[工学]dbch1数据库系统基本概念课件.ppt

1、 email：选用教材：数据库系统原理及应用教程选用教材：数据库系统原理及应用教程 苗雪兰苗雪兰授课学时：授课学时：32（实际课时（实际课时28）实验学时：实验学时：32（28）上机环境：上机环境：SQL Server 2000课程简介课程简介参参考考书书籍籍数据库原理与应用陆惠娟科学出版社 定价33元 数数 据据 库库 系系 统统 概概 论论 （第三版）（第三版）萨师煊萨师煊 王珊王珊高等教育出版社高等教育出版社 定价定价25.10 元元 SQL Server 2000基础与提高基础与提高 飞思科技产品研发中心飞思科技产品研发中心 编著编著电子工业出版社电子工业出版社 定价：定价：55.00

2、元元SQL Server 2000 数据库教程数据库教程唐学忠电子工业出版社电子工业出版社 定价定价28.00 元元参参考考书书籍籍 听课听课 （启发式、讨论式）（启发式、讨论式）读书读书 （预习、复习）（预习、复习）实践实践 （上机练习）（上机练习）学习方式注意课堂纪律注意课堂纪律不得无故缺课不得无故缺课按时完成作业按时完成作业上课关闭手机上课关闭手机按时上机认真完成实验任按时上机认真完成实验任务务谢谢请大家合作谢谢请大家合作！基本要求基本要求考试性质：考查考试性质：考查考试形式：开卷考试形式：开卷评分方法：评分方法：平时20%（作业、出勤、平时表现、学习态度）实验20%考试60%课程考试与

3、评分方法课程考试与评分方法 当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领信息技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领域中有着广泛的应用。对信息进行收集、组织、存域中有着广泛的应用。对信息进行收集、组织、存储、加工、传播、管理和使用都以数据库为基础，储、加工、传播、管理和使用都以数据库为基础，利用数据库可以为各种用户提供及时的、准确的、利用数据库可以为各种用户提供及时的、准确的、相关的信息，满足这些用户的各种不同的需要。相关的信息，满足这些用户的各种不同的需要。数据库技术研究的问题是：如何科学地组织和数据库技术研究的

4、问题是：如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广存储数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广泛、更安全地共享数据。泛、更安全地共享数据。数据库应用例数据库应用例1 如航空售票系统，包括的数据项：如航空售票系统，包括的数据项：1）座位预定信息：座位分配、座位确认等）座位预定信息：座位分配、座位确认等2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间等。地、起飞时间、到达时间等。3）机票信息：票价、折扣、有无等。）机票信息：票价、折扣、有无等。系统工作：系统工作：1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定

5、地的航班，）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班，是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。2）更新：登记航班、分配座位等）更新：登记航班、分配座位等3）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。一个图书馆管理系统应该有哪些功能？一个图书馆管理系统应该有哪些功能？借阅者的信息借阅者的信息书的存储信息书的存储信息借出情况借出情况归还情况归还情况等等等等n第第1 1章章 数据库系统基本概念数据库系统基本概念n第第7 7章章 关系数据库理论关系数据库理论n第第3 3章章 数据库设计方法数据库设计方法n

6、第第6章章 SQL Server关系数据库管理系统关系数据库管理系统n第第8章章 SQL Server 2000数据库保护技术数据库保护技术n第第5 5章章 关系数据库的标准语言关系数据库的标准语言n第第4 4章章 关系数据库关系数据库数据库实用技术数据库实用技术数据库基础理论数据库基础理论n第第2 2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型定义：定义：信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状态的反映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的态的反映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的数据，但这种数据形式对接收者来说是有意义的，而数据，但这种数据形式对接

7、收者来说是有意义的，而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。信息就是新的、有用的事实和知识信息就是新的、有用的事实和知识。如“未来5年海湾国家将投资中国2500亿美圆，部分涉足房地产”对接受者有意义，使接受者据此作出对接受者有意义，使接受者据此作出决策。决策。信息具有四个基本特征：信息具有四个基本特征：1)信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；2)信息是有用的，它是人们活动的必需知识；信息是有用的，它是人们活动的必需知识；3)信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信信息能够在空间和时间上

8、被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；息通信，在时间上传递信息称为信息存储；4)信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释。涵，是对数据的语义解释。如上例中的数据如上例中的数据5，2500亿被赋予了特定的语义，它亿被赋予了特定的语义，它们就具有了传递信息的功能。们就具有了传递信息的功能。1.1.2 数据管理与数据库数据管理与数据库 围绕着数据所做的工作均称为数据处理。数据处理是指对数围绕着数据所做的

