(1.1)--第1章 数据库系统概述课件.ppt

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1、数据库原理与应用管理科学与工程学院管理科学与工程学院山东财经大学 管理科学与工程学院第一章数据库系统概述第二章关系数据库理论基础第三章SQLServer2017数据定义第四章Transact-SQL语言基础第五章数据操纵第六章视图与索引第八章存储过程和触发器第九章数据库的安全、并发与恢复教学内容山东财经大学 管理科学与工程学院线上线下混合式教学部分内容通过观看共享课视频完成学习，不再课堂上讲解，并完成共享课的习题课堂教学及实验，完成老师布置的线下作业完成翻转课作业及任务：翻转课作业按要求可以提交附件或图片注意通过知到APP进行考勤及作业提交教学方法山东财经大学 管理科学与工程学院教材纸、笔：随

2、时可能提交纸质课堂作业笔记实验：实验课上进行答疑；部分实验内容需要课下完成课堂要求山东财经大学 管理科学与工程学院知到APP联系方式山东财经大学 管理科学与工程学院第一章 数据库系统概述1.1 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展11.2 数据库的基本概念数据库的基本概念21.3 数据模型数据模型31.4 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构41.5 数据库产品及传统的关系型数据数据库产品及传统的关系型数据 库系统面临的挑战库系统面临的挑战5山东财经大学 管理科学与工程学院1.1 数据管理技术的产生和发展1.人工管理阶段2.文件管理阶段3.数据库管理阶段山东财经大学 管理科学与

3、工程学院国产数据库现状目前国产数据库大致可以分为4大类：1、学院派，代表：南大通用Gbase、武汉达梦DM、人大金仓kingbase、神通数据库。2、互联网派，代表：阿里云OceanBase、腾讯云TDSQL、polarDB。3、创业派，代表：TiDB、SequoiaDB、HotDB、ArkDB、星环KunDB、青云RadonDB。4、企业派，代表：华为的Gauss、OpenGaussDB、中兴通讯GoldenDB、亚信AntDB。与国外数据库差距1.1 数据库管理技术的产生和发展山东财经大学 管理科学与工程学院4.大数据管理阶段1.1 数据库管理技术的产生和发展山东财经大学 管理科学与工程学

4、院1.数据和信息数据（Data）是描述客观事物的符号记录，可表现为数值、文本文字、图形、图像、音频、视频等表现形式。信息是人脑对现实世界事物的存在方式、运动状态及事物之间联系的抽象反映，是具有特定意义的数据。信息不仅具有能够感知、存储、加工、传播、可再生等自然属性，同时也是具有重要价值的社会资源。数据是信息（Information）的符号表示或者载体，而信息是数据的内涵：信息=数据+语义1.2 1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念山东财经大学 管理科学与工程学院2.数据处理与数据管理数据处理：数据转换成信息的过程，包括对数据的收集、管理、加工利用乃至信息输出等一系列活动，目的：作为决策的依

5、据的有价值的信息保存和管理大量复杂的数据数据管理：利用计算机硬件和软件技术对数据进行有效的收集、存储、处理和应用的过程，目的在于充分有效地发挥数据的作用。数据管理是与数据处理相关的不可缺少的环节，其技术优劣将直接影响数据处理的效果，数据库技术就是进行数据管理的一种重要技术。1.2 1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念山东财经大学 管理科学与工程学院3.数据库（Database，简称DB）数据库：长期存储在计算机内的，有组织的、可共享的、统一管理的相关数据和数据对象（如表、视图、存储过程、触发器等）的集合，这种集合能够按一定的数据模型或结构进行组织、描述和长期存储，同时能以安全和可靠的方法进

6、行数据的检索和存储。特点能为各种用户共享、具有较小的冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性1.2 1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念山东财经大学 管理科学与工程学院4.数据库管理系统（DatabaseManagementSystem）数据库管理系统（DBMS）是位于用户和操作系统之间、操纵和管理数据库的一种大型软件，用于建立、使用和维护数据库。功能：对数据库进行统一的管理和控制，保证数据的安全性和完整性地位：数据库系统的核心。模块：数据定义语言DDL、数据操作语言DML和应用程序1.2 1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念山东财经大学 管理科学与工程学院5.数据库系统（Data

