電子課件數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)與應(yīng)用（微課版 第3版）第1章

1、 內(nèi)容可修改電子課件數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)與應(yīng)用（微課版 第3版）第1章第1章 概述1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由硬件、系統(tǒng)軟件和用戶軟件組成的一個(gè)信息應(yīng)用系統(tǒng)。1.1.1 數(shù)據(jù)(Data)描述事物的符號(hào)記錄2000012王林男19計(jì)算機(jī)2000113張大民男18管理2000256顧芳女19管理2000278姜凡男19管理2000014葛波女18計(jì)算機(jī)學(xué)生名單種類繁多 數(shù)字、文本、圖形、圖像、音頻、視頻等數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的基本對(duì)象1.1.2數(shù)據(jù)庫(kù)(Data Base)數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合 數(shù)據(jù)庫(kù)由某個(gè)組織機(jī)構(gòu)建立、維護(hù)、使用 數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)一般存儲(chǔ)

2、在文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)還包括用于數(shù)據(jù)庫(kù)管理的元數(shù)據(jù)：用戶信息、權(quán)限等SnoSnameSsexSageSdept2000012王林男19計(jì)算機(jī)2000113張大民男18管理2000256顧芳女19管理2000278姜凡男19管理2000014葛波女18計(jì)算機(jī)SnoCnoGrade20000121156802000113115689200025611569320000141156882000256113777200027811378920000121137702000012102480200001410248820000141136902000012113678200

3、00121128902000014112885CnoCnameCpnoCcredit1128高等數(shù)學(xué)61156英語(yǔ)61137管理學(xué)41024數(shù)據(jù)庫(kù)原理113641136離散數(shù)學(xué)112841030物理4學(xué)校、學(xué)生、老師都可以使用這些數(shù)據(jù)1.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Data Base Management System)一類重要的系統(tǒng)軟件基本功能數(shù)據(jù)定義：使用DDL定義數(shù)據(jù)對(duì)象 數(shù)據(jù)操作：使用DML實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、插入、刪除和修改等操作 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)：初始數(shù)據(jù)的裝入、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)儲(chǔ)； 數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)； 數(shù)據(jù)庫(kù)重組、重構(gòu)，以及性能監(jiān)視等。 1.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(Data Base Managem

4、ent System)層次結(jié)構(gòu)1.1.4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(Data Base System)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)用戶：應(yīng)用程序開發(fā)人員系統(tǒng)分析員數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員程序員數(shù)據(jù)庫(kù)管理員最終用戶簡(jiǎn)單用戶復(fù)雜用戶偶然用戶1.2 數(shù)據(jù)模型描述了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) 通俗的講，從用戶的角度看，數(shù)據(jù)的模樣數(shù)據(jù)模型是學(xué)習(xí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)1.2.1 數(shù)據(jù)模型的三要素?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)之間的關(guān)系數(shù)據(jù)操作：對(duì)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的操作完整性：數(shù)據(jù)應(yīng)該滿足的一些條件，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤1.2.1 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2000012王林男19計(jì)算機(jī)2000113張大民男18管理2000256顧芳女19管理2000278姜凡男1

5、9管理2000014葛波女18計(jì)算機(jī)SnoCnoGrade2000012115680200011311568920002561156932000014115688200025611377720002781137892000012113770200001210248020000141024882000014113690200001211367820000121128902000014112885CnoCnameCpnoCcredit1128高等數(shù)學(xué)61156英語(yǔ)61137管理學(xué)41024數(shù)據(jù)庫(kù)原理113641136離散數(shù)學(xué)112841030物理41、數(shù)據(jù)的集合2、數(shù)據(jù)之間的引用關(guān)系學(xué)生課程成績(jī)1

6、.2.1 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作2000012王林男19計(jì)算機(jī)2000113張大民男18管理2000256顧芳女19管理2000278姜凡男19管理2000014葛波女18計(jì)算機(jī)SnoCnoGrade20000121156802000113115689200025611569320000141156882000256113777200027811378920000121137702000012102480200001410248820000141136902000012113678200001211289020000141128851、選擇：王林的詳細(xì)信息（僅涉及學(xué)生關(guān)系）2、投影：王林的年齡（僅

