数据库原理与应用课件35996.pptx
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1、第一章第一章 绪绪 论论12数据管理技术的发展数据库系统结构34DB、DBMS和DBS数据库技术的发展 数据数据:描述客观事物的一组文字、数字和描述客观事物的一组文字、数字和符号,它是符号,它是客观事物的反映和记录。客观事物的反映和记录。如:如:(李明,男,(李明,男,20,1992,江苏,数理学院,信息,江苏,数理学院,信息与计算科学专业,与计算科学专业,2008)信息信息:潜在于数据中的意义,它反映了潜在于数据中的意义,它反映了客观世界中各种事物的状态与特征,它能客观世界中各种事物的状态与特征,它能增长人的知识,影响接受者的行为。增长人的知识,影响接受者的行为。基本概念基本概念1.1 数据
2、管理技术的发展数据管理技术的发展数据处理:数据处理:对各种形式的数据进行收集、存对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。其目储、加工和传播的一系列活动的总和。其目的是从大量原始数据中抽取出对用户有价值的是从大量原始数据中抽取出对用户有价值的信息,以作为行动和决策的依据。的信息,以作为行动和决策的依据。信息信息=数据数据+数据处理数据处理数据管理:数据管理:指对数据进行分类、组织、编码、指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护,是数据处理的中心问题。存储、检索和维护,是数据处理的中心问题。数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的
3、1.1 数据管理技术的发展数据管理技术的发展l人工管理阶段(人工管理阶段(2020世纪世纪5050年代中期以前)年代中期以前)l文件系统阶段(文件系统阶段(2020世纪世纪5050年代后期年代后期-60-60年代中期)年代中期)l数据库系统阶段(数据库系统阶段(2020世纪世纪6060年代后期年代后期今)今)硬件硬件(外存贮器外存贮器)和软件的发展和软件的发展应用需求扩大应用需求扩大数据管理技术经历了三个发展阶段:数据管理技术经历了三个发展阶段:人工管理阶段(人工管理阶段(-50年代中期)年代中期)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 计算机主要用于科学计算计算机主要用
4、于科学计算 数据量小、结构简单。数据量小、结构简单。外存为顺序存取设备外存为顺序存取设备 磁带、卡片、纸带,没有磁盘磁带、卡片、纸带,没有磁盘等直接存取设备。等直接存取设备。没有操作系统及数据管理软件没有操作系统及数据管理软件 用户用机器指令编码,通过纸用户用机器指令编码,通过纸带机输入程序和数据,程序运行完带机输入程序和数据,程序运行完毕后,由用户取走纸带和运算结果,毕后,由用户取走纸带和运算结果,再让下一用户操作。再让下一用户操作。用户完全负责数据管理工作用户完全负责数据管理工作 数据完全面向特定的应用程序数据完全面向特定的应用程序 每个用户使用自己的数据,用每个用户使用自己的数据,用完撤
5、走不保存,无共享。完撤走不保存,无共享。数据与程序没有独立性数据与程序没有独立性 程序中存取数据的子程序随着程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变。存储结构的改变而改变。背背 景景特特 点点文件系统阶段(文件系统阶段(50年代后期年代后期-60年代中期)年代中期)文件文件系统系统文件组1文件组2文件组3应用程序1应用程序2应用程序n 计算机不但用于科学计算,计算机不但用于科学计算,还用于管理。还用于管理。外存有了磁盘、磁鼓等直接外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备。存取设备。有了专门管理数据的软件,有了专门管理数据的软件,一般称为文件系统。一般称为文件系统。数据可以长期保存数据可以长期保存
6、 数据与程序有一定的独立性数据与程序有一定的独立性 文件的逻辑结构与存储文件的逻辑结构与存储 结构由系统进行转换结构由系统进行转换,数据在存储上的,数据在存储上的改变不一定反映在程序上。改变不一定反映在程序上。共享性差、冗余度大共享性差、冗余度大 (一个文件对应一个程序)(一个文件对应一个程序)背背 景景特特 点点数据库系统阶段(数据库系统阶段(60年代后期年代后期-)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 DBMS 计算机管理的数据量大,关系复杂,计算机管理的数据量大,关系复杂,共享性要求强(多种应用、不同语言共享性要求强(多种应用、不同语言共享数据)共享数据)外存有了大容量磁