7、baseSystem，DBS）数据库系统是指计算机系统中引入数据库后的系统，主要由数据库、数据库用户、计算机硬件系统和软件系统组成，如图所示：1.2 1.2 数据库的基本概念数据库的基本概念指使用和管理数据库的人，可进行的操作：使用、维护、重构存储用户要用到的数据，包括永久性数据、索引数据、数据字典和事务日志等数据库环境中使用的软件安装数据库相关软件的硬件设备，包含主机、磁盘阵列、光驱和备份装置等。山东财经大学 管理科学与工程学院1.3 数据模型1.3.1 数据模型的概念及分类1.3.2 概念模型1.3.3 组织模型山东财经大学 管理科学与工程学院1.三个世界的基本概念（1）现实世界：即客观存

8、在的世界，其中存在着各种事物及它们之间的联系，用特征或性质来描述（2）信息世界：现实世界在人们头脑中的反映，经过人脑的分析、归纳和抽象，形成信息，人们把这些信息进行记录、整理、归类和格式化后，形成了信息世界。（3）计算机世界：将信息世界中的信息数据化，将信息用字符和数值等数据表示，存储在计算机中由计算机进行识别和处理，形成了计算机世界。1.3.1 数据模型的概念及分类山东财经大学 管理科学与工程学院1.3.1 数据模型的概念及分类1.三个世界的基本概念现实世界世界信息世界信息世界计算机世界算机世界事物事物总体体实体集体集文件文件事物个体事物个体实体体记录特征特征属性属性字段字段事物之事物之间的

9、的联系系实体模型体模型数据模型数据模型三个世界术语之间的对应关系山东财经大学 管理科学与工程学院1.3.1 数据模型的概念及分类2.数据模型三要素数据模型：是现实世界事物、概念等的抽象，用于描述一组数据的概念和定义，是数据库系统的核心和基础。数据模型是一组严格定义的概念的集合，能够精确地描述系统的静态特性、动态特性和完整性约束山东财经大学 管理科学与工程学院2.数据模型三要素数据结构：用于描述数据模型的静态特性，是所研究的对象类型的集合。研究内容：数据本身的类型、内容和性质，数据之间的关系数据操作：用于描述数据模型的动态特性，是一组用于对指定数据结构的有效操作 研究内容：检索和更新（包括插入、

10、删除和修改操作）两类操作数据完整性约束：定义了针对给定数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则 研究内容：规定数据库状态及状态变化所应满足的条件，包括通用的和特殊的两种山东财经大学 管理科学与工程学院3.数据模型分类概念模型（Conceptual Model）：是按用户的观点对数据和信息建模，属于信息世界，是对现实世界的第一层抽象，主要用来描述现实世界的概念化结构，与具体的DBMS无关。逻辑数据模型（Logical Model）:又称数据模型，是按计算机的观点对数据建模，属于计算机世界，是对现实世界的第二层抽象，是具体的DBMS所支持的数据模型物理模型（Physical Model）:是对

11、数据最底层的抽象，描述数据在存储介质上的存储方法和存取方法，是面向计算机系统的，不但与具体的DBMS有关，而且还与操作系统和硬件有关。山东财经大学 管理科学与工程学院1.基本概念实体：客观存在的实体事物，可以说具体的人或事，也可以是抽象的概念属性：实体所具有的某一特性，一个实体由多个属性来刻画或描述实体集：同一类型实体的集合联系：现实世界中事物内部及事物之间的联系反映到信息世界中的概念，分一对一、一对多、多对多三种类型。1.3.2 概念模型山东财经大学 管理科学与工程学院2.E-R图概念模型可用实体-联系方法（Entity-RelationshipApproach，E-R方法）表示，E-R方法

12、用E-R图来描述现实世界的概念模型，称为E-R模型或E-R图。1.3.2 概念模型山东财经大学 管理科学与工程学院E-R图提供了表示实体、属性和联系的方法：实体表示方法实体属性表示方法属性表示方法 E-R 图实体名实体名属性名1属性名n属性名山东财经大学 管理科学与工程学院例如，银行实体具有银行代码、银行名称、银行所在区、联系电话四个属性，可以用图1.3来表示。图1.3银行实体的E-R图E-R图银 行银行代码银行名称银行所在区联系电话山东财经大学 管理科学与工程学院联系E-R图实体B联系名实体A1 11 1一对一联系实体B联系名实体A1 1n n一对多联系属性1属性n属性1属性n属性1属性n实

