第1章数据库系统基本概念精.ppt
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1、第1章数据库系统基本概念第1页,本讲稿共31页第第1章章数据库系统基数据库系统基本概念本概念第2页,本讲稿共31页1.1数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念1.1.1信息与数据信息与数据在数据处理中,我们最常用到的基本概念就是数据和信息,信息与数据有着在数据处理中,我们最常用到的基本概念就是数据和信息,信息与数据有着不同的含义。不同的含义。“信息信息”可以告诉我们有用的事实和知识,可以告诉我们有用的事实和知识,“数据数据”可以更有效地表示、存储和抽取信可以更有效地表示、存储和抽取信息。息。1.信息(信息(Information)、信息特征及作用)、信息特征及作用信息是关于现实世界事物的
2、存在方式或运动状态的反映的综合,具体说是信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状态的反映的综合,具体说是一种被加工为一种被加工为特定形式的数据,但这种数据形式对接收者来说是有意义的,但这种数据形式对接收者来说是有意义的,而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。如如“2006年硕士研究生将扩招年硕士研究生将扩招10%”,对接受者有意义,使接受者据此作出决策。,对接受者有意义,使接受者据此作出决策。信息就是新的、有用的事实和知识。信息就是新的、有用的事实和知识。信息具有四个基本特征:信息具有四个基本特征:1)信息的内容是关于客观事物或思想方面的知
3、识;信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识;2)信息是有用的,它是人们活动的必需知识;信息是有用的,它是人们活动的必需知识;3)信息能够在空间和时间上被传递,在空间上传递信息称为信息通信,在信息能够在空间和时间上被传递,在空间上传递信息称为信息通信,在时间上传递信息称为信息存储;时间上传递信息称为信息存储;4)信息需要一定的形式表示,信息与其表现符号不可分离。信息需要一定的形式表示,信息与其表现符号不可分离。第3页,本讲稿共31页信息的作用:信息的作用:1)它可以提高人们对事物的认识,减少它可以提高人们对事物的认识,减少人们活动的盲目性;人们活动的盲目性;2)信息是社会机体进行活动的纽带,社
4、信息是社会机体进行活动的纽带,社会的各个组织通过信息网相互了解并协会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作,使整个社会协调发展;同工作,使整个社会协调发展;3)信息又是管理活动的核心。信息又是管理活动的核心。第4页,本讲稿共31页2.2.数据(数据(数据(数据(Data)、数据和信息的关系及数据的特征)、数据和信息的关系及数据的特征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,是是信信息的具体表现形式。息的具体表现形式。数据是用于载荷信息的物理符号。数据是用于载荷信息的物理符号。数据的数据的4个特征:个特征:1)数据有数据有“型型”和和“值值”之分。之分。2)数据受数据类型
5、和取值范围的约束。数据受数据类型和取值范围的约束。3)数据有定性表示和定量表示之分。数据有定性表示和定量表示之分。4)数据应具有载体和多种表现形式。数据应具有载体和多种表现形式。第5页,本讲稿共31页1.1.2数据管理与数据库数据管理与数据库数据处理是将数据转换成信息的过程,包括对数据的收集、数据处理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、传输等一系列活动。其目的是从大量的存储、加工、检索、传输等一系列活动。其目的是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息,作为决策的依据。原始数据中抽取和推导出有价值的信息,作为决策的依据。可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系:
6、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据是原料,是输入,而信息是产出,是输出结果。数据是原料,是输入,而信息是产出,是输出结果。“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的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。数据。数数据据处处理理是是指指对对数数据据的的收收集集、组组织织、整整理理、加加工工、存存储和传播等工作储和传播等工作.1.数据处理(数据处理(Data Processing)及分类)及分类第6页,本讲稿共31页n(1)数据管理:收集信息、将信息用数据数据管理:收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存,在需要的时候表示并按类别组
7、织保存,在需要的时候能够提供数据;能够提供数据;n(2)数据加工:对数据进行变换、抽取和数据加工:对数据进行变换、抽取和运算,通过数据加工会得到更有用的数运算,通过数据加工会得到更有用的数据,以指导或控制人的行为或事物的变据,以指导或控制人的行为或事物的变化趋势;化趋势;n(3)数据传播:在空间或时间上以各种形数据传播:在空间或时间上以各种形式传播信息,而不改变数据的结构、性式传播信息,而不改变数据的结构、性质和内容,使更多的人得到信息。质和内容,使更多的人得到信息。第7页,本讲稿共31页组织和保存数据,即将收集到的数据合理地分类组织,将其存储在物理载体上,使数据能够长期地被保存;进行数据维护
8、,即根据需要插入新数据、修改原数据和删除失效数据的操作;提供数据查询和数据统计功能,以便快速地得到需要的正确数据,满足各种使用要求。2.数据管理及内容数据管理及内容数据管理是其他数据处理的核心和基础。第8页,本讲稿共31页 3.数据库及数据库中数据的性质数据库及数据库中数据的性质数据库方法与文件方法相比,具有以下两个特征。数据库方法与文件方法相比,具有以下两个特征。1)数据库中的数据具有数据整体性。数据库中的数据具有数据整体性。2)数据库中的数据具有数据共享性。数据库中的数据具有数据共享性。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。多个用户可以
