数据库系统概述课件.ppt
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1、第第1章章 数据数据库库系系统统概述概述1/3/20231精品课件通通讯录讯录:图书馆图书馆:数据数据库库数据的数据的仓库仓库,即数据存放的地方,即数据存放的地方 小数据小数据库库可用可用手工手工管理管理大型数据大型数据库库必必须须由由计计算机算机进进行管理行管理计计算机三大主算机三大主要要应应用用领领域?域?科学科学计计算算过过程控制程控制数据数据处处理理70%利用数据利用数据库库系系统统可可科学地科学地组织组织和存和存储储数据数据,以便于高效地以便于高效地检检索和索和处处理理1/3/20232 2信息的特征信息的特征1.1 信息、数据、数据信息、数据、数据处处理与数据管理理与数据管理 1.
2、1.1 数据与信息数据与信息 信息信息能源能源材料材料客客观观世界的三大要素世界的三大要素 采集并加工、采集并加工、传递传递 消息消息情情报报指令指令数据数据 信号信号 时间时间:2008.5.12地点:汶川地点:汶川事件:地震事件:地震级别级别:8.0后果:死亡后果:死亡69297人人 源于物源于物质质和能量和能量 可以感知可以感知 可存可存储储、加工、加工、传递传递和再生和再生 1/3/20233 3数据数据 数据是信息的具体表数据是信息的具体表现现形式形式数据的表数据的表现现形式形式数据与信息的数据与信息的联联系系数据是信息的符号表示或数据是信息的符号表示或载载体体信息是数据的内涵,是信
3、息是数据的内涵,是对对数据的数据的语义语义解解释释 2008-5-12汶川汶川地震地震8.069297数字数字文字文字图图形形图图象象声音等声音等1/3/20234 41.1.2 数据处理与数据管理 信息数据数据信息数据数据处处理理将数据将数据转换转换成信息成信息包括数据的收集、包括数据的收集、管理、加工利用管理、加工利用乃至信息乃至信息输输出出 数据的收集、数据的收集、整理、整理、组织组织、编码编码、存、存储储、维护维护、检检索、索、传输传输等操作等操作 数据数据处处理理 数据管理数据管理 产产出出输输出出结结果果 原料原料输输入入“数据数据处处理理”的真正含的真正含义应该义应该是是为为了了
4、产产生信息而生信息而处处理数理数据据 1/3/20235 5常用常用术语术语和基本概念和基本概念 数据(数据(Data):描述事物的符号描述事物的符号记录记录称称为为数据。数据。这这些符号些符号记录记录可以是数可以是数字,也可以是文字、字,也可以是文字、图图形、形、图图像、声音、像、声音、语语言等。言等。数据数据库库(DataBase,简简称称DB):数据数据库库是是长长期期储储存在存在计计算机内的、有算机内的、有组织组织的、可共享的的、可共享的数据集合。数据集合。数据数据库库管理系管理系统统(DataBase Management System,简简称称DBMS):DBMS是位于用是位于用户
5、户与操作系与操作系统统之之间间的一的一层层数据数据库库管理管理软软件,它的任件,它的任务务是科学地是科学地组织组织和存和存储储数据,高效地数据,高效地获获取和取和维护维护数据。数据。数据数据库库系系统统(DBS):):数据数据库库系系统统是指在是指在计计算机系算机系统统中引入数据中引入数据库库后的系后的系统统。1/3/20236 6人工管理人工管理阶阶段(段(20th50年代以前)年代以前)特点特点数据不保存:数据不保存:需要需要时时把数据把数据输输入,用完就撤走。数入,用完就撤走。数据不保存在据不保存在计计算机中。算机中。没有管理数据的没有管理数据的软软件系件系统统:应应用程序中不用程序中不
6、仅仅要管理要管理数据的数据的逻辑结逻辑结构,构,还还要要设计设计其物理其物理结结构、存取方法、构、存取方法、输输入入输输出方法等。程序高度依出方法等。程序高度依赖赖于数据,即数据和于数据,即数据和程序程序不具有独立性不具有独立性。基本上没有文件概念:基本上没有文件概念:数据的数据的组织组织方式及在磁方式及在磁盘盘中中的存的存储储方式由程序方式由程序员员自行自行设计设计。数据是面向数据是面向应应用的:用的:一一组组数据只数据只对应对应于一个于一个应应用程用程序。即使两个序。即使两个应应用程序都涉及到了某些相同数据,用程序都涉及到了某些相同数据,也必也必须须各自定各自定义义,无法相互利用。,无法相
