示。抽象表示。从逻辑关系上看，外模式包含于概念模式。从逻辑关系上看，外模式包含于概念模式。DBMS提提供供子子模模式式描描述述语语言言（子子模模式式DDL）来来定定义义子子模式。模式。36返回返回3.内模式内模式又又称称存存储储模模式式或或内内视视图图，是是三三级级结结构构中中的的最最内内层层，也也是是靠靠近近物物理理存存储储的的一一层层，即即与与实实际际存存储储数数据据方方式式有有关关的的一一层层，

42、由由多多个个存存储储记记录录组组成成，但但并并非非物物理理层层，不不必必关心具体的存储位置。关心具体的存储位置。DBMS提提供供内内模模式式描描述述语语言言（内内模模式式DDL）来来定定义义内内模式。模式。在在数数据据库库系系统统中中，外外模模式式可可有有多多个个，而而概概念念模模式式、内内模式只能各有一个。模式只能各有一个。内内模模式式是是整整个个数数据据库库实实际际存存储储的的表表示示，而而概概念念模模式式是是整整个个数数据据库库实实际际存存储储的的抽抽象象表表示示，外外模模式式是是概概念念模模式式的某一部分的抽象表示。的某一部分的抽象表示。37返回返回4.三级结构的优点三级结构的优点（1

43、）保证数据的独立性。）保证数据的独立性。v将模式和内模式分开，保证了数据的物理独立性；v将外模式和模式分开，保证了数据的逻辑独立性。（2）简化了用户接口。）简化了用户接口。v按照外模式编写应用程序或敲入命令，而不需了解数据库内部的存储结构，方便用户使用系统。（3）有利于数据共享。）有利于数据共享。v在不同的外模式下可有多个用户共享系统中数据，减少了数据冗余。（4）利于数据的安全保密。）利于数据的安全保密。v在外模式下根据要求进行操作，不能对限定的数据操作，保证了其他数据的安全。38返回返回1.3.2.2数据库系统的二级映象数据库系统的二级映象数数据据库库系系统统的的三三级级模模式式是是对对数数

44、据据的的三三个个抽抽象象级级别别，它它使使用用户户能能逻逻辑辑地地抽抽象象地地处处理理数数据据，而而不不必必关关心心数数据据在在计计算算机机内内部部的的存存储储方方式式，把把数数据据的具体组织交给的具体组织交给DBMS管理。管理。为为了了能能够够在在内内部部实实现现这这三三个个抽抽象象层层次次的的联联系系和和转转换换，DBMS在在三三级级模模式式之之间间提提供供了了二二级级映映象象功能。功能。39返回返回1.模式模式/内模式映象内模式映象数数据据库库中中的的模模式式和和内内模模式式都都只只有有一一个个，所所以以模模式式/内模式映象是唯一的。内模式映象是唯一的。它它确确定定了了数数据据的的全全局

45、局逻逻辑辑结结构构与与存存储储结结构构之之间间的对应关系。的对应关系。v例如，存储结构变化时，模式/内模式映象也应有相应的变化，使其概念模式仍保持不变，即把存储结构的变化的影响限制在概念模式之下，这使数据的存储结构和存储方法较高的独立于应用程序，通过映象功能保证数据存储结构的变化不影响数据的全局逻辑结构的改变，从而不必修改应用程序，即确保了数据的物理独立性。40返回返回2.外模式外模式/模式映象模式映象数数据据库库中中的的同同一一模模式式可可以以有有任任意意多多个个外外模模式式，对对于于每每一一个个外外模模式式，都都存存在在一一个个外外模模式式/模模式式映象。映象。它它确确定定了了数数据据的的

46、局局部部逻逻辑辑结结构构与与全全局局逻逻辑辑结结构构之间的对应关系。之间的对应关系。v例如，在原有的记录类型之间增加新的联系，或在某些记录类型中增加新的数据项时，使数据的总体逻辑结构改变，外模式/模式映象也发生相应的变化，v这一映象功能保证了数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。41返回返回1.4数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）数数据据库库管管理理系系统统是是对对数数据据进进行行管管理理的的大大型型系系统统软件，它是数据库系统的软件，它是数据库系统的核心核心组成部分，组成部分，用用户户在在数数据

47、据库库系系统统中中的的一一切切操操作作，包包括括数数据据定定义义、查查询询、更更新新及及各各种种控控制制，都都是是通通过过DBMS进行的。进行的。DBMS就就是是实实现现把把用用户户意意义义下下的的抽抽象象的的逻逻辑辑数数据据处处理理转转换换成成计计算算机机中中的的具具体体的的物物理理数数据据的的处处理软件，这给用户带来很大的方便。理软件，这给用户带来很大的方便。42返回返回1.4.1DBMS的主要功能的主要功能1.数据定义数据定义DBMS提提 供供 数数 据据 定定 义义 语语 言言 DDL（DataDefineLanguage），定定义义数数据据的的模模式式、外外模模式式和和内内模模式式三

48、三级级模模式式结结构构，定定义义模模式式/内内模模式式和和外外模模式式/模模式式二二级级映映象象，定义有关的约束条件，定义有关的约束条件，v例如，为保证数据库安全而定义的用户口令和存取权限，为保证正确语义而定义完整性规则。2.数据操纵数据操纵DBMS提提供供数数据据操操纵纵语语言言DML（Data ManipulationLanguage）实实现现对对数数据据库库的的基基本本操操作作，包包括括检检索索、插插入、修改、删除等。入、修改、删除等。SQL语言就是语言就是DML的一种。的一种。43返回返回3.数据库运行管理数据库运行管理DBMS对数据库的控制主要通过四个方面实现：对数据库的控制主要通过

49、四个方面实现：v数据的安全性控制v数据的完整性控制v多用户环境下的并发控制v数据库的恢复v以确保数据正确有效和数据库系统的正常运行。4.数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能v包括数据库的初始数据的装入，v数据库的转储、恢复、重组织，v系统性能监视、分析等功能。5.数据通信数据通信DBMS提供与其他软件系统进行通信的功能。提供与其他软件系统进行通信的功能。实实现现用用户户程程序序与与DBMS之之间间的的通通信信，通通常常与与操操作作系系统统协调完成。协调完成。44返回返回1.4.2DBMS的组成的组成DBMS是许多是许多“系统程序系统程序”所组成的一个集合。所组成的一个集合。每每个个程程

50、序序都都有有自自己己的的功功能能，共共同同完完成成DBMS的的一一件件或或几件工作。几件工作。1.语言编译处理程序语言编译处理程序（1）数据定义语言）数据定义语言DDL及其编译程序及其编译程序v它把用DDL编写的各级源模式编译成各级目标模式，这些目标模式是对数据库结构信息的描述，而不是数据本身，它们被保存在数据字典中，供以后数据操纵或数据控制时使用。（2）数数据据操操纵纵语语言言DML及及其其编编译译程程序序，实实现现对对数数据据库库的的基本操作。基本操作。DML有两类，有两类，v一类是宿主型，嵌入在高级语言中，不能单独使用；v另一类是自主型或自含型，可独立地交互使用。45返回返回2.系统运行