13、体B联系名实体Am mn n一对一联系-联系也可以有属性班班级和班和班长班班级和学生和学生老老师和学生，学生和和学生，学生和课程程山东财经大学 管理科学与工程学院例银行与客户之间的贷款联系E-R图举例图1.4 贷款联系银行客户贷款贷款期限贷款时间贷款金额m mn n山东财经大学 管理科学与工程学院企业银行贷款E-R图E-R图完整图贷款贷款时间贷款时间贷款时间银 行银行代码银行名称银行所在区联系电话客户客户代码客户名称经济性质注册资金法人代表图1.5 企业银行贷款E-R图山东财经大学 管理科学与工程学院学生：学号，姓名，班级，电话课程：课号，名称，学分，学时选修：时间，地点，成绩练习：山东财经大

14、学 管理科学与工程学院新型新型 如：如：面向对象模型、文档模型、键值模型传统传统1.3.3 数据模型层次模型网状模型关系模型其他模型山东财经大学 管理科学与工程学院层次模型利用树形结构表示实体及联系，满足：（1）有且仅有一个结点无双亲，称为根节点；（2）其它结点有且仅有一个双亲。如：层次模型学校行政处室处负责人行政科室科负责人科员教学学院（所）直属科研单位直属单位山东财经大学 管理科学与工程学院采用网状结构表示实体及其之间的联系。网状模型满足下列条件：（1）可以有一个以上的数据结点无双亲；（2）至少有一个数据结点有多于一个的双亲。（3）允许两个结点多于一种联系如：网状模型院系教研室课程学生教师

15、山东财经大学 管理科学与工程学院关系模型：以关系代数理论为基础构造的数据模型，实体以及实体间的联系都使用关系表示关系的概念可以看成是由行和列构成的二维表在关系模型中，操作的对象和结果都是二维表（即关系），表格与表格之间通过相同的栏目（码）建立联系。如：关系模型山东财经大学 管理科学与工程学院关系模型学生学生学生选课学生选课课程课程山东财经大学 管理科学与工程学院其它数据模型其它数据模型面向对象模型键-值模型文档模型列式模型倒排索引模型山东财经大学 管理科学与工程学院1.4 数据库系统的体系结构体系结构 内部体系结构内部体系结构 外部体系结构外部体系结构集中式结构集中式结构三级模式三级模式/二级

16、映像二级映像分布式结构分布式结构客户机客户机/服务器结构服务器结构浏览器浏览器/服务器结构服务器结构山东财经大学 管理科学与工程学院1.模式的概念模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述实例：模式的一个具体取值模式是相对稳定的，而实例是相对变动的模式反映的是数据的结构及其联系，而实例反应的是数据库某一时刻的状态1.4.1 数据库系统的三级模式结构山东财经大学 管理科学与工程学院1.4.1 数据库系统的三级模式图1.6 1.6 数据数据库系系统的三的三级模式二模式二级映像映像结构构山东财经大学 管理科学与工程学院2.概念模式概念模式:以某种数据模型为基础，综合考虑用户的需求和整个数据集合的抽

17、象表示，并将它们有机地结合成一个逻辑整体，是整个数据库实际存储的抽象表示。概念模式定义了：(1)数据的逻辑结构，如数据的属性、属性的类型信息等；(2)数据的安全性和完整性要求(3)数据之间的联系概念模式，也称逻辑模式、模式，是数据库系统结构的中间层，是对数据库整体逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图山东财经大学 管理科学与工程学院3.外模式外模式，又称子模式，是三级模式结构的最外层。是数据库用户看见和使用的、局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示外模式通常是模式的一个子集：一个数据库可以有多个外模式同一外模式也可以为某一用户的多个应用

18、系统所使用一个应用只能使用一个外模式。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施山东财经大学 管理科学与工程学院4.内模式内模式，又称存储模式或物理模式，是三级结构中的最内层，是数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。数据库管理系统：内模式描述语言来描述和定义内模式。一个数据库系统只有一个内模式，即：一个数据库系统实际存在的只是物理级的数据库。山东财经大学 管理科学与工程学院1.4.2 数据库系统的二级映像与数据独立性外模式：局部逻辑结构模式：数据的全局逻辑结构存在多个外模式/模式映像外模式/模式映像：确定了数据的局部逻辑结构与全局逻辑结构间的对应关系保证了数据的逻辑独立性。