7、涉及學(xué)生關(guān)系）3、連接：王林高等數(shù)學(xué)的成績(jī)（涉及學(xué)生和成績(jī)關(guān)系）學(xué)生成績(jī)1.2.1 關(guān)系模型的間接的數(shù)據(jù)操作2000012王林男19計(jì)算機(jī)2000113張大民男18管理2000256顧芳女19管理2000278姜凡男19管理2000014葛波女18計(jì)算機(jī)2000089寧飛男18數(shù)學(xué)增加：增加寧飛的信息刪除：刪除王林的信息修改：將王林的年齡更改為20學(xué)生1.2.1 關(guān)系模型的完整性2000012王林男19計(jì)算機(jī)2000113張大民男18管理2000256顧芳女19管理2000278姜凡男19管理2000014葛波女18計(jì)算機(jī)SnoCnoGrade2000012115680200011311568

8、920002561156932000014115688200025611377720002781137892000012113770200001210248020000141024882000014113690200001211367820000121128902000014112885實(shí)體完整性：每個(gè)實(shí)體(元組、記錄)的關(guān)鍵字不能為空，即必須有唯一的標(biāo)識(shí) 每個(gè)學(xué)生必須有一個(gè)學(xué)號(hào)、每個(gè)成績(jī)必須是某個(gè)學(xué)生某門課的成績(jī)學(xué)生成績(jī)CnoCnameCpnoCcredit1128高等數(shù)學(xué)61156英語(yǔ)61137管理學(xué)41024數(shù)據(jù)庫(kù)原理113641136離散數(shù)學(xué)112841030物理4課程引用完整性：引用

9、的實(shí)體必須存在 2000012 1156 801.2.2 若干數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ蚗ML模型多維數(shù)據(jù)模型Big Table模型Key Value模型.2000012王林男19計(jì)算機(jī)英語(yǔ)80管理學(xué)70數(shù)據(jù)庫(kù)原理80離散數(shù)學(xué)78.1.3數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式通過三級(jí)模式，兩級(jí)映射，減少模式的變化對(duì)應(yīng)用的影響1.3數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式模式又稱為邏輯模式，是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的全部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述， 是數(shù)據(jù)庫(kù)所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。 外模式又稱為用戶模式或子模式，通常是模式的子集，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中每 個(gè)用戶看到和使用的數(shù)據(jù)視圖，即與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。 內(nèi)模式是數(shù)據(jù)庫(kù)所有數(shù)據(jù)的內(nèi)

10、部表示或者說是底層的描述。1.3數(shù)據(jù)庫(kù)的兩級(jí)映射（1）模式/內(nèi)模式映像。 定義了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這個(gè)映像說明邏輯記錄 和字段在內(nèi)部如何表示，當(dāng)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，模式/內(nèi)模式的映像也 必須做出相應(yīng)的修改以使模式不變。例如，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，某關(guān)系原來(lái)是以堆文件方式存儲(chǔ)，現(xiàn)在按B+樹方式存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理員做了文件存儲(chǔ)方式的轉(zhuǎn)換，但關(guān)系名仍不變，關(guān)系的其他定義也沒有變，即模式?jīng)]有變化，使得數(shù)據(jù)具有物理獨(dú)立性。1.3數(shù)據(jù)庫(kù)的兩級(jí)映射（2）外模式/模式映像。定義了外模式和模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這個(gè)映像定義通常包含在外模式中，當(dāng)模式改變時(shí)，外模式/模式的映像要做相應(yīng)的改變，以保證外模式不變。

