数据库基本概念TheConceptsofDatabaseSystem.ppt
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1、第一章第一章 数据库基本概念数据库基本概念The Concepts of Database Systems数据库系统的结构与性能数据库系统的结构与性能数据模型数据模型关系数据库设计关系数据库设计11.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况1.人工管理阶段人工管理阶段 20世世纪纪50年年代代中中期期以以前前,计计算算机机主主要要用用于于数数值值计计算算,只只能能使使用用卡卡片片、纸纸带带、磁磁带带等等来来存存储储数数据据。数数据据是是程程序序的的组组成成部部分分,数数据据的的输输入入、输输出出和和使使用用都都是是用用程程序序来来控控制制的的,使使用用时时随随程程序序一
2、一起起进进入入内内存存,用用完完后完全撤出内存。后完全撤出内存。1.1 1.1 数据库系统的结构与性能数据库系统的结构与性能21.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况2.文件系统阶段文件系统阶段 20世世纪纪60年年代代中中期期。程程序序和和数数据据有有了了一一定定的的独独立立性性。数数据据文文件件长长期期保保存存在在外外存存储储器器上上,可可以以多多次次存存取取,进进行行查查询询、修修改改、插插入入、删删除除等等操操作作,并并可可采采用用多多种种文文件件组组成成形形式式,如如顺顺序序文文件件、索索引引文文件件、随机文件等。随机文件等。31.1.1 1.1.1 数据
3、处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况 数数据据文文件件使使数数据据的的逻逻辑辑结结构构(用用户户所所看看到到的的数数据据结结构构)和和物物理理结结构构(数数据据在在物物理理设设备备上上的的存存储储结结构构)可可以以有有一一定定的的差差别别。例例如如,用用户户看看到到的的数数据据文文件件是是顺顺序序排排列列的的一一连连串串记记录录,实实际际上上这这些些记记录录却却是是分分散散存存储储在在磁磁盘盘的的不不同同扇扇区区里里,用用链链接接方方式式组组织织在在一一起起。在在访访问问文文件件时时,只只需需给给出出文文件件名名和和逻逻辑辑记记录录号号,而而不不必必关关心心记记录录在在存存储储器器上上的的
4、地地址址以以及及内内容容和和外外存存交交换数据的过程。换数据的过程。4z文件方式的问题:文件方式的问题:y数据的冗余和不一致数据的冗余和不一致y数据访问困难数据访问困难y数据孤立数据孤立y完整性问题完整性问题y原子性问题原子性问题y并发访问异常并发访问异常y安全性问题安全性问题1.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况51.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况3.数据库系统阶段数据库系统阶段 20世纪世纪60年代后期。年代后期。数据库数据库是长期储存在计算机内的、有是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据的集合。组织的、可共享的数据的
5、集合。是按照一定的组织方式来组织、是按照一定的组织方式来组织、存储和管理数据的存储和管理数据的“仓库仓库”。6数据库管理系统数据库管理系统DBMS-DataBase Management System 为数据库的建立、使用和维护而配置的软件,在操作系统支持下运行。如Microsoft Access。它是处理数据库访问的软件。它是处理数据库访问的软件。它提供数据库的用户接口。它提供数据库的用户接口。DBMS的目的:的目的:提供一个可以方便地、有效地存取数据库信息的环境提供一个可以方便地、有效地存取数据库信息的环境1.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况71.1.1 1
6、.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况数据库系统数据库系统数据库系统是一种可以有组织、动态地存储大量关联数据,数据库系统是一种可以有组织、动态地存储大量关联数据,方便用户访问的计算机软件和硬件资源组成的系统。它与方便用户访问的计算机软件和硬件资源组成的系统。它与文件系统的区别是:数据的结构化、最小的冗余度、多个文件系统的区别是:数据的结构化、最小的冗余度、多个用户对数据的共享。用户对数据的共享。在数据库系统中,存储于数据库中的大量数据与应用程序在数据库系统中,存储于数据库中的大量数据与应用程序是相互独立的;数据是按照某种规则,以能反映数据之间是相互独立的;数据是按照某种规则,以