9、同时共享数据库中的数据资源。多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。数据库(数据库(数据库(数据库(DBDB)是一个按数据结构来存储和管理数据的)是一个按数据结构来存储和管理数据的)是一个按数据结构来存储和管理数据的)是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。计算机软件系统。计算机软件系统。计算机软件系统。第9页,本讲稿共31页数据库管理系统(DBMS)是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能,并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。2.信息系统(信息系统(Information System)及分类)及分类凡输
10、入和输出的内容是信息的系统都称为信息系统。一个信息系统应携带有足够的信息量。信息系统可以被划分为信息传递系统、信息处理系统和信息管理系统。1.1.3 数据库管理系统与信息管理系统数据库管理系统与信息管理系统 1.1.数据库管理系统(数据库管理系统(数据库管理系统(数据库管理系统(DatabaseManagementSystemDatabaseManagementSystem)第10页,本讲稿共31页4.数据库系统及特点数据库系统及特点使使用用数数据据库库技技术术设设计计的的计计算算机机系系统统称称为为数数据据库系统。库系统。数数据据库库系系统统主主要要为为信信息息管管理理系系统统。一一个个数数
11、据据库库系系统统应应由由计计算算机机硬硬件件、数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统、应用软件和数据库管理员等应用软件和数据库管理员等5部分构成。部分构成。3.信息管理系统及特点信息管理系统及特点1)信息管理系统是以数据库技术为基础的。2)信息管理系统一般采用功能选单方式控制程序。3)信息管理系统的功能模块大致相同。第11页,本讲稿共31页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。硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带,没有磁盘等直接存硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带,没有磁盘等直接存取设备。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
12、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。1)1)手工管理阶段不保存大量的数据。手工管理阶段不保存大量的数据。手工管理阶段不保存大量的数据。手工管理阶段不保存大量的数据。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切。需求尚不迫切。1.2 数据库技术及发展数据库技术及发展1.2.1 手工管理数据阶段手工管理数据阶段第12页,本讲稿共31页n n2)手工管理阶段没有软件系统对数据进手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理。行管理。n每个应用程序都要包括数据的存储每个应用程序都要包括数据的存储结构、存取方法、
13、输入方式等,程序员结构、存取方法、输入方式等,程序员编写应用程序时,还要安排数据的物理编写应用程序时,还要安排数据的物理存储,因此程序员负担很重。存储,因此程序员负担很重。n n3)手工管理阶段基本上没有手工管理阶段基本上没有“文件文件”概概念。念。n n4)手工管理阶段一组数据对应一个程序。手工管理阶段一组数据对应一个程序。第13页,本讲稿共31页1.2.2 文件系统阶段的数据管理文件系统阶段的数据管理这一阶段,计算机不仅用于科学计算,还大这一阶段,计算机不仅用于科学计算,还大量用于信息管理。量用于信息管理。大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。求。
14、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。操作系统中有了专门管理数据的软件,一般操作系统中有了专门管理数据的软件,一般称为文件系统。称为文件系统。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。第14页,本讲稿共31页1.文件管理阶段的数据管理特点文件管理阶段的数据管理特点1)1)管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的
15、外存中。用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理。2)2)文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。查询及维护功能。查询及维护功能。查询及维护功能。3)3)文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中的数据文件已经具有多样化。有顺序文件、倒排文件、索引文件等,因而对文件的记录可顺序访问,也可随机访问,更便于存储和查找数据。4)4)文件系统的数据存取是以记录为单位的
16、。文件系统的数据存取是以记录为单位的。文件系统的数据存取是以记录为单位的。文件系统的数据存取是以记录为单位的。第15页,本讲稿共31页2.文件系统在数据管理上的主要缺点文件系统在数据管理上的主要缺点1)文件系统的数据冗余度(Redundancy)大。各数据文件之间没有有机的联系,一个文件基本上对应于一个应用程序,数据不能共享。2)文件系统中缺乏数据与程序独立性。文件系统中的数据文件是为某一特定应用服务的,数据文件的可重复利用率非常低。当数据的逻辑结构改变时,必须修改它的应用程序,同时也要修改文件结构的定义。3)应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。第16页,本讲稿共31页1.2.4 数据库
17、系统阶段的数据管理数据库系统阶段的数据管理60年代后期,计算机应用于管理的规模更加庞大,数据年代后期,计算机应用于管理的规模更加庞大,数据量急剧增加;量急剧增加;硬件方面出现了大容量磁盘,使计算机联机存取大量数硬件方面出现了大容量磁盘,使计算机联机存取大量数据成为可能;据成为可能;硬件价格下降,而软件价格上升,使开发和维护系统软硬件价格下降,而软件价格上升,使开发和维护系统软件的成本增加。件的成本增加。文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的的文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的的需要。需要。为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求,出现了为解决多用户、多个应用程序共享数据的需
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