9、工作均称为数据处理。数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。数据处理分为数据处理分为3类：类：1)数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据；在需要的时候能够提供数据；2)数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会得数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；3)数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改

10、变数数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。1.数据处理（数据处理（Data Processing）及分类）及分类可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：信息信息=数据数据+数据处理数据处理 数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。“信息处理信息处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。数据库数据库(DataBase(DataBase)数据库指长期存储

11、在计算机内有组织的、数据库指长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，是与应用彼此独立的、以一定的组织方式存储在一起述和存储，是与应用彼此独立的、以一定的组织方式存储在一起的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用户共享的的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用户共享的。数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系）是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、

12、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。行控制的功能。目前流行的数据库管理系统：目前流行的数据库管理系统：大型数据库系统：大型数据库系统：Oracle,Sybase,Informix,DB2,SQLServer2000等等微机上的数据库系统：微机上的数据库系统：FoxBase,FoxPro,FoxPro for Windows,Visual FoxPro,Access等等3.信息管理系统（信息管理系统（Management Information System）及特点）及特点1)信息管理系统是以数据库技

13、术为基础的。信息管理系统是以数据库技术为基础的。2)信息管理系统一般采用功能选单方式控制程序。信息管理系统一般采用功能选单方式控制程序。3)信息管理系统的功能模块大致相同。信息管理系统的功能模块大致相同。数据输入、修改、删除、查询、统计、打印报表数据输入、修改、删除、查询、统计、打印报表2.信息系统（信息系统（Information System）及分类）及分类凡输入和输出的内容是信息的系统都称为信息系统。凡输入和输出的内容是信息的系统都称为信息系统。一个信息系统应携带有足够的信息量。一个信息系统应携带有足够的信息量。信息系统可以被划分为信息传递系统、信息处理系统和信息管信息系统可以被划分为信

14、息传递系统、信息处理系统和信息管理系统。理系统。4.数据库系统（数据库系统（Database System）使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。数据库系统主要为信息管理系统。一个数据系统。数据库系统主要为信息管理系统。一个数据库系统应由计算机硬件、操作系统、数据库数据库库系统应由计算机硬件、操作系统、数据库数据库管理系统、应用软件和数据库管理员等管理系统、应用软件和数据库管理员等5部分构成。部分构成。数据库应用系统数据库系统 数据库管理系统操作系统硬件数据库管理员 数据库技术数据库技术数据库技术产生于数据库技术产生于2020世纪世纪6060年代

15、末年代末7070年代初，年代初，其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术主要其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是计算机数据管理技术发展的新研究如何存储、使用和管理数据，是计算机数据管理技术发展的新阶段。阶段。数据库技术的应用及特点 20世纪60年代中期，解决文件处理系统问题的；20世纪70年代关系模型诞生，1979的dBase II将数据库技术移植到个 人计算机上；20世纪80年代中期到后期，形成的客户机/服务器数据库结构；数据库技术Internet技术的结合。1.21.2数据库技术及发展数据库技术及发展1.2 数据库技术的发

16、展 数据库技术发展的重要标志数据库技术发展的重要标志数据管理的发展数据管理的发展(数据管理：如何对数据分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题)。数据管理技术主要经历了四个阶段：数据管理技术主要经历了四个阶段：v 人工管理阶段人工管理阶段v 文件系统阶段文件系统阶段 v 数据库系统阶段数据库系统阶段 v 高级数据库系统阶段。高级数据库系统阶段。1.2.1 人工管理阶段（50年代中期前）1 1、背景、背景 计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单；计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单；外存为顺序存取设备：磁带、卡片、纸带；外存为顺序存取设备：磁带、卡片、纸带；没有操作系统

17、，没有管理数据软件：用户用机器指令编没有操作系统，没有管理数据软件：用户用机器指令编 码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由 用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作；数用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作；数 据处理方式是批处理。据处理方式是批处理。2 特点 数据不保存数据不保存 ：一组数据对应于一个应用程序，一组数据对应于一个应用程序，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。在进行应用程序与其处理的数据结合成一个整体。在进行计算时，系统将应用程序与数据一起装入，用完后计算时，系统将应用程序与数据一起装入，用完后就将它们撤销

18、，释放被占用的数据空间与程序空间。就将它们撤销，释放被占用的数据空间与程序空间。没有软件对数据进行管理：程序员不仅要规定数没有软件对数据进行管理：程序员不仅要规定数据的逻辑结构，还要在程序中设计物理结构，如存据的逻辑结构，还要在程序中设计物理结构，如存储结构、存取方法、输入输出方式等。储结构、存取方法、输入输出方式等。没有文件概念：数据的组织方法由应用程序开发没有文件概念：数据的组织方法由应用程序开发人员自行设计和安排。人员自行设计和安排。数据面向应用：数据面向应用：如果两个应用程序使用相同的如果两个应用程序使用相同的数据，也必须各自定义自己的数据存储和存取方式，数据，也必须各自定义自己的数据

