第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述.ppt

1、第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述，顏洪主編，2020年7月17日星期五，2，1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述，2020年7月17日星期五，3，1.1計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理1.1.1數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)(Data)是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的基本對象，它是指對客觀存在的事物的描述，其表達(dá)形式可以是數(shù)字、字符、圖像、聲音這些數(shù)據(jù)數(shù)字化后可以被計(jì)算機(jī)識(shí)別和處理。數(shù)據(jù)處理：收集、存儲(chǔ)、處理和傳播各種數(shù)據(jù)的一系列活動(dòng)的總和。2020年7月17日星期五，4，1.1.2數(shù)據(jù)處理的三個(gè)階段，手動(dòng)管理階段，文件系統(tǒng)階段，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段，2020年7月17日星期五，5，1。手動(dòng)管理

2、階段，時(shí)間：20世紀(jì)50年代中期以前背景：硬件：無直接存儲(chǔ)和訪問設(shè)備軟件：匯編語言數(shù)據(jù)處理方法：批處理功能：數(shù)據(jù)不保存，應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)(無軟件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù))，數(shù)據(jù)不共享，數(shù)據(jù)不獨(dú)立。2020年7月17日，星期五，6，管理階段應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，特征：一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個(gè)程序，而數(shù)據(jù)是面向，2020年7月17日，星期五，7，2。文件系統(tǒng)階段，時(shí)間：20世紀(jì)50年代末至60年代中期背景：硬件：可直接訪問的外部存儲(chǔ)設(shè)備，如磁盤、鼓等。軟件：特殊數(shù)據(jù)管理軟件處理方法：在線實(shí)時(shí)處理文件批量處理功能：數(shù)據(jù)可以長時(shí)間存儲(chǔ)在磁盤上。文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)共享性和冗余性差，數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。2020年7月1

3、7日星期五，8，數(shù)據(jù)共享差，冗余大，2020年7月17日星期五，9，應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，特征：數(shù)據(jù)管理，以記錄為訪問單位，2020年7月17日星期五，10月3日。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段，時(shí)間： 60年代末背景：降價(jià)軟件：漲價(jià)處理方式：在線實(shí)時(shí)處理特點(diǎn)：高結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)共享、低冗余、易擴(kuò)展、高數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)由DBMS管理和控制，2020年7月17日星期五，11、程序A (COBOL)、程序B (PL/1)、程序E (C語言)、程序D (FORTRAN)、程序C (COBOL)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)收集，2020年7月17日星期五，12，示例：人事基礎(chǔ)記錄部門、職務(wù)名稱、工作年份、政治工資、工作門

4、牌號(hào)、服務(wù)年齡、地位等級(jí)、姓氏與員工姓名的關(guān)系、(A)、人員的基本記錄職業(yè)學(xué)校黨的高等教育利益，10317男，37名教職員工，10年級(jí)，1972，2009社會(huì)關(guān)系記錄，社會(huì)關(guān)系記錄，(b)，人事記錄，與員工姓名和身份的關(guān)系，業(yè)務(wù)記錄，最后學(xué)歷的子系。 員工記錄部門、職務(wù)名稱、職稱、年薪水平、門牌號(hào)、服務(wù)年限、政治狀況、編年事件、政治歷史、教學(xué)經(jīng)歷、每月教學(xué)對象，(c)社會(huì)關(guān)系記錄，2020年7月17日星期五，14，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)共享度高，冗余小，便于整個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的擴(kuò)展，代替面向某個(gè)應(yīng)用，數(shù)據(jù)集中管理和數(shù)據(jù)共享，所以冗余小，節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少訪問時(shí)間，避免數(shù)據(jù)之間的不兼容和不一致。每個(gè)應(yīng)

5、用程序選擇數(shù)據(jù)庫的一個(gè)子集，只要重新選擇不同的子集或添加一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，就可以滿足新的應(yīng)用程序要求，這很容易擴(kuò)展。高數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理和控制。并發(fā)共享數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)必須提供以下數(shù)據(jù)控制功能：數(shù)據(jù)安全保護(hù)、數(shù)據(jù)完整性檢查和數(shù)據(jù)庫恢復(fù)的并發(fā)控制，2020年7月17日星期五，15，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系，2020年7月17日星期五，16，數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究領(lǐng)域，1。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件的開發(fā)。數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，3。數(shù)據(jù)庫理論，2020年7月17日，星期五，17，1.2數(shù)據(jù)模型，1.2.1信息的三個(gè)世界，2020年7月17日，星期五，18，信息的三個(gè)世

6、界術(shù)語的對應(yīng)，1.2.2概念模型，即所謂的概念模型，是為所研究的信息世界建立的一個(gè)抽象模型，目的是正確、直觀地反映客觀事物及其聯(lián)系。概念模型具有以下特點(diǎn)：語義表達(dá)能力強(qiáng)，能夠方便、直接地表達(dá)應(yīng)用中的各種語義知識(shí)。它簡單明了，易于理解，獨(dú)立于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，完全獨(dú)立于計(jì)算機(jī)中的信息表達(dá)，獨(dú)立于任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并且可以很容易地轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)上任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的特定數(shù)據(jù)模型。2020年7月17日，星期五，20，概念模型實(shí)體-關(guān)系方法(E-R圖)的表示方法，表示實(shí)體類型，實(shí)體名稱寫在方框中。，表示實(shí)體的屬性，表示實(shí)體之間的聯(lián)系，連接各個(gè)部分，2020年7月17日星期五，21，兩個(gè)實(shí)體之間的聯(lián)系，

