第一章数据库概论.ppt

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1、SQL2000 SERVER授课教师：倪伟（讲师）授课班级：11物流信息技术第一章 数据库概论n n1.1 数据库系统概述n n1.2 数据库的由来和发展n n1.3 数据描述n n1.4 数据抽象级别n n1.5 数据库管理系统n n1.6 数据库系统n n1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统系统n n1.1.数据（数据（DataData）：描述事物的符号记录。）：描述事物的符号记录。n n（李明，男，（李明，男，2121，19911991，江苏，会计系，江苏，会计系，20122012）n n2.2.数据库（数据库（DataBa

2、seDataBase，DBDB）n n数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。享。n n3.数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）n n数据库管理系统是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能如下：n n1.数据定义功能n n2.数据操纵功能n n

3、3.数据库的运行功能n n4.数据库系统（DataBaseDataBase System System，DBSDBS）n n数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库管理员（数据库管理员（DataBaseDataBase Administrator Administrator，DBADBA）。）。用户用户用户应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员数据库系统

4、组成n n1.2 数据库的由来和发展n n1.2.1 人工管理阶段（20世纪50年代）n n特点：uu数据不保存uu应用程序管理数据uu数据不共享uu数据不具有独立性应用程序1数据集1应用程序2数据集2应用程序n数据集n人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系n n1.2.2 文件系统阶段（2020世纪世纪5050年代后期到年代后期到6060年年代中期）代中期）n n特点：uu数据可以长期保存uu有文件系统管理数据uu数据共享性差，冗余度大uu数据独立性差n n1.2.3 1.2.3 数据库阶段（数据库阶段（2020世纪世纪6060年代中后期开始）年代中后期开始）n n特点：特点：uu采用数据

5、模型表示复杂的数据结构采用数据模型表示复杂的数据结构uu有较高的数据独立性有较高的数据独立性uu数据库系统为用户提供了方便的用户接口数据库系统为用户提供了方便的用户接口uu增加了系统的灵活性增加了系统的灵活性uu数据库系统提供数据库系统提供4 4方面数据控制功能：方面数据控制功能：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据的完整性、数据的数据库的恢复、数据库的并发控制、数据的完整性、数据的安全性。安全性。n n数据结构化n n数据结构化数据结构化是数据库与文件系统的根本区别是数据库与文件系统的根本区别n n每个记录的前八项是人和学生必须具有的基本信息。而后每个记录的前八项是人和学生必须具有的基本信息

6、。而后两项信息量变化较大，如果采用等长记录形式存储学生数两项信息量变化较大，如果采用等长记录形式存储学生数据，为了建立完整的学生档案文件，每个学生记录的长度据，为了建立完整的学生档案文件，每个学生记录的长度必须等于信息量最多的记录的长度，因而会浪费大量的存必须等于信息量最多的记录的长度，因而会浪费大量的存储空间。储空间。学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄政治面貌政治面貌家庭出身家庭出身籍贯籍贯家庭成员家庭成员奖惩情况奖惩情况学生记录格式主记录详细记录李义山李义山父子父子张玉张玉母子母子李义山李义山父子父子李义山李义山父子父子张玉张玉母子母子李义山李义山父子父子100201100201李军

7、李军男男计算机计算机1919共青团员共青团员工人工人江苏无锡江苏无锡20112011一等奖学金一等奖学金20112011吴玉章奖学金吴玉章奖学金李平李平兄弟兄弟家庭成员记录奖惩情况记录主记录详细记录数据库管理系统DBMS数据库应用程序1应用程序n程序和数据间的联系输入程序输出文件系统阶段信息处理的传统方式数据库查询处理程序报表生成程序应用程序应用程序输入输出输入输出要求报表联机终端数据库方式n n1.3 1.3 数据描述数据描述n n从事物的特性到计算机中的具体标示，数据描述从事物的特性到计算机中的具体标示，数据描述经理了三个阶段：概念设计、逻辑设计和物理设经理了三个阶段：概念设计、逻辑设计和