19、存储和存取方式，不能共享相同的数据定义，程序和程序之间大量的不能共享相同的数据定义，程序和程序之间大量的相同数据的冗余。相同数据的冗余。访问访问访问数据1数据2数据n操作员甲操作员乙操作员丙人工管理阶段人工管理阶段3.人工数据管理模型人工数据管理模型1.2.2 文件系统阶段（50年代后60年代中）1 1、背景、背景 计算机不但用于科学计算，还用于管理;外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备;有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统;处理方式上不仅 有了文件批处理，而且能够联机实时处理。2 2、特点、特点n 数据能够长期保存在磁盘上数据能够长期保存在磁盘上n 有了提供文件与程序之间进行存取方法转换的软

20、件有了提供文件与程序之间进行存取方法转换的软件n文件形式的多样化文件形式的多样化 (索引文件、链接文件、直接存取文件索引文件、链接文件、直接存取文件)n数据存取以记录为单位数据存取以记录为单位文件1文件2文件n文件管理系统程序程序1程序程序2程序程序n文件系统阶段文件系统阶段3.文件数据管理模型文件数据管理模型4 4、文件系统的缺陷、文件系统的缺陷 数据冗余度大数据冗余度大;数据联系弱数据联系弱;不一致性不一致性;数据和程序缺乏独立性数据和程序缺乏独立性;补贴补贴系别系别姓名姓名学号学号劳资科劳资科住址住址系别系别性别性别姓名姓名学号学号房产科房产科学位学位学分学分系别系别姓名姓名学号学号学籍

21、科学籍科学位学位出身出身年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名 学号学号人事科人事科 1、背景v 计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）；v 外存有了大容量磁盘，光盘；v 软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低；1968年IBM公司的商品化软件IMS的诞生。美国数据库系统语言协会CODASYL下属的数据库任务组DBTG的讨论报告。1970年IBM公司的研究员E.F.Codd发表的关于数据库关系模型的 论文。1.2.3 1.2.3 数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代后期至年代后期至7070年代）年代）

22、数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点:数据冗余度小是指重复的数据少。减少冗余数据可以节约存数据冗余度小是指重复的数据少。减少冗余数据可以节约存储空间、避免数据的不一致问题、避免数据统计错误。储空间、避免数据的不一致问题、避免数据统计错误。(1)数据的物理独立性（数据的物理独立性（Physical Data Independence）(2)数据的逻辑独立性（数据的逻辑独立性（Logical Data Independence）学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补贴学籍科房产科人事科劳资科数据库中的数据是结构化的数据库中的数据是结构化的;数据冗余度小，

23、共享性高数据冗余度小，共享性高;较高的数据和程序独立性较高的数据和程序独立性;数据库为用户提供了方便的接口数据库为用户提供了方便的接口;数据的最小存取单位是数据项数据的最小存取单位是数据项;数据库系统数据管理模型数据库系统数据管理模型数据1统一存取数据2数据n程序2程序1程序n数据库管理数据库管理系统系统DBMS3 3、数据库系统数据管理模型、数据库系统数据管理模型1.2.4 1.2.4 高级数据库系统阶段的应用与发展（高级数据库系统阶段的应用与发展（8080年代以后年代以后）三种常用的数据库技术：三种常用的数据库技术：n客户机客户机/服务器结构的数据库技术服务器结构的数据库技术 数据库服务器

24、应用服务器各种应用的组件库用户认证系统各种应用界面www服务器n分布式数据库系统分布式数据库系统 分布式数据库系统是由一组数据组成，这些数据物理上分布分布式数据库系统是由一组数据组成，这些数据物理上分布在计算机网络的不同结点，逻辑上则属于同一个系统。在计算机网络的不同结点，逻辑上则属于同一个系统。网络网络分布式分布式DBMS分布式分布式DBMS分布式分布式DBMSBCD分布式分布式DBMS分布式DBMSAEn 并行数据库系统并行数据库系统 并行数据库系统可以作为服务器面向多个客户机进行服务；并行数据库系统可以作为服务器面向多个客户机进行服务；由通过高速互连网络连接在一起的多个由通过高速互连网络