7、盘,光盘外存有了大容量磁盘,光盘 软件价格上升,硬件价格下降。软件价格上升,硬件价格下降。数据有整体的结构性,数据有整体的结构性,面向全组织,面向现实世界面向全组织,面向现实世界 由由DBMSDBMS统一存取,维护数据语义及结构统一存取,维护数据语义及结构 数据共享性好数据共享性好 数据与程序完全相互独立数据与程序完全相互独立背背 景景特特 点点常见常见DBMS:Oracle,IBM DB2,Informix,Sybase,SQL Server,FoxPro,Access等等例:学生基本信息记录表例:学生基本信息记录表:学号姓名性别出生年月学院籍贯奖惩情况200505101张三男1987/10
8、/10数理学院广东2005-06学年一等奖学金2005-06学年校三好学生200505102李四男1988/01/10数理学院河南200505103钱红女1987/05/21数理学院上海200505106赵晓林女1989/02/10数理学院上海2005-06学年一等奖学金这个表格的缺点:有些同学的奖惩记录很多,但大部分没有,因此这个表格的缺点:有些同学的奖惩记录很多,但大部分没有,因此“奖惩情况奖惩情况”这一栏该留多大的位置很难确定,而且很难统计奖励的次数这一栏该留多大的位置很难确定,而且很难统计奖励的次数修改后的记录表:将学生基本信息和奖惩情况分开来修改后的记录表:将学生基本信息和奖惩情况分
9、开来学号奖惩情况2005051012005-06学年一等奖学金2005051012005-06学年校三好学生2005051062005-06学年一等奖学金学号姓名性别出生年月学院籍贯200505101张三男1987/10/10数理学院广东200505102李四男1988/01/10数理学院河南200505103钱红女1987/05/21数理学院上海200505106赵晓林女1989/02/10数理学院上海.奖惩情况表奖惩情况表修改后的学生基本信息记录表修改后的学生基本信息记录表特点:描述数据时不仅描述数据特点:描述数据时不仅描述数据本身,还描述了数据间的联系。本身,还描述了数据间的联系。数据库
10、系统的特点数据库系统的特点1.1.数据结构化数据结构化-数据库系统与文件系统数据库系统与文件系统根本区别根本区别 即采用复杂的数据模型表示数据结构即采用复杂的数据模型表示数据结构按照某种数据模型按照某种数据模型,将整个组织的全部数据组织成将整个组织的全部数据组织成一个结构化的数据整体,即实现了整体数据的结一个结构化的数据整体,即实现了整体数据的结构化。构化。数据模型不仅描述数据本身数据模型不仅描述数据本身,还描述了数据之间的还描述了数据之间的联系。联系。数据不再面向应用,而是面向系统,弹性更大。数据不再面向应用,而是面向系统,弹性更大。存取方式更灵活,存取粒度可为数据项。存取方式更灵活,存取粒
11、度可为数据项。数据库系统的特点数据库系统的特点2.2.数据的共享性高、冗余度低,易扩充数据的共享性高、冗余度低,易扩充共享是指多用户、多种应用、多种语言互相覆共享是指多用户、多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合。数据共享可减少数据冗余,盖地共享数据集合。数据共享可减少数据冗余,节约存储空间,避免数据之间的不相容性与不节约存储空间,避免数据之间的不相容性与不一致性。一致性。数据不一致指同一数据不同拷贝的值不同。数据不一致指同一数据不同拷贝的值不同。数据面向系统结构化数据共享数据面向系统结构化数据共享 系统易系统易扩充。扩充。数据库系统的特点数据库系统的特点3.数据独立性高数据独立性高包括数据
12、的包括数据的物理独立性物理独立性和和逻辑独立性逻辑独立性物理独立性:物理独立性:指用户的应用程序与存储在磁盘指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据相互独立。上的数据库中的数据相互独立。逻辑独立性:逻辑独立性:指用户的应用程序与数据库的逻指用户的应用程序与数据库的逻辑结构相互独立。辑结构相互独立。数据描述、定义从应用程序中分离出来,独立数据描述、定义从应用程序中分离出来,独立于应用程序而存在,相互独立,互不依赖,大于应用程序而存在,相互独立,互不依赖,大大简化了应用程序的设计维护的工作量。大简化了应用程序的设计维护的工作量。数据库系统的特点数据库系统的特点4.4.数据由数据由DBMSDB
13、MS统一管理和控制统一管理和控制共享一般是共享一般是并发并发的,即多个用户可同时使用数据的,即多个用户可同时使用数据库中的数据。库中的数据。DBMSDBMS应提供如下功能:应提供如下功能:数据安全性保护数据安全性保护数据完整性检查(正确性、有效性、相容性)数据完整性检查(正确性、有效性、相容性)并发控制并发控制数据库恢复数据库恢复人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段背背景景特特点点数据的结构化数据的结构化无结构无结构数据管理技术数据管理技术三个发展阶段的详细比较三个发展阶段的详细比较应用背景应用背景 科学计算科学计算 科学计算、管理科学计算、管理 大规模