7、2020年7月17日星期五，22，例1-1:實(shí)體之間的聯(lián)系是校長和學(xué)校的班級(jí)之間的聯(lián)系(同意一個(gè)老師只能擔(dān)任一個(gè)班級(jí)的班主任)，因?yàn)橐粋€(gè)班主任最多只能上一節(jié)課，一個(gè)班級(jí)最多只能上一節(jié)課。在學(xué)校里，班主任和學(xué)生之間是一對多的關(guān)系，因?yàn)橐粋€(gè)班主任可以帶一個(gè)以上的學(xué)生，一個(gè)學(xué)生最多只能有一個(gè)班主任。在學(xué)校的老師和學(xué)生之間，因?yàn)橐粋€(gè)老師可以帶走一個(gè)以上的學(xué)生，一個(gè)學(xué)生可以有一個(gè)以上的老師，所以老師和學(xué)生之間存在著多對多的關(guān)系。2020年7月17日星期五，23，1: 1實(shí)體之間的連接，1: n實(shí)體之間的連接，m: n三個(gè)實(shí)體之間的連接，1: n同一個(gè)實(shí)體之間的連接，2020年7月17日星期五，24，實(shí)體

8、和屬性：實(shí)體及其連接圖(E-R圖)在學(xué)校里，學(xué)生和課程之間有一種多對多的關(guān)系，因?yàn)橐粋€(gè)學(xué)生可以選修多門課程，而每門課程可以由多個(gè)學(xué)生選修。邏輯模型、層次模型、網(wǎng)格模型和關(guān)系模型只有一個(gè)沒有父節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)，稱為根節(jié)點(diǎn)。其他節(jié)點(diǎn)只有一個(gè)父節(jié)點(diǎn)。2020年7月17日，星期五，網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型更加通用，有多種結(jié)構(gòu)。簡單網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，復(fù)雜網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，2020年7月17日星期五，網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)：更直接地描述現(xiàn)實(shí)世界；它具有良好的性能和較高的訪問效率。缺點(diǎn)：DDL語言極其復(fù)雜；數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。星期五，2020年7月17日，29，關(guān)系模型，1。關(guān)系模型，關(guān)系模式，關(guān)系2。關(guān)鍵字和關(guān)系模式

9、超級(jí)關(guān)鍵字(超級(jí)代碼)、候選關(guān)鍵字(候選代碼)、主鍵(主代碼)、外鍵(外部代碼)3。數(shù)據(jù)完整性規(guī)則實(shí)體完整性，引用完整性，用戶定義的完整性，2020年7月17日，學(xué)生登記表，關(guān)系名稱，主代碼，屬性名稱，2020年7月17日星期五，31，關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，關(guān)系：關(guān)系對應(yīng)于表。元組：表中的一行稱為元組。屬性：表中的列稱為屬性。主代碼：唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組的某個(gè)屬性組。域：屬性的值域。組件：元組中的屬性值。關(guān)系模式：關(guān)系的描述。關(guān)系名(屬性名1)，學(xué)生(學(xué)生編號(hào)，姓名，性別，系，年齡，籍貫)，星期五，2020年7月17日，32。關(guān)系模型要求關(guān)系必須標(biāo)準(zhǔn)化。關(guān)系模型的基本條件是關(guān)系的每個(gè)組成部分都必須是不

10、可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的操作：查詢、插入、刪除和更新數(shù)據(jù)。關(guān)系完整性的約束條件包括：實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。關(guān)系數(shù)據(jù)模型的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：實(shí)體和實(shí)體之間的關(guān)系用表來表示。在數(shù)據(jù)庫的物理組織中，表以文件的形式存儲(chǔ)。通常，一個(gè)表對應(yīng)一個(gè)文件結(jié)構(gòu)。2020年7月17日，星期五，33。關(guān)系模型的特點(diǎn)是：1)基于嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念2)單一的概念；3)訪問路徑對用戶是透明的；4)關(guān)系規(guī)范；5)檢索操作是原始表的新表。缺點(diǎn)是查詢效率不如非關(guān)系數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序和用戶組成。數(shù)

11、據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(及其開發(fā)工具)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶組成。數(shù)據(jù)庫管理員，2020年7月17日，星期五，36，1.3.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能，數(shù)據(jù)庫定義功能；數(shù)據(jù)操作功能；數(shù)據(jù)庫操作管理；數(shù)據(jù)訪問功能；建立和維護(hù)數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)字典，2020年7月17日星期五，37，模式，內(nèi)部模式，1.3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，2020年7月17日星期五，38，圖像1，兩層圖像：外部模式/模式圖像/內(nèi)部模式圖像，數(shù)據(jù)庫的映射功能和數(shù)據(jù)獨(dú)立性，模式，圖像N，模式星期五，2020年7月17日星期五，39，1.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念模型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)物理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作和維護(hù)，星期五例1-4學(xué)生選課管理系統(tǒng)小王是大學(xué)計(jì)算機(jī)系的學(xué)生，那天他上網(wǎng)了。 進(jìn)入學(xué)校的選課管理