11、例如，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶的外模式由表和視圖組成，若表的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如將一個(gè)表垂直分成兩個(gè)表，這兩個(gè)表的自然連接構(gòu)成了原來(lái)的表，只要修改視圖的定義，用戶通過應(yīng)用程序看到的視圖并沒有變化，應(yīng)用程序不用修改，使得模式發(fā)生變化，外模式不變，應(yīng)用程序不變，數(shù)據(jù)具有邏輯獨(dú)立性。1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共享度高，冗余少數(shù)據(jù)獨(dú)立性強(qiáng)DBMS負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)安全性保護(hù)、完整性檢查、并發(fā)控制、故障恢復(fù)1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分類集中式數(shù)據(jù)庫(kù) 主機(jī) 終端 (輸入輸出設(shè)備，沒有計(jì)算、存儲(chǔ)能力) 通訊線路(RS-232)終端終端終端主機(jī)1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分類客戶-服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù) 主機(jī) 臺(tái)式機(jī) 網(wǎng)絡(luò)主機(jī)臺(tái)式機(jī)臺(tái)式機(jī)1.

12、5 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分類并行數(shù)據(jù)庫(kù) 并行計(jì)算機(jī)1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的分類分布式數(shù)據(jù)庫(kù) 每臺(tái)主機(jī)運(yùn)行獨(dú)立的DBMS 整體上構(gòu)成了一個(gè)DDBMS北京上海廣州1.6 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的演變數(shù)據(jù)模型的演變：層次、網(wǎng)狀、關(guān)系、.、NoSQL軟件架構(gòu)的演變：集中、客戶-服務(wù)器、分布式計(jì)算環(huán)境：主機(jī)、并行機(jī)、集群集群大體上，體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面數(shù)據(jù)庫(kù):一個(gè)巨大的軟件產(chǎn)業(yè)理論創(chuàng)立原型研制產(chǎn)品上市 經(jīng)濟(jì)效益形成良性循環(huán) 是理論成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的成功范例我國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展歷程立足應(yīng)用、開發(fā)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)產(chǎn)品創(chuàng)新研究與國(guó)際研究同步創(chuàng)新研究產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用集成創(chuàng)新發(fā)展21世紀(jì)研究開發(fā)應(yīng)用奮起直追90年代外國(guó)專家來(lái)華講學(xué)中國(guó)專家出國(guó)進(jìn)修國(guó)家攻關(guān)

13、、863高技術(shù)項(xiàng)目、國(guó)家自然基金等等請(qǐng)進(jìn)來(lái)走出去學(xué)習(xí)跟蹤80年代1976年薩師煊教授將數(shù)據(jù)庫(kù)概念引入國(guó)內(nèi)，在全國(guó)講學(xué)，在人大開設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)課引進(jìn)艱辛起步70年代 在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)發(fā)展的起跑線上，中國(guó)晚了約15年，今天，我們趕上來(lái)了！ 中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)事業(yè)在百?gòu)U待興中開始邁步建設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)概念和技術(shù)引入國(guó)內(nèi) 1977年11月黃山會(huì)議星星之火 代表50余人、7篇論文和報(bào)告 主要介紹DBTG報(bào)告、層次網(wǎng)狀數(shù)據(jù)、 關(guān)系數(shù)據(jù)模型等艱辛起步（20世紀(jì)70年代）學(xué)習(xí)跟蹤（20世紀(jì)80年代）到國(guó)外著名大學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)研究機(jī)構(gòu)訪問進(jìn)修走出去請(qǐng)進(jìn)來(lái)結(jié)識(shí)并邀請(qǐng)國(guó)際計(jì)算機(jī)專家訪華講學(xué)國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)公司開始進(jìn)入中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)與研究廣泛深入學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用，研制了許多DBMS原型系統(tǒng)奮起直追（20世紀(jì)90年代）1999年中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)庫(kù)專業(yè)委員會(huì)成立提出了“讓世界了解中國(guó)（數(shù)據(jù)庫(kù)界）讓中國(guó)（數(shù)據(jù)庫(kù)研究）走向世界”的工作目標(biāo)。國(guó)家自然基金項(xiàng)目 研究 數(shù)據(jù)庫(kù)核心技術(shù)八五、九五攻關(guān)、863項(xiàng)目 等研發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 承辦數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的國(guó)際