数据库系统概论SQLServer清华大学版学习教案.pptx

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1、会计学1数据库系统概论数据库系统概论(giln)SQLServer清华大清华大学版课件学版课件第一页，共43页。2第第1章章 数据库系统概论数据库系统概论(giln)第1页/共43页第二页，共43页。3本章本章(bn zhn)内容内容n n1.1 数据管理技术(jsh)的发展n n1.2 数据库和数据库系统n n1.3 数据模型n n1.4 数据库新技术(jsh)第2页/共43页第三页，共43页。41.1 数据管理技术数据管理技术(jsh)的发展的发展n n数据与数据处理 n n1数据和信息 n n数据是人们用于记录事物情况的物理符号。n n信息是数据中所包含的意义。通俗地讲，信息是经过加工处

2、理并对人类社会实践和生产活动产生决策影响(yngxing)的数据。n n数据与信息既有区别，又有联系。数据是表示信息的，但并非任何数据都能表示信息，信息只是加工处理后的数据，是数据所表达的内容。n n2.数据处理 n n数据处理是指将数据转换成信息的过程。它包括对数据的收集、存储、分类、计算、加工、检索和传输等一系列活动。第3页/共43页第四页，共43页。51.1 数据管理技术数据管理技术(jsh)的发展的发展n n数据管理技术 n n1.人工管理阶段 n n程序与数据是一个整体，一个程序中的数据无法(wf)被其他程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据。n n特点:n n程序之间不能共

3、享数据；n n程序复杂；n n数据量小且无法(wf)长期保存；n n人工重复输入数据数据不保存。第4页/共43页第五页，共43页。6人事管理应用程序人事管理应用程序教师信息数据组教师信息数据组学生管理应用程序学生管理应用程序学生信息数据组学生信息数据组教务管理应用程序教务管理应用程序课程信息数据组课程信息数据组学生部门学生部门教务部门教务部门人事部门人事部门图图1-1 应用程序和数据的依赖关系应用程序和数据的依赖关系第5页/共43页第六页，共43页。71.1 数据管理技术数据管理技术(jsh)的发展的发展2.文件管理阶段(jidun)20世纪50年代后期至60年代后期,计算机外存储器有了磁鼓和

4、磁盘等直接存取设备；软件有了操作系统和文件系统；程序通过数据文件访问数据。外存储器数据(shj)输入程序数据输入程序数据文件数据文件第6页/共43页第七页，共43页。8外存储器特点特点:多个程序共享数据；易于长期保存数据；程序代多个程序共享数据；易于长期保存数据；程序代码有所简化；数据冗余码有所简化；数据冗余(rn y)（重复）度较大；程序对数据（重复）度较大；程序对数据依赖性较强；人员专业性较强。依赖性较强；人员专业性较强。查询查询(chxn)程序程序王强王强长沙市五一路长沙市五一路10号号1300240731-487451901090103查询查询(chxn)程序程序例如：例如：数据查询与

5、报表数据查询与报表第7页/共43页第八页，共43页。9学生部门学生部门教务部门教务部门人事部门人事部门文件系统文件系统教师数据文件教师数据文件学生数据文件学生数据文件课程数据文件课程数据文件人事管理应用程序人事管理应用程序学生管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序教务管理应用程序图图1-2 应用程序和数据文件的关系应用程序和数据文件的关系第8页/共43页第九页，共43页。101.1 数据管理技术数据管理技术(jsh)的发展的发展3数据库管理阶段数据库是在数据库管理系统的集中控制之下，按一定的组织方式(fngsh)存储起来的、相互关联的数据集合。特点：数据真正实现了结构化 数据的共享性高，

6、冗余度低，易扩充数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制第9页/共43页第十页，共43页。11外存储器此阶段将数据此阶段将数据(shj)(shj)集中存储在一台计算机上，进行集中存储在一台计算机上，进行统一组织和管理。统一组织和管理。数据库第10页/共43页第十一页，共43页。12特点：数据结构化并与程序分离；数据集中式管理特点：数据结构化并与程序分离；数据集中式管理(gunl)(gunl)，高度共享；数据冗余度小，具有数据一致性和完整，高度共享；数据冗余度小，具有数据一致性和完整性控制规则。性控制规则。外存储器第11页/共43页第十二页，共43页。13学生部门学生部门教务部门教务部门人事部

