数据库系统概论第1章1DataBa.ppt
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1、RenminUniversityofChinaRenminUniversityofChinaDepartmentofComputerScience,InformationalschoolDepartmentofComputerScience,InformationalschoolSpring2003Spring2003数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System中国人民大学信息学院计算机系中国人民大学信息学院计算机系AnIntroductiontoDatabaseSystenm教材及参考书教材及参考书(1)(1)教材教材n萨师煊,王珊:数据库
2、系统概论数据库系统概论(第三版第三版),高等教育出版社,2000 中国人民大学nA First Course in Database Systems Jeffrey.D.Ullman,Jennifer Widom Dept.Of Computer Science Stanford University AnIntroductiontoDatabaseSystenm教材及参考书教材及参考书(2)(2)参考书参考书nDate C J,An Introduction to Database System(Ed.7),Addison-Wesley,2000n王珊,陈红:数据库系统原理教程数据库系统原理
3、教程,清华大学出版社,2000 上机软件上机软件nKingBase ES 3.0 教学版,人大金仓AnIntroductiontoDatabaseSystenm学习方式学习方式 听课 (启发式、讨论式)读书 (预习、复习)报告 (综合练习)AnIntroductiontoDatabaseSystenm考试成绩考试成绩n平时成绩(书面作业、上机练习、综合练习)n期中考试n期末考试AnIntroductiontoDatabaseSystenm内容安排内容安排(1)基础篇n第一章:绪论n第二章:关系数据库n第三章:关系数据库标准语言SQLn第四章:关系系统及其查询优化n第五章:关系数据理论 设计篇n
4、第六章:数据库设计AnIntroductiontoDatabaseSystenm内容安排内容安排(2)系统篇n第七章:数据库恢复技术n第八章:并发控制n第九章:数据库安全性n第十章:数据库完整性AnIntroductiontoDatabaseSystenm中国人民大学信息学院计算机系中国人民大学信息学院计算机系数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第一章第一章 绪论绪论AnIntroductiontoDatabaseSystenm第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述1.2 数据模型1.3 数据库系统结构1.4 数据库系统的组成1
5、.5 数据库技术的研究领域1.6 小结AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库的地位数据库的地位n数据库技术产生于六十年代末,是数据管理的最新技术,是计算机科学的重要分支n数据库技术是信息系统的核心和基础,它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透n数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志AnIntroductiontoDatabas
6、eSystenm1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1.2 四个基本概念四个基本概念n数据(Data)n数据库(Database)n数据库管理系统(DBMS)n数据库系统(DBS)AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、数据一、数据n数据(Data)是数据库中存储的基本对象n数据的定义n描述事物的符号记录n数据的种类n文字、图形、图象、声音n数据的特点n数据与其语义是不可分的AnIntroductiontoData
7、baseSystenm数据举例数据举例n学生档案中的学生记录(李明,男,1972,江苏,计算机系,1990)n数据的形式不能完全表达其内容n数据的解释n语义:学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间n解释:李明是个大学生,1972年出生,江苏人,1990年考入计算机系n请给出另一个解释和语义AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、数据库(举例)二、数据库(举例)AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、数据库二、数据库(续续)n人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后,应将其保存起来以供进一步加工处理,进一步抽取有用信息n数据库的
8、定义n数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、数据库二、数据库(续续)n数据库的特征n数据按一定的数据模型组织、描述和储存数据按一定的数据模型组织、描述和储存n可为各种用户共享可为各种用户共享n冗余度较小冗余度较小n数据独立性较高数据独立性较高n易扩展易扩展AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、数据库管理系统三、数据库管理系统n什么是DBMSn数据库管理系统(Database Management System,简称DBMS)是位于用户与操作系统之间的一
9、层数据管理软件。nDBMS的用途n科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS的主要功能的主要功能n数据定义功能 提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL)定义数据库中的数据对象定义数据库中的数据对象n数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)操纵数据实现对数据库的基本操作操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改查询、插入、删除和修改)AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS的主要功能的主要功能n数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性、保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发
10、使用多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复发生故障后的系统恢复n数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序)数据库数据批量装载数据库数据批量装载 数据库转储数据库转储 介质故障恢复介质故障恢复 数据库的重组织数据库的重组织 性能监视等性能监视等AnIntroductiontoDatabaseSystenm四、数据库系统四、数据库系统n什么是数据库系统n数数据据库库系系统统(Database System,简简称称DBS)是是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。n在在不不引引起起混混淆淆的的情情况况下下常常常常把把数数据据库库系系统统简简称称为为数
11、数据库。据库。n数据库系统的构成n由由数数据据库库、数数据据库库管管理理系系统统(及及其其开开发发工工具具)、应应用系统、数据库管理员(和用户)构成。用系统、数据库管理员(和用户)构成。AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库系统数据库系统(续续)n数据库系统构成图示n参看教材page_5 图1.1n数据库系统在计算机系统中的位置图示n参看教材page_ 5 图1.2AnIntroductiontoDatabaseSystenm1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 数据库的地位 1.1.2 四个基本概念 1.1.3 数据管理技术的产生与发展AnIntro
12、ductiontoDatabaseSystenm1.1.3 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展n什么是数据管理n对对数数据据进进行行分分类类、组组织织、编编码码、存存储储、检检索索和和维维护护,是数据处理的中心问题是数据处理的中心问题n数据管理技术的发展过程n人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)n文件系统阶段文件系统阶段(50年代末年代末-60年代中年代中)n数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末年代末-现在现在)AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)n数据管理技术的发展动