8、物理设计。计。现实世界信息世界数据世界具体的客观事物、事物性质信息结构：概念模型实体、实体属性DBMS支持的数据模型记录、数据项抽象化数字化n n1.3.1 1.3.1 概念设计中的数据描述概念设计中的数据描述n n数据库的概念设计是根据用户的需求设计数据库数据库的概念设计是根据用户的需求设计数据库的概念结构，它以规范的形式，表达了对用户需的概念结构，它以规范的形式，表达了对用户需求所涉及事物的理解。求所涉及事物的理解。n n实体：客观存在、可以相互区别的事物。实体：客观存在、可以相互区别的事物。n n实体集：性质相同的同类实体的集合。实体集：性质相同的同类实体的集合。n n属性：实体有很多特

9、性，一个特性称为一个属性。属性：实体有很多特性，一个特性称为一个属性。每一个属性有一个值域。每一个属性有一个值域。n n实体标示符：能唯一标书实体的属性或属性集。实体标示符：能唯一标书实体的属性或属性集。n n1.3.2 1.3.2 逻辑设计中的数据描述逻辑设计中的数据描述n n数据库的逻辑设计是根据概念设计的结果设计数数据库的逻辑设计是根据概念设计的结果设计数据库的逻辑结构。据库的逻辑结构。n n字段：标记实体属性的命名单位称为字段或数据字段：标记实体属性的命名单位称为字段或数据项项n n记录：字段的有序集合记录：字段的有序集合n n文件：同一类记录的集合文件：同一类记录的集合n n关键码：

10、能唯一标示文件中每一条记录的字段或关键码：能唯一标示文件中每一条记录的字段或字段集字段集学号学号姓名姓名性别性别系别系别年龄年龄政治面貌政治面貌家庭出身家庭出身籍贯籍贯家庭成员家庭成员奖惩情况奖惩情况概念设计概念设计逻辑设计逻辑设计实体实体记录记录属性属性字段或数据项字段或数据项实体集实体集文件文件实体标示符实体标示符关键码关键码术语的对应关系n n1.3.4 数据联系的描述n n联系：是实体间的相互联系，与一个联系有关的实体集个数称为联系的元数。n n二元联系的三种类型：n n一对一联系n n一对多联系n n多对多联系座位乘客车间工人学生课程1:1M:N飞机驾驶员航行班次零件1MNNM乘车工

11、作学习1:Nn n1.4 1.4 数据抽象的级别数据抽象的级别n n1.4.1 1.4.1 数据抽象的过程数据抽象的过程n n从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象的过程。使用的数据是一个逐步抽象的过程。n n数据抽象级别数据抽象级别定义了四种模型：概念模型、逻辑定义了四种模型：概念模型、逻辑模型、外部模型、内部模型。模型、外部模型、内部模型。n n表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型称称为概念模型。为概念模型。n n表达计算机实现观点的数据全局逻辑结构模型表达计算机实现观点的数据

12、全局逻辑结构模型称称为逻辑模型。为逻辑模型。n n表达用户使用观点的数据全局逻辑结构模型表达用户使用观点的数据全局逻辑结构模型称为称为外部模型。外部模型。n n表达数据物理结构的模型表达数据物理结构的模型称为内部模型称为内部模型数据抽象的过程：数据抽象的过程：根据用户需求，设计数据库的概念模型根据用户需求，设计数据库的概念模型根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，给程序员根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，给程序员使用使用数据库实现时，要根据逻辑模型设计其内部模型。数据库实现时，要根据逻辑模型设计

13、其内部模型。用户1需求用户2需求用户3需求概念模型逻辑模型外部模型2外部模型1外部模型3内部模型DB综合转换映像映像n n1.4.2 概念模型n n四种模型中，概念模型的抽象级别最高。n n特点：uu概念模型表达了数据的整体逻辑结构，它是系统用户对整个应用项目设计的数据的全面描述uu概念模型是从用户需求的观点出发，对数据建模uu概念模型独立于硬件和软件uu概念模型是数据库设计人员与用户之间进行交流的工具仓库仓库号面积电话号职工职工号姓名年龄职称项目项目号预算开工日期零件零件号名称规格单价描述供应商供应商号姓名地址电话号帐号供应商项目零件仓库职工供应存储领导工作n n1.4.3 1.4.3 逻辑