19、1.1.外模式外模式/模式映像模式映像山东财经大学 管理科学与工程学院2.模式/内模式映像模式内模式映像：确定了数据的全局逻辑结构和内部存储结构的对应关系模式/内模式映像是惟一的把数据的存储结构变化限制在概念模式之下使数据的存储结构和存取方法独立于应用程序提高了数据的物理独立性山东财经大学 管理科学与工程学院1.4.3 三级模式二级映像结构的优点简化了数据接口，不需要了解内部结构即可使用数据库系统有利于数据共享，通过不同的外模式共享数据有利于数据的安全保密，通过外模式限定数据访问保证数据的独立性，包括逻辑独立性和物理独立性山东财经大学 管理科学与工程学院挑战：1.5 流行的数据库产品及传统的关

20、系型数据库系统面临的挑战在存储和管理数据库方面：存储大量半结构化、非结构化数据数据的实时处理方面：实时处理大量、多样、高速、低价值密度的数据SQL查询功能被弱化：单表的主键查询、单表的简单条件分页查询山东财经大学 管理科学与工程学院NoSQL数据库优点：缺点：传统的关系型数据库系统面临的挑战无法提供多表联合查询等较为复杂的查询无法完成事务一致性、复杂业务逻辑的实现。不需要固定的表结构，通常也不存在连接操作在大数据存储和存取上具有很强的横向伸缩性。一般能解决对数据的高并发读写，提供对海量数据的高效存储和访问。山东财经大学 管理科学与工程学院351 systems in ranking,Augus

21、t 2019RankDBMSDatabaseModelScoreAug2019Jul2019Aug2018Aug2019Jul2019Aug20181.1.1.OracleRelational,Multi-model1339.48+18.22+27.452.2.2.MySQLRelational,Multi-model1253.68+24.16+46.873.3.3.MicrosoftSQLServer Relational,Multi-model1093.18+2.35+20.534.4.4.PostgreSQLRelational,Multi-model481.33-1.94+63.835

22、.5.5.MongoDBDocument404.57-5.36+53.596.6.6.IBMDb2DetailedRelational,Multi-model172.95-1.19-8.897.7.8.ElasticsearchSearchengine,Multi-model 149.08+0.27+10.978.8.7.RedisKey-value,Multi-model144.08-0.18+5.519.9.9.MicrosoftAccessRelational135.33-1.98+6.2410.10.10.CassandraWidecolumn125.21-1.80+5.63流行的数据

23、库产品表表1-2 1-2 来自来自db-db-网站的流行数据网站的流行数据库排名排名山东财经大学 管理科学与工程学院流行的数据库产品383 systems in ranking,February 2022RankDBMSDatabaseModelFeb 2022Jan2022Feb20211.1.1.OracleRelational,Multi-model2.2.2.MySQLRelational,Multi-model3.3.3.MicrosoftSQLServerRelational,Multi-model4.4.4.PostgreSQLRelational,Multi-model5.5.

24、5.MongoDBDocument,Multi-model6.6.7.RedisKey-value,Multi-model7.7.6.IBMDb2Relational,Multi-model8.8.8.ElasticsearchSearchengine,Multi-model9.9.11.MicrosoftAccessRelational10.10.9.SQLiteRelational山东财经大学 管理科学与工程学院395 systems in ranking,July 2022RankDBMSDatabase ModelJul2022Jun2022 Jul20211.1.1.OracleRe

25、lational,Multi-model2.2.2.MySQLRelational,Multi-model3.3.3.MicrosoftSQLServerRelational,Multi-model4.4.4.PostgreSQLRelational,Multi-model5.5.5.MongoDBDocument,Multi-model6.6.6.RedisKey-value,Multi-model7.7.7.IBMDb2Relational,Multi-model8.8.8.ElasticsearchSearchengine,Multi-model9.9.11.MicrosoftAccessRelational10.10.9.SQLiteRelational流行的数据库产品山东财经大学 管理科学与工程学院本章结束！