7、能反映数据之间的内在联系的形式组织在库文件中的。的内在联系的形式组织在库文件中的。81.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况 数据的变动不会影响到应用程序,反之亦然。数据的变动不会影响到应用程序,反之亦然。数据库系统对数据的完整性、唯一性、安全性提供了统数据库系统对数据的完整性、唯一性、安全性提供了统一而有效的管理手段。一而有效的管理手段。数据库系统提供了管理和控制数据的各种简单明了的操数据库系统提供了管理和控制数据的各种简单明了的操作命令及程序设计语言,使用户可以向数据库发出查询、作命令及程序设计语言,使用户可以向数据库发出查询、修改、统计等各种命令,得到满足不同
8、需要的信息。修改、统计等各种命令,得到满足不同需要的信息。9数据库数据库最终用户最终用户应用系统应用系统应用开发工具应用开发工具DBMS操作系统操作系统数据库管理员数据库管理员DBA数数据据库库系系统统构构成成应用程序员应用程序员101.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况4.分布式数据库系统阶段分布式数据库系统阶段 20世纪世纪80年代中期。年代中期。分布式数据库系统分布式数据库系统是数据库技术与计算机网络技术相结合的产物。是数据库技术与计算机网络技术相结合的产物。是一个逻辑上统一、地域上分布的数据集合,是计算是一个逻辑上统一、地域上分布的数据集合,是计算机网络环
9、境中各个局部数据库的逻辑集合,同时受分机网络环境中各个局部数据库的逻辑集合,同时受分布式数据库管理系统的控制和管理。布式数据库管理系统的控制和管理。111.1.1 1.1.1 数据处理技术的发展概况数据处理技术的发展概况分布式数据库系统分布式数据库系统在逻辑上很像一个集中式数据库系统,但实际上数据在逻辑上很像一个集中式数据库系统,但实际上数据存储于不同地点的计算机网络的各个结点上。每个结存储于不同地点的计算机网络的各个结点上。每个结点的数据库都有独立处理本地事务的能力,而且各个点的数据库都有独立处理本地事务的能力,而且各个结点之间也能够互相访问、有效配合,以便处理更复结点之间也能够互相访问、有
10、效配合,以便处理更复杂的事务。杂的事务。具有高度的透明性,每台计算机的用户不需要了解所具有高度的透明性,每台计算机的用户不需要了解所访问的数据究竟在什么地方,就像使用集中式数据库访问的数据究竟在什么地方,就像使用集中式数据库一样。一样。121.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构ANSI/SPARS建议:建议:三级模式和二三级模式和二级映射模式级映射模式131.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构1.三种模式三种模式(1)概念模式概念模式简称模式。是数据库设计者综合所有用户数据,按照简称模式。是数据库设计者综合所有用户数据,按照统一的观点构造的全
11、局逻辑结构。它是用模式描述语统一的观点构造的全局逻辑结构。它是用模式描述语言来描述的、由多种概念记录组成的数据库。概念模言来描述的、由多种概念记录组成的数据库。概念模式是数据库的整个逻辑描述,是数据库采用的数据模式是数据库的整个逻辑描述,是数据库采用的数据模型。它由数据库管理员统一组织管理,故又称为型。它由数据库管理员统一组织管理,故又称为DBA视图。视图。141.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构1.三种模式三种模式(2)外模式外模式又称为子模式。是用户与数据库的接口,是应用程序又称为子模式。是用户与数据库的接口,是应用程序可见的数据描述。从逻辑关系看,外模式是概念
12、模式可见的数据描述。从逻辑关系看,外模式是概念模式的一部分,或说是模式的一个逻辑子集。的一部分,或说是模式的一个逻辑子集。每个用户必须使用一个外模式。用户通过子模式描述每个用户必须使用一个外模式。用户通过子模式描述语言来描述用户级数据库的记录,还可以用数据操纵语言来描述用户级数据库的记录,还可以用数据操纵语言来操作这些数据。语言来操作这些数据。151.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构1.三种模式三种模式(3)内模式内模式又称为物理模式或存储模式。它描述数据在存储介质又称为物理模式或存储模式。它描述数据在存储介质上的安排和存储方式。内模式是由系统程序员设计和上的安排和