14、管理大规模管理硬件背景硬件背景无直接存取存储设备无直接存取存储设备磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓大容量磁盘大容量磁盘软件背景软件背景没有操作系统没有操作系统 有文件系统有文件系统有有DBMS处理方式处理方式批处理批处理 实时处理、批处实时处理、批处理理数据的管理者数据的管理者 用户(程序员)用户(程序员)文件系统文件系统 数据库管理系统数据库管理系统数据面向的对象数据面向的对象 某一应用程序某一应用程序 某一应用某一应用 现实世界现实世界数据的共享程度数据的共享程度无共享,冗余度很大无共享,冗余度很大 共享性差,冗余度大共享性差,冗余度大共享性高,冗余度小共享性高,冗余度小独立性差独立性差实时处理、分布
15、处实时处理、分布处理、批处理理、批处理具有高度的物理独具有高度的物理独立性和一定的逻辑立性和一定的逻辑独立性独立性数据的独立性数据的独立性不独立,完全依靠不独立,完全依靠于程序于程序记录内有结构、记录内有结构、整体无结构整体无结构整体结构化,用整体结构化,用数据模型描述数据模型描述数据控制能力数据控制能力应用程序自己控制应用程序自己控制文件系统文件系统数据库管理系统数据库管理系统1.2 1.2 数据库系统结构数据库系统结构数据库管理系统角度:数据库管理系统角度:三级模式结构三级模式结构最终用户角度:最终用户角度:单用户结构单用户结构 主从式结构主从式结构 分布式结构分布式结构内部内部外部外部1
16、.2 1.2 数据库系统结构数据库系统结构单用户单用户 主从式结构主从式结构分布式结构分布式结构结结构构特特点点整个数据库系统在整个数据库系统在一台机器上,由一一台机器上,由一个用户独占,不同个用户独占,不同机器间不能共享数机器间不能共享数据。据。一个主机带多个终端一个主机带多个终端的多用户系统。数据的多用户系统。数据库系统在主机上,所库系统在主机上,所有处理由主机完成,有处理由主机完成,各用户通过终端并发各用户通过终端并发地存取数据库共享资地存取数据库共享资源。源。数据库中的数据在逻数据库中的数据在逻辑上是一个整体,但辑上是一个整体,但物理上分布在计算机物理上分布在计算机网络的不同结点上。网
17、络的不同结点上。网络中的每个结点可网络中的每个结点可以执行局部应用和全以执行局部应用和全局应用。局应用。优优点点简单易实现。简单易实现。简单,数据易维护管简单,数据易维护管理。理。难满足大公司对数据难满足大公司对数据应用的需求。应用的需求。缺缺点点不同部门数据不不同部门数据不共享,冗余。共享,冗余。用户数增多时主机负用户数增多时主机负担重性能下降,系统担重性能下降,系统可靠性不高。可靠性不高。数据管理维护难,系数据管理维护难,系统效率受网络制约。统效率受网络制约。1.2 1.2 数据库系统结构数据库系统结构1.2 1.2 数据库系统结构数据库系统结构 模式:模式:是数据库中全体数据的逻辑结构和
18、特征的是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。描述。实例:实例:模式的一个具体值。模式的一个具体值。模式反映的是数据的结构及其联系模式反映的是数据的结构及其联系相对稳定相对稳定实例反映的是数据库某一时刻的状态实例反映的是数据库某一时刻的状态相对变动相对变动第二章第二章 数据模型数据模型12数据模型的概念E-R模型3面向对象模型2.1 数据模型的概念数据模型的概念在数据库中用数据模型这个工具来在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示抽象、表示和处理和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟据模型就是现实世界的模拟数据模型应满足三方面要求数
19、据模型应满足三方面要求:能比较能比较真实地模拟真实地模拟现实世界现实世界容易为人所容易为人所理解理解便于在计算机上便于在计算机上实现实现2.1.1 数据的三个范畴数据的三个范畴 从事物的客观从事物的客观特性到计算机中特性到计算机中的数据表示,经的数据表示,经历了三个阶段:历了三个阶段:存在于人们头脑之外存在于人们头脑之外的客观世界的客观世界.现实世界在人们头脑现实世界在人们头脑中的反映,人们把它用中的反映,人们把它用文字和符号记载下来。文字和符号记载下来。信息世界的信息在信息世界的信息在机器世界以数据形式机器世界以数据形式存储。存储。现实世界现实世界信息世界信息世界 概念模型概念模型机器世界机
20、器世界DBMS支持的数据模型支持的数据模型转换转换认识抽象认识抽象2.1.1 数据的三个范畴数据的三个范畴1.信息世界信息世界 相关术语相关术语 (1)(1)实体实体:客观存在并可相互区别的事物。:客观存在并可相互区别的事物。实体可以是具体的对象(一个学生、一辆汽车),实体可以是具体的对象(一个学生、一辆汽车),也可以是抽象的事件(一次借书,一次比赛)。也可以是抽象的事件(一次借书,一次比赛)。(2)(2)实体集实体集:性质相同的同类实体的集合。:性质相同的同类实体的集合。如:全体学生,全国足球联赛的所有比赛。如:全体学生,全国足球联赛的所有比赛。(3)(3)属性属性:实体所具有的某一特性。:
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- 数据库 原理 应用 课件 35996
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