7、互利用。1.2 数据数据库库技技术术的的产产生、生、发发展展 1/3/20237 7人工管理人工管理阶阶段:段:应应用程序与数据的关系用程序与数据的关系程序程序1数据数据缓缓冲区冲区数据数据组组1数据数据组组2数据数据组组3外存外存程序程序2数据数据缓缓冲区冲区程序程序3数据数据缓缓冲区冲区内存内存1/3/20238 8文件系文件系统阶统阶段(段(20th 50年代年代60年代)年代)特点特点数据存放在文件中,数据存放在文件中,应应用程序通用程序通过过文件名来文件名来逻辑逻辑地地访问访问文件。文件。有了管理数据的有了管理数据的软软件件文件系文件系统统,文件的物理存,文件的物理存储储由文件系由文
8、件系统统管理,文件系管理,文件系统还负责对统还负责对文件的文件的逻辑逻辑结结构与存构与存储结储结构构进进行行转换转换。程序和数据有了程序和数据有了一定的独立性一定的独立性。程序不再。程序不再负责负责数据数据存存储储的物理的物理细节细节,因此可大大,因此可大大节节省省维护维护程序的工作程序的工作量,程序量,程序员员也可不必也可不必过过多地考多地考虑虑物理物理细节细节,可把精,可把精力集中在算法上。力集中在算法上。数据的存取基本上以数据的存取基本上以记录为单记录为单位。按文件名位。按文件名访问访问,按按记录进记录进行存取。行存取。1/3/20239 9文件系文件系统阶统阶段:段:应应用程序与数据的
9、关系用程序与数据的关系程序程序1数据数据缓缓冲区冲区文件文件1文件文件2文件文件3外存外存程序程序2数据数据缓缓冲区冲区程序程序3数据数据缓缓冲区冲区文文件件系系统统内存内存1/3/20231010实实例:学生基本信息的管理例:学生基本信息的管理学生信息管理学生信息管理学生学生选课选课管理管理应应用程序用程序A1学生信息文学生信息文件件File1课课程信息文程信息文件件File2学生学生选课选课信息信息文件文件File3应应用程序用程序A21/3/20231111文件管理系文件管理系统统的缺点的缺点编编写写应应用程序不方便,用程序不方便,应应用程序依用程序依赖赖性性 存存储储在文件中的数据如何
10、存放由程序在文件中的数据如何存放由程序员员自己定自己定义义,不,不统统一,一,难难于于共享共享。仍然有仍然有数据冗余数据冗余不支持不支持对对文件的并文件的并发访问发访问 文件文件间联间联系弱,必系弱,必须须通通过应过应用程序来用程序来实现实现 难难以按最以按最终终用用户视图户视图表示数据表示数据 无安全控制功能无安全控制功能1/3/20231212数据数据库库系系统阶统阶段(段(20th 60年代至今)年代至今)数据数据库库技技术术的出的出现现是是为为了克服文件管理系了克服文件管理系统统在管在管理数据上的缺点而理数据上的缺点而发发展起来的。展起来的。应应用程序用程序A1学生信息学生信息管理管理
11、有关学有关学生的数生的数据据库库应应用程序用程序A2学生学生选课选课管理管理数据数据库库管理系管理系统统1/3/20231313数据数据库库系系统阶统阶段:段:应应用程序与数据的关系用程序与数据的关系应应用程序用程序1Data Base应应用程序用程序2应用程序3DBMS用户用户用户数据数据库库管理管理员员DBA用用户户根据数据的根据数据的逻辑逻辑结结构构对对数据数据进进行操作行操作数据文件的操作和数据的物数据文件的操作和数据的物理存理存储细节储细节由由DBMS负责负责数数据据文文件件1/3/20231414数据数据库库系系统统的的优优点点将相互关将相互关联联的数据集成在一起的数据集成在一起较
12、较少的数据少的数据冗余冗余程序与数据相互程序与数据相互独立独立能能够够保保证证数据的安全可靠数据的安全可靠最大限度地保最大限度地保证证数据的正确性数据的正确性 数据可以共享并能保数据可以共享并能保证证数据的一致性数据的一致性1/3/20231515人工管理人工管理阶阶段段 文件系文件系统阶统阶段段 数据数据库库系系统阶统阶段段 数据不保存,不共享,无独立性,数据不保存,不共享,无独立性,无无专专用用软软件管理数据件管理数据数据以文件形式数据以文件形式长长期保存,由文件系期保存,由文件系统统管理管理数据数据,程序与数据,程序与数据间间有一定独立性有一定独立性 数据数据结结构化构化,共享性高、冗余