14、模型逻辑模型n n选定选定DBMSDBMS软件后，就要将概念模型按照选定的软件后，就要将概念模型按照选定的DBMSDBMS特点转换成逻辑模型特点转换成逻辑模型n n特点：特点：n n逻辑模型表达了逻辑模型表达了DBDB的整体逻辑结构，它是设计人的整体逻辑结构，它是设计人员对整个应用项目数据库的全面描述。员对整个应用项目数据库的全面描述。n n逻辑模型是从数据库实现的观点出发对数据建模。逻辑模型是从数据库实现的观点出发对数据建模。n n逻辑模型独立于硬件，依赖于软件（逻辑模型独立于硬件，依赖于软件（DBMSDBMS）n n逻辑模型是数据库设计人员与应用程序员之间进逻辑模型是数据库设计人员与应用程

15、序员之间进行交流的工具。行交流的工具。n n常用的数据模型层次模型网状模型关系模型面向对象模型n n1.1.层次模型层次模型n n用树状结构表示实体类型及实体间联系的数据模用树状结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型。树中的结点是记录类型，每个型称为层次模型。树中的结点是记录类型，每个非根结点有且只有一个父结点。上一层记录类型非根结点有且只有一个父结点。上一层记录类型和下一层记录类型之间的联系是和下一层记录类型之间的联系是1 1：N N联系。联系。课程成绩教师学生课程（课程号#，课程名）成绩（学号#，课程号#，分数）学生（学号#，学生名，年龄，性别）教师（工号#，课程号#，姓名，职

16、称）C4，C+C3，OSC2，DBC1，CS2，C1，85S1，C1，80S1，WANG，20，MS2，LIU，18，FT2，C1，SHI，教授n n层次模型的特点是记录见的联系通过指针来实现，层次模型的特点是记录见的联系通过指针来实现，查询效率较高。用户和设计者面对的是逻辑数据查询效率较高。用户和设计者面对的是逻辑数据而不是物理数据，用户不必花费大量精力考虑数而不是物理数据，用户不必花费大量精力考虑数据的物理细节。逻辑数据与物理数据之间的转换据的物理细节。逻辑数据与物理数据之间的转换由由DBMSDBMS完成。完成。n n缺点：只能表示缺点：只能表示1 1：N N联系，如果需要表示联系，如果需

17、要表示MM：N N联系比较复杂，不易掌握。由于层次顺序的严格联系比较复杂，不易掌握。由于层次顺序的严格和复杂，引起数据的查询和更新操作很复杂，应和复杂，引起数据的查询和更新操作很复杂，应用程序的编写也比较复杂。用程序的编写也比较复杂。n n19681968年，美国年，美国IBMIBM公司推出的公司推出的IMSIMS系统是典型的系统是典型的层次模型系统，层次模型系统，2020世纪世纪7070年代在商业上得到了广年代在商业上得到了广泛应用。泛应用。n n2.2.网状模型网状模型n n用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为网状模型模型称为网状模型n n有向图的结点是记录类型，箭头表示从箭尾的记有向图的结点是记录类型，箭头表示从箭尾的记录类型到箭头的记录类型的联系是录类型到箭头的记录类型的联系是1 1：N N联系联系n nMM：N N联系用两个联系用两个1 1：N N联系实现联系实现课程成绩教师学生课程（课程号#，课程名）成绩（学号#，课程号#，分数）学生（学号#，学生名，年龄，性别）教师（工号#，课程号#，姓名，职称）课程成绩教师学生M：N1：N1：NC1C3C2C4S1S2S3S4S1,C1,80S1,C2,60S1,C3,70S2,C1,85S2,C2,75S4,C4,90