13、存储方式。内模式是由系统程序员设计和组织的,是系统程序员所看到和理解的数据库。物理组织的,是系统程序员所看到和理解的数据库。物理数据库就是实际存放在外存储器上的数据库,实际上数据库就是实际存放在外存储器上的数据库,实际上是许多物理文件的集合。是许多物理文件的集合。161.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构1.三种模式三种模式无无论论哪哪一一级级模模式式都都只只是是处处理理数数据据的的一一个个框框架架,按按这这些些框框架架填填入入的的数数据据才才是是数数据据库库的的内内容容。以以外外模模式式、概概念念模模式式、物物理理模模式式为为框框架架的的数数据据库库分分别别称称为为
14、用用户户数数据据库库、概概念念数数据据库库、物物理理数数据据库库。物物理理数数据据库库是是实实际际存存放放在在外外存存储储器器里里的的数数据据库库,而而概概念念数数据据库库和和用用户户数数据据库库只只不不过过是是物物理理数数据据库库的的抽抽象象的的逻逻辑辑描描述述而而已已。用用户户数数据据库库是是概概念念数数据据库库的的部部分分抽抽取取,概概念念数数据据库库是是物物理理数数据据库的抽象表示,物理数据库是概念数据库的具体实现。库的抽象表示,物理数据库是概念数据库的具体实现。171.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构2.二级映射二级映射映射用来指定映射双方进行数据转换的规
15、则。映射用来指定映射双方进行数据转换的规则。(1)子模式子模式/模式映射模式映射 表达了用户数据库和概念数据库之间的对应关系表达了用户数据库和概念数据库之间的对应关系 (2)模式模式/物理模式映射物理模式映射 表达了概念数据库和物理数据库之间的对应关系表达了概念数据库和物理数据库之间的对应关系181.1.2 1.1.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构2.二级映射二级映射 用用户户根根据据子子模模式式来来操操纵纵数数据据库库时时,数数据据库库系系统统通通过过子子模模式式/模模式式映映射射使使用用户户数数据据库库与与概概念念数数据据库库相相联联系系,又又通通过过模模式式/物物理理模模式式
16、映映射射与与物物理理数数据据库库相相联联系系,从从而而使使用用户户实实际际使使用用物物理理数数据据库库中中的的数数据据。实实际际的的转转换换工作是由数据库管理员来完成的。工作是由数据库管理员来完成的。191.2 1.2 数据模型数据模型1.两个实体间联系的模型两个实体间联系的模型(1)一对一的联系一对一的联系 设设有有两两个个实实体体集集,如如果果一一个个实实体体集集中中的的每每个个实实体体至至多多和和另另一一个个实实体体集集中中的的一一个个实实体体相相联联系系,则则为为一一对对一一的的联联系系,记记做做1:1。如如,一一个个公公司司只只有有一一个个总总经经理理,一个总经理也只能管理一个公司。
17、一个总经理也只能管理一个公司。1.2.1 1.2.1 数据和信息数据和信息1.2.2 1.2.2 数据间的联系数据间的联系201.两个实体间联系的模型两个实体间联系的模型(2)一对多的联系一对多的联系 如如果果一一个个实实体体集集中中的的每每个个实实体体都都可可以以和和另另一一个个实实体体集集中中的的多多个个实实体体相相联联系系,而而另另一一个个实实体体集集中中的的每每个个实实体体只只能能和和该该实实体体集集中中的的一一个个相相联联系系,则则为为一一对对多多的的联联系系,记记做做1:n。如如,一一个个父父亲亲可可以以有有多多个个孩孩子子,而而一个孩子只能有一个父亲。一个孩子只能有一个父亲。1.
18、2.2 1.2.2 数据间的联系数据间的联系211.两个实体间联系的模型两个实体间联系的模型(3)多对多的联系多对多的联系 如如果果一一个个实实体体集集中中的的每每个个实实体体都都可可以以和和另另一一个个实实体体集集中中的的多多个个实实体体相相联联系系,反反之之亦亦然然,则则为为多多对对多多的的联联系系,记记做做m:n。如如,一一个个学学生生可可以以选选修修几几门门课课程程,一一门课程可以被多个学生选修。门课程可以被多个学生选修。实实际际上上,一一对对一一是是一一对对多多联联系系的的特特例例,而而一一对对多多又又是多对多联系的特例。是多对多联系的特例。1.2.2 1.2.2 数据间的联系数据间
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