7、门人事部门学校学校数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统人事管理应用程序人事管理应用程序学生管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序教务管理应用程序图图1-3 应用程序和数据库的关系应用程序和数据库的关系(gun x)第12页/共43页第十三页，共43页。141.2 数据库和数据库系统数据库和数据库系统n n数据库（DB-Data Base）数数据据(shj)(shj)库库是是存存储储在在计计算算机机系系统统中中，有有组组织织、结结构构化化的的关联数据关联数据(shj)(shj)集合；以文件方式存储。集合；以文件方式存储。硬件硬件(yn jin)存放存放(cnfng)数数据库据库的介的介

8、质质常见数据库文件扩展名：常见数据库文件扩展名：MDF-SQL ServerMDF-SQL Server；MDB-AccessMDB-Access；DBC-VFPDBC-VFP（Visual FoxProVisual FoxPro）第13页/共43页第十四页，共43页。151.2 数据库和数据库系统数据库和数据库系统n n数据库系统的组成n n数据库系统(Database System，DBS)是一个计算机应用(yngyng)系统。它是把有关计算机硬件、软件、数据和人员组合起来为用户提供信息服务的系统。n n数据库系统是由计算机系统、数据库及其描述机构、数据库管理系统和有关人员组成的具有高度组

9、织性的总体。应用程序应用程序数据库数据库管理员管理员开发工具开发工具数据库数据库管理管理系统系统操作系统操作系统数据库数据库第14页/共43页第十五页，共43页。16数据库系统的简单数据库系统的简单数据库系统的简单数据库系统的简单(ji(ji ndn)ndn)结构结构结构结构应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数数据据库库管管理理系统系统（DBMS）数数据据库库管管理理员员（DBA）数据库数据库基础基础(jch)第15页/共43页第十六页，共43页。171.2 数据库和数据库系统数据库和数据库系统数据库：是数据的汇集(huj)，它以一定的组织形式存于存储介质上。DBMS：是管

10、理数据库的系统软件，它实现数据库系统的各种功能。是数据库系统的核心。DBA：负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作。应用程序：指以数据库为基础的应用程序。相关相关(xinggun)(xinggun)人员人员数数据据库库用用应应系系统统DBMSOSOS硬件硬件(yn jin)第16页/共43页第十七页，共43页。181.2 数据库和数据库系统数据库和数据库系统n n数据库的三级模式结构 n n为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个(y)严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式。n n根据各类人员与数据

11、库的不同关系，可把视图（所谓视图是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法）分为三种：n n对应于用户的外部视图n n对应于应用程序员的概念视图n n对应于系统程序员的内部视图第17页/共43页第十八页，共43页。191.2 数据库和数据库系统数据库和数据库系统外模式外模式(msh)模式模式(msh)（概念模式（概念模式(msh)或或逻辑模式逻辑模式(msh)）内模式）内模式(msh)第18页/共43页第十九页，共43页。20三级模式三级模式三级模式三级模式(msh)(msh)结构的一个具体实例结构的一个具体实例结构的一个具体实例结构的一个具体实例图书信息图书信息出版社名称出版社名称字符型字符

12、型2020书名书名字符型字符型3030作者姓名作者姓名字符型字符型2020出版日期出版日期日期型日期型作者著书信息作者著书信息作者姓名作者姓名字符型字符型2020书名书名字符型字符型3030出版社出书类型出版社出书类型出版社名称出版社名称字符型字符型2020书名书名字符型字符型3030类型类型字符型字符型1 1作者作者作品作品出版社出版社数据文件数据文件数据文件数据文件数据文件数据文件索引文件索引文件索引文件索引文件索引文件索引文件作者作者作品作品出版社出版社作者编号作者编号字符型字符型5 5书号书号字符型字符型6 6出版社编号出版社编号字符型字符型5 5作者姓名作者姓名字符型字符型2020书