13、力n应用需求的推动应用需求的推动n计算机硬件的发展计算机硬件的发展n计算机软件的发展计算机软件的发展AnIntroductiontoDatabaseSystenm一、人工管理一、人工管理n时期n40年代中-50年代中n产生的背景n应用需求科学计算n硬件水平无直接存取存储设备n软件水平没有操作系统n处理方式批处理AnIntroductiontoDatabaseSystenm人工管理人工管理(续续)n特点n数据的管理者:应用程序,数据不保存。n数据面向的对象:某一应用程序 n数据的共享程度:无共享、冗余度极大n数据的独立性:不独立,完全依赖于程序n数据的结构化:无结构n数据控制能力:应用程序自己控
14、制AnIntroductiontoDatabaseSystenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理人工管理)应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.AnIntroductiontoDatabaseSystenm二、文件系统二、文件系统n时期n50年代末-60年代中n产生的背景n应用需求科学计算、管理n硬件水平磁盘、磁鼓n软件水平有文件系统n处理方式联机实时处理、批处理AnIntroductiontoDatabaseSystenm文件系统文件系统(续续)特点数据的管理者:文件系统,数据可长期保存数据面向的对象:某一应用程序
15、数据的共享程度:共享性差、冗余度大数据的结构化:记录内有结构,整体无结构数据的独立性:独立性差,数据的逻辑结构改变必须修改应用程序数据控制能力:应用程序自己控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.AnIntroductiontoDatabaseSystenm文件系统中数据的结构文件系统中数据的结构n记录内有结构。n数据的结构是靠程序定义和解释的。n数据只能是定长的。n可以间接实现数据变长要求,但访问相应数据的
16、应用可以间接实现数据变长要求,但访问相应数据的应用程序复杂了。程序复杂了。n文件间是独立的,因此数据整体无结构。n可以间接实现数据整体的有结构,但必须在应用程序可以间接实现数据整体的有结构,但必须在应用程序中对描述数据间的联系中对描述数据间的联系。n数据的最小存取单位是记录。AnIntroductiontoDatabaseSystenm三、数据库系统三、数据库系统n时期n60年代末以来n产生的背景n应用背景大规模管理n硬件背景大容量磁盘n软件背景有数据库管理系统n处理方式联机实时处理,分布处理,批处理AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据库系统数据库系统(续续)n特
17、点n数据的管理者:DBMSn数据面向的对象:现实世界n数据的共享程度:共享性高n数据的独立性:高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性n数据的结构化:整体结构化n数据控制能力:由DBMS统一管理和控制AnIntroductiontoDatabaseSystenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据的高共享性的好处数据的高共享性的好处n降低数据的冗余度,节省存储空间n避免数据间的不一致性n使系统易于扩充AnIntroductiontoDatabaseSystenm数
18、据独立性数据独立性n物理独立性n指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了,应用程是相互独立的。当数据的物理存储改变了,应用程序不用改变序不用改变。n逻辑独立性n指指用用户户的的应应用用程程序序与与数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构是是相相互互独独立立的。数据的逻辑结构改变了,用户程序也可以不变的。数据的逻辑结构改变了,用户程序也可以不变。AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据结构化数据结构化n整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。n数据库中实现的是数据的真正结构化n数据的结构用数据的
19、结构用数据模型数据模型描述,无需程序定义和解释。描述,无需程序定义和解释。n数据可以数据可以变长变长。n数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项数据项。AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能n数据的安全性(Security)保护n使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据,保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。n数据的完整性(Integrity)检查n将数据控制在有效的范围内,或保证数据之间满足一定的关系。AnIntroductiontoDatabaseSystenmDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能n并发
20、(Concurrency)控制n对多用户的并发操作加以控制和协调,防止相互干扰而得到错误的结果。n数据库恢复(Recovery)n将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。AnIntroductiontoDatabaseSystenm第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述1.2 数据模型1.3 数据库系统结构1.4 数据库系统的组成1.5 数据库技术的研究领域1.6 小结AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据模型数据模型n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。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟n数据模型应满足三
21、方面要求n能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界n容容易易为人所为人所理解理解n便于在计算机上便于在计算机上实现实现AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据模型数据模型(续续)n数据模型分成两个不同的层次(1)概念模型概念模型 也称信息模型,它是按用户的观点来也称信息模型,它是按用户的观点来对数据和信息建模。对数据和信息建模。(2)数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系主要包括网状模型、层次模型、关系模型等,它是按计算机系统的观点对数据建模模型等,它是按计算机系统的观点对数据建模。AnIntroductiontoDatabaseSystenm数据
22、模型数据模型(续续)n客观对象的抽象过程-两步抽象n现实世界中的客观对象抽象为概念模型;现实世界中的客观对象抽象为概念模型;n把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。支持的数据模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。AnIntroductiontoDatabaseSystenm 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 数据模型的组成要素 1.2.2 概念模型 1.2.3 常用数据模型 1.2.4 层次模型 1.2.5 网状模型 1.2.6 关系模型AnIntroductiontoDatabaseSystenm 1.2.1 数据模型的组成要素数据模型的组成要素n数
23、据结构 n数据操作 n数据的约束条件 AnIntroductiontoDatabaseSystenm 1.数据结构数据结构n什么是数据结构n对象类型的集合n两类对象n与数据类型、内容、性质有关的对象n与数据之间联系有关的对象n数据结构是对系统静态特性的描述AnIntroductiontoDatabaseSystenm 2.数据操作数据操作 n数据操作n对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及有关的操作规则n数据操作的类型n检索n更新(包括插入、删除、修改)AnIntroductiontoDatabaseSystenm 数据操作数据操作(续续)n数据模型对操作的定义n操作的确切含义n
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