25、连接在一起的多个CPU、存储器和磁、存储器和磁 盘组成；盘组成；查询大数据量；查询大数据量；处理大数量的事务；处理大数量的事务；数据库技术与其它相关技术相结合分布处理技术并行处理技术面向对象技术人工智能技术多媒体技术模糊技术分布式数据库并行数据库对象-关系数据库知识库，主动数据库，演绎数据库多媒体数据库模糊数据库数据库技术 1数据库管理系统软件的研制 数据库管理系统DBMS是数据库系统的基础。DBMS的研制包括研制DBMS本身以及以DBMS为核心的一组相互联系的软件系统。研制的目标是扩大功能、提高性能和提高用户的生产率。2数据库设计 数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下，按照应用的要求，为

26、某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。其中主要的研究方向包括数据库设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据模型和数据建模的研究，计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究，数据库设计规范和标准的研究等。3数据库理论 数据库理论的研究主要集中于关系的规范化理论、关系数据理论等。近年来，随着人工智能与数据库理论的结合以及并行计算机的发展，数据库逻辑演绎和知识推理、并行算法等理论研究，以及演绎数据库系统、知识库系统和数据仓库的研制都已成为新的研究方向。数据库系统的组成 数据库系统（数据库系统（DBS）是一个带有数据库的计算机系统，通常由数据）是一个带有数据库的计算机

27、系统，通常由数据库、硬件、软件和人员四个部分组成。库、硬件、软件和人员四个部分组成。硬件OSDBMS应用开发工具PB,VB,VCDELPHY应用系统用户Oracle,Db2,Sybase,SQL Server,Informix管理员、系统分析员、应用程序员、使用人员 从从来看，来看，分为分为、和和。1 1单用户结构单用户结构 在这种系统中，整个数据库系统（包括应用程序、DBMS、数据）都装在一台计算机上，由一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。2 2主从式结构主从式结构 主从式结构是指一个主机带多个终端的多用户结构。在这种结构中，数据库系统（包括应用程序、DBMS、数据）都集中存放在主机上，

28、所有处理任务都由主机来完成，各个用户通过连接主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源。数据库系统的分类数据库系统的分类 3 3分布式结构分布式结构 分布式结构是指数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同节点上。网络中的每个节点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用；同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用。4 4客户客户/服务器结构服务器结构 主从式数据库系统中的主机和分布式数据库系统中的每个节点机是一个通用计算机，既执行DBMS功能又执行应用程序。随着工作站功能的增强和广泛使用，人们开始把DBMS功能和应用分开，网络中某个（些）节点上的计算

29、机专门用于执行DBMS功能，称为数据库服务器，简称服务器；其他的计算机安装DBMS的外围应用开发工具，支持用户的应用，称为客户机，这就是客户/服务器结构的数据库系统。1.3.3数据库系统的三级模式结构数据库系统的体系结构是数据库系统的总体框架，绝大多数数据库系统在总体框架上都具有三级模式的结构特征，如图：数据库数据库内模式内模式模模 式式外模式外模式2 2外模式外模式3 3外模式外模式1 1应用应用A A应用应用B B应用应用C C应用应用D D应用应用E E外模式外模式/模式映象模式映象内模式内模式/模式映象模式映象 （External Schema）也称子模式或用户模式，是数据库用户（包括

30、应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，一个数据库可以有多个外模式。用SDDL语言描述。Schema)也称为概念模式或逻辑模式，是数据库的总框架，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图，一个数据库只有一个模式。用 DDL描述。也成为存储模式，是数据在数据库内部的表示方式，规定了数据在介质上的物理组织形式和记录寻址方式，定义物理存储块的大小和溢出处理方法。一个数据库只有一个内模式。（DSDL）2 2 数据库的二级映象功能与数据独立性数据库的二级映象功能与数据独立性 一、外模式/模式的映象 模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据

31、的局部逻辑结构。外模式/模式的映象定义某一个外模式和模式之间的对应关系。二、模式/内模式的映象 数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式的映象是唯一的，它定义数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系。终 端外模式模式内模式DBDB应用程序DBMSDBMS系统缓冲区操作系统用户应用程序员数据库管理员与系统分析员数据库系统的不同视图数据库系统的视图数据库三级模式（例）数据库三级模式（例）补贴补贴系别系别姓名姓名学号学号劳资科劳资科住址住址系别系别性别性别姓名姓名学号学号房产科房产科学位学位学分学分系别系别姓名姓名学号学号学籍科学籍科学位学位出身出身年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名 学号学号人事科人事科使用文件处理方式处理数据：使用文件处理方式处理数据：S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE)S(S#,SNAME,ADDRESS,SEX,DEP)学籍科学籍科S(S#,SNAME,CREDIT,DEP,DEGREE)房产科房产科视图视图视图视图模式模式外模式外模式使用数据库处理数据：使用数据库处理数据：