13、名书名字符型字符型3030出版社名称出版社名称字符型字符型2020通信地址通信地址字符型字符型5050类型类型字符型字符型1 1城市城市字符型字符型1010 邮编邮编字符型字符型6 6价格价格货币货币 电话电话字符型字符型1111出版日期出版日期日期型日期型外模式外模式(msh)模模式式(msh)内模式内模式第19页/共43页第二十页，共43页。211.2 数据库和数据库系统数据库和数据库系统n n数据库系统的优点(yudin)n n数据共享n n减少数据冗余 n n具有较高的数据独立性n n增强了数据安全性和完整性保护 第20页/共43页第二十一页，共43页。221.3 数据模型数据模型n

14、n现实世界的数据(shj)描述 n n1.数据(shj)处理的3个阶段 现实现实(xinsh)世世界界信息信息(xnx)(xnx)世界世界机器世界机器世界图图1-5 数据处理的三个阶段数据处理的三个阶段抽象转换第21页/共43页第二十二页，共43页。231.3 数据模型数据模型2.实体是客观事物的真实反映。可以是实际存在的对象、抽象概念或事件。（1）属性(shxng)将事物特性称为实体属性(shxng)。例如，为描述一个职工，可能涉及如下属性(shxng)：编号、姓名、性别、出生日期和职称。例如：例如：第22页/共43页第二十三页，共43页。241.3 数据模型数据模型（2）实体型和实体值实体

15、型就是实体的结构描述，通常是实体名和属性名的集合；具有相同属性的实体，有相同的实体型。实体值是一个(y)具体的实体，是属性值的集合。例如，教师实体型是：教师(编号、姓名、性别、出生日期、职称、基本工资、研究方向)教师“李亦光”的实体值是：(15031，李亦光，男，09/21/65，教授，678，数据库技术)第23页/共43页第二十四页，共43页。251.3 数据模型数据模型（3）属性型和属性值 属性型就是属性名及其取值类型，属性值就是属性在其值域中所取的具体值。例如：“103601”是编号值；“李晓光”是姓名值；“1”是性别值。(4)实体集性质相同的同类实体的集合(jh)称为实体集。如一个系的

16、教师。第24页/共43页第二十五页，共43页。261.3 数据模型数据模型3实体间的联系实体之间的对应关系称为联系，它反映了现实世界(shji)事物之间的相互关联。联系的类型：一对一联系 记为1：1。(如学校与校长间的联系)一对多联系 记为：n。(如宿舍房间与学生的联系)多对多联系 记为m：n。（如一个教师可以教授多个学生，而一个学生又可以受教于多个教师）第25页/共43页第二十六页，共43页。271.3 数据模型数据模型厂长厂长工厂工厂任职任职11(a)公司公司职员职员就职就职1n(b)读者读者图书图书借阅借阅mn(c)图图1-6 实体间的联系实体间的联系第26页/共43页第二十七页，共43

17、页。284.4.概念模型概念模型概念模型是反映实体之间联系的模型。概念模型是反映实体之间联系的模型。E-RE-R模型模型:描述现实世界的概念模型。描述现实世界的概念模型。实体：用矩形框表示，框内写入实体名。实体：用矩形框表示，框内写入实体名。属性：用椭圆形表示，属性的名称记入属性：用椭圆形表示，属性的名称记入椭圆形内。椭圆形内。联系：用菱形联系：用菱形(ln xn)(ln xn)框表示实体间框表示实体间的相互关系，框内注明联系的名称。的相互关系，框内注明联系的名称。学生 学号学生与课程学生与课程间的联系间的联系1.3 数据模型数据模型第27页/共43页第二十八页，共43页。291.3 数据模型

18、数据模型mn借阅借阅姓名姓名借书借书证号证号职称职称出版出版社社书号书号定价定价书名书名作者作者借书借书日期日期读者读者图书图书所在所在学院学院图图1-7 图书借阅系统中的图书借阅系统中的 E-R模型模型第28页/共43页第二十九页，共43页。301.3 数据模型数据模型n n 数据模型n n 概念模型只是将现实世界的客观对象抽象为某种信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系统，而对应于数据世界的模型则由数据模型描述(mio sh)，数据模型是数据库中实体之间联系的抽象描述(mio sh)即数据结构。数据模型数据世界数据世界记录记录,数据项数据项信息世界信息世界实体实体,属性属性常见常见