13、度低,共享性高、冗余度低,独立性高独立性高,有,有统统一的数据控制功能一的数据控制功能 DBMS 数据的安全性控制数据的安全性控制 数据的完整性控制数据的完整性控制 并并发发控制控制 数据恢复数据恢复1/3/202316161.3 数据数据库库系系统统的的组组成成 数据数据库库系系统统(DBS)数据数据库库 计计算机算机软软件系件系统统 数据数据库库用用户户 计计算机硬件系算机硬件系统统 图图1-6 数据数据库库系系统统用用户户1 1用用户户2 2用用户户n n用用户户应应用系用系统统应应用开用开发发工具工具DBMSDBMS操作系操作系统统OSOS数据数据库库数据数据库管理管理员软软件件系系统
14、统1/3/20231717数据数据库库系系统结统结构构简图简图应应用程序用程序1Data Base应应用程序用程序2应应用程序用程序3DBMS用用户户User数据数据库库管理管理员员DBAOS1/3/20231818数据数据库库 数据数据库库(DB)是存)是存储储在在计计算机内、有算机内、有组织组织的、可共的、可共享的数据集合享的数据集合 用用户户 集成性集成性,共享性,共享性 终终端用端用户户 应应用程序用程序员员 数据数据库库管理管理员员 对对数据数据库进库进行存行存储储、维护维护和和检检索索 非非计计算机算机专业专业人人员员使用数据使用数据库库设计设计和和编编制制应应用程序用程序负责设计
15、负责设计、建立、管理和、建立、管理和维护维护数据数据库库以及以及协调协调用用户对户对数据数据库库要求的要求的个人或工作个人或工作团队团队 1/3/20231919软软件(件(Software)系)系统统 硬件(硬件(Hardware)系)系统统 硬件系硬件系统统指存指存储储和运行数据和运行数据库库系系统统的硬件的硬件设备设备。数据数据库库系系统统在整个在整个计计算算机系机系统统中的地位如中的地位如图图所示所示DBMS OS 应应用系用系统统 软软件系件系统统:核心核心 DBMS在操作系在操作系统统支持下支持下工作,工作,应应用程序在用程序在DBMS支持支持下才能使用数据下才能使用数据库库。1/
16、3/202320201.4 数据数据库库系系统统的模式的模式结结构构 1.4.1 数据数据库库系系统统的三的三级级模式模式结结构构 数据数据库库系系统统内部的体系内部的体系结结构从构从逻辑逻辑上分上分为为三三级级 学号学号 姓名姓名 性性别别年年龄龄系系别别 01101 张张立立 男男 20计计算机算机型型值值模式模式实实例例外模式外模式 模式模式内模式内模式 1/3/20232121数据数据库库的三的三级级模式模式结结构构模式模式外模式外模式1外模式外模式2数据数据库库应用程序用用户户工作区工作区应用程序用用户户工作区工作区应用程序用用户户工作区工作区用户A用户B用户CDBMSOS内模式内模
17、式“外模式模式外模式模式”映射映射“模式内模式模式内模式”映射映射1/3/20232222内模式是整个数据内模式是整个数据库实际库实际存存储储的表示的表示模式是整个数据模式是整个数据库实际库实际存存储储的抽象表示的抽象表示外模式是概念模式的某一部分的抽象表示外模式是概念模式的某一部分的抽象表示 外模式外模式 模式模式内模式内模式 数据数据库库中全体数据的中全体数据的逻辑结逻辑结构和特征的描述构和特征的描述 数据数据库库用用户户能看到并允能看到并允许许使用的那使用的那部分局部数据的部分局部数据的逻辑结逻辑结构和特征的描述构和特征的描述 它是它是对对数据数据库库存存储结储结构的描述,构的描述,是数
18、据在数据是数据在数据库库内部的表示方式内部的表示方式 可有多个可有多个只有一个只有一个1/3/20232323学号姓名性别班级980001张栅女机制99990211李诗女信息99991204王武男电子99学号姓名奖学金980001张栅200990211李诗500991204王武100学号姓名性别年龄籍贯班级奖学金980001张栅女18江苏机制99200990211李诗女19北京信息99500991204王武男19陕西电子99100980001 990211991204用用户户数据数据库库概念概念数据数据库库物理物理数据数据库库奖奖学金学金发发放放学籍管理学籍管理应应用程序用程序模式模式内模式映
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