19、(chn jin)(chn jin)的数据模型：层次数据模型、网状数据的数据模型：层次数据模型、网状数据模型、关系数据模型。模型、关系数据模型。第29页/共43页第三十页，共43页。31树叶(sh y)树 枝根通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每个结通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每个结点表示一个点表示一个(y)(y)实体（型），箭头表示实体（型）间的联系（由父实体（型），箭头表示实体（型）间的联系（由父到子）。到子）。（1）层次层次(cngc)数据模型数据模型第30页/共43页第三十一页，共43页。32非根根层次数据模型主要特点：有且仅有一个根结点；每个非根结点

20、有且仅层次数据模型主要特点：有且仅有一个根结点；每个非根结点有且仅有一个父有一个父(直接上层直接上层)结点。它最适合表示实体的一对结点。它最适合表示实体的一对(y du)多联系。多联系。第31页/共43页第三十二页，共43页。33根多个多个(du)父结点父结点通过通过(tnggu)网状结构表示实体及联系。网状结构表示实体及联系。“网网”中每个结点中每个结点表示一个实体表示一个实体(型型)，结点之间箭头表示实体，结点之间箭头表示实体(型型)间的联系。间的联系。网状数据模型主要特点：网状数据模型可能有多个根结点，网状数据模型主要特点：网状数据模型可能有多个根结点，某些非根结点可能有多个父结点，适合

21、表示实体的多对多联系。某些非根结点可能有多个父结点，适合表示实体的多对多联系。（2 2）网状数据模型网状数据模型第32页/共43页第三十三页，共43页。34层次与网状模型优缺点层次与网状模型优缺点:优点优点:能直观、形象地描述实体能直观、形象地描述实体(sht)及其联系，易于被及其联系，易于被人们所理解和掌握人们所理解和掌握。缺点缺点:数据结构较复杂，存储数据结构较复杂，存储(cn ch)(cn ch)数据数据需要更多的链接指针；在检索数据时，需要考虑数据需要更多的链接指针；在检索数据时，需要考虑数据的存储的存储(cn ch)(cn ch)路径；在插入或删除数据时，涉及路径；在插入或删除数据时

22、，涉及到调整链接指针。到调整链接指针。第33页/共43页第三十四页，共43页。35关关系系模模型型与与层层次次模模型型和和网网状状模模型型相相比比(xin(xin b)b)有有着着本本质质的的差别，它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。差别，它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。（3 3 3 3）关系）关系）关系）关系(gun x)(gun x)(gun x)(gun x)数据模型数据模型数据模型数据模型编号编号姓名姓名性性别别婚否婚否出生日期出生日期职称职称基本工资基本工资简简历历23101张伶张伶俐俐女女已婚已婚09/24/56教授教授138023102罗稼罗稼宛宛男男已婚已婚

23、11/27/73讲师讲师56023103黎达黎达仁仁男男未婚未婚12/23/81助教助教45023104顾高顾高粲粲男男已婚已婚01/27/63副教授副教授97023105黄丹黄丹秋秋女女未婚未婚07/15/79助教助教480表1-1 教师(jiosh)关系第34页/共43页第三十五页，共43页。36一个关系就是一个关系就是(jish)没有重复行和重复列的二维表，二没有重复行和重复列的二维表，二维表的每一行在关系中称为元组，每一列在关系中称为属性。学维表的每一行在关系中称为元组，每一列在关系中称为属性。学生关系的每一行代表一个学生的记录，每一列代表学生记录的一生关系的每一行代表一个学生的记录，

24、每一列代表学生记录的一个字段。属性个数（个字段。属性个数（n）称为关系的元。）称为关系的元。属性属性(shxng)(shxng)信息信息值的集合值的集合9 9元关系元关系第35页/共43页第三十六页，共43页。371.4 数据库新技术数据库新技术(jsh)n n分布式数据库 n n分布式数据库系统是地理上分布在计算机网络的不同结点，逻辑上属于(shy)同一系统的数据库系统。n n分布式数据库的主要特点是：n n数据是分布的n n数据是逻辑相关的n n结点的自治性第36页/共43页第三十七页，共43页。38图图1-10 一个一个(y)分布式数据库应用系统实例分布式数据库应用系统实例全国票务中心全

25、国票务中心第37页/共43页第三十八页，共43页。391.4 数据库新技术数据库新技术(jsh)n n多媒体数据库 n n能存储和管理多种媒体的数据库称为(chn wi)多媒体数据库。n n多媒体数据库对数据库管理系统的功能要求：n n要求数据库管理系统能方便地描述和处理具有内部层次结构的数据。n n要求数据库管理系统提供由用户定义的新的数据类型和相应操作的功能。n n要求数据库管理系统能够提供更灵活的定义和修改模式的能力。n n要求数据库管理系统提供对多媒体信息管理中特殊的事务管理与版本控制能力。第38页/共43页第三十九页，共43页。401.4 数据库新技术数据库新技术(jsh)n n工程

26、数据库 n n所谓工程数据库是指在工程设计中，主要是CAD/CAM中所用到的数据库。由于在工程中的环境和要求不同，工程数据库与传统的信息管理中用到的数据库有着(yu zhe)很大的区别。应用程序应用程序方法库方法库图形系统图形系统DBMS数据库数据库图图1-11 工程工程(gngchng)数据库的应用环境数据库的应用环境第39页/共43页第四十页，共43页。411.4 数据库新技术数据库新技术(jsh)n n面向对象数据库 n n面向对象数据库系统(Object-Oriented Database System，OODBS)是将面向对象的模型、方法和机制，与先进的数据库技术有机地结合而形成的新

27、型数据库系统。n n它从关系(gun x)模型中脱离出来，强调在数据库框架中发展类型、数据抽象、继承和持久性。第40页/共43页第四十一页，共43页。421.4 数据库新技术数据库新技术(jsh)n n数据仓库技术 n n数据仓库、OLAP和数据挖掘是作为三种独立的信息处理技术出现的。数据仓库用于数据的存储和组织，OLAP集中于数据的分析，数据挖掘则致力于知识的自动(zdng)发现。它们都可以分别应用到信息系统的设计和实现中，以提高相应部分的处理能力。第41页/共43页第四十二页，共43页。43本章本章(bn zhn)小结小结(1)(1)关于数据库的几个概念：数据库是存储在计算机内的有结构的数

28、据集合；数据库管理系统是一个软件，用以关于数据库的几个概念：数据库是存储在计算机内的有结构的数据集合；数据库管理系统是一个软件，用以维护数据库、接受并完成用户对数据库的一切操作；数据库系统指由硬件设备、软件系统、数据库和管理维护数据库、接受并完成用户对数据库的一切操作；数据库系统指由硬件设备、软件系统、数据库和管理人员构成的一个运行系统。人员构成的一个运行系统。(2)E-R(2)E-R模型：在模型：在E-RE-R模型中，现实世界被划分成一个个实体，由属性来描述实体的性质。除了实体和属性外，构模型中，现实世界被划分成一个个实体，由属性来描述实体的性质。除了实体和属性外，构成成E-RE-R模型的第

29、三个要素是联系。实体之间通过联系相互作用和关联。实体间的联系有三种：一对一模型的第三个要素是联系。实体之间通过联系相互作用和关联。实体间的联系有三种：一对一(1:1)(1:1)、一对多一对多(1:n)(1:n)和多对多和多对多(m:n)(m:n)。(3)(3)数据模型是数据库系统中关于数据内容和数据之间联系的逻辑组织的形式表示。数据模型是数据库系统中关于数据内容和数据之间联系的逻辑组织的形式表示。(4)(4)数据库系统在不断发展数据库系统在不断发展(fzh(fzh n)n)之中，目前涌现出了许多不同类型的新型数据库系统之中，目前涌现出了许多不同类型的新型数据库系统 。例如分布式数据库、。例如分布式数据库、多媒体数据库、工程数据库、面向对象数据库和数据仓库技术等。多媒体数据库、工程数据库、面向对象数据库和数据仓库技术等。第42页/共43页第四十三页，共43页。