计算机的发展史及发展趋势-精品课件(可编辑)

计算机的发展史及发展趋势精品课件管理信息系统浙江广播电视大学重点课程第四章数据管理一、数据管理概述二、数据库及其管理系统概述三、数据库设计及实现四、数据库技术的发展一、数据管理概述数据管理的发展数据组织的层次数据管理的发展人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段人工管理阶段特点（1）数据不保存（2）应用程序直接管理数据（3）数据不能共享（4）数据不具有独立性文件系统阶段特点（1）数据可以长期保存（2）专门的文件系统管理数据（3）数据具有较低的共享性差，冗余度大（4）数据独立性低数据库系统阶段特点（1）数据结构化（2）数据共享性高，冗余度低，易扩充（3）数据独立性高（4）数据由DBMS统一管理和控制数据组织的层次在管理信息系统中，数据的组织采用“分层”管理的方式进行。在以计算机为主要手段的信息处理中，数据组织一般分为数据项、记录、文件和数据库四个层次。数据项数据项是具有确定逻辑意义（即可描述信息内容）的数据的最小单位。记录记录是具有一定关系的数据项的一个有序集合。文件文件是相关记录的集合。数据库数据库是长期存储在计算机内，有组织的、可共享数据集合。二、数据库及其管理系统概述数据库系统的组成数据库系统的结构数据库系统的组成数据库（DB）是以一定组织方式长期存储在计算机内的、独立于应用并可被多用户、多应用程序共享的数据集合。数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统是位于操作系统与用户之间的一层数据管理软件。数据库的建立、运行和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制。数据库系统（DBS）是指引进数据库技术后的计算机系统。数据库系统一般由支持数据库运行的软硬件、数据库、数据库管理系统、数据库管理员和用户等部分组成的。三层模式结构内模式内模式也称为存储模式，它是数据库在物理存储器上具体实现的描述，是数据在数据库内部的表示方法，也是数据物理结构和存储方式的描述。一个数据库只有一个内模式。模式模式也称为逻辑模式或概念模式，是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库系统模式结构的中间层。一个数据库只有一个模式。模式是数据项值的框架。数据库系统模式通常还包含有访问控制、保密定义、完整性检查等方面的内容。外模式外模式也称为子模式或用户模式，它是数据和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，是数据和用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。两层映象功能“外模式/模式”之间的映射这种映射将用户数据库与概念数据库联系起来；实现了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。“模式/内模式”之间的映射这种映射把概念数据库与物理数据库联系起来。模式与内模式的映射使全局逻辑数据独立于物理数据，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。三、数据库设计及实现数据库设计的步骤实体联系模型（ER模型）数据模型的概念及分类关系模型数据库设计的步骤数据库的生命周期分为两个重要的阶段一是数据库的设计阶段，二是数据库的实施阶段。数据库设计的步骤包括用户需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计四个阶段。需求分析阶段需求分析阶段用户需求的收集和分析，结果得到数据字典描述的数据需求和数据流图描述的处理需求。数据流图表达了数据和处理过程的关系。系统中的数据则借助数据字典来描述。数据字典是各类数据描述的集合，它是关于数据库中数据的描述，即元数据，而不是数据本身。概念结构设计阶段概念结构设计阶段通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型，可以用ER图表示。概念模型用于信息世界的建模。概念模型不依赖于某一个DBMS支持的数据模型。概念模型可以转换为计算机上某一DBMS支持的特定数据模型。逻辑结构设计阶段逻辑结构设计阶段将概念模型转换为某个DBMS所支持的数据模型（例如关系模型），并对其进行优化。设计逻辑结构应该选择最适于描述与表达相应概念结构的数据模型，然后选择最合适的DBMS。数据库物理设计阶段数据库物理设计阶段为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）。根据DBMS特点和处理的需要，进行物理存储安排，设计索引，形成数据库内模式。数据库实施阶段数据库实施阶段运用DBMS提供的数据语言（例如SQL）及其宿主语言（例如C），根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。数据库实施主要包括以下工作用DDL定义数据库结构、组织数据入库、编制与调试应用程序、数据库试运行数据库运行和维护阶段数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。包括数据库的转储和恢复、数据库的安全性、完整性控制、数据库性能的监督、分析和改进、数据库的重组织和重构造。实体联系模型（ER模型）实体联系模型反映的是现实世界中的事物及其相互联系，与此有关的概念有1实体（ENTITY）“实体”是观念世界中描述客观事物的概念。2属性“属性”指实体具有的某种特性。属性用来描述一个实体。3联系现实世界的事物总是存在着这样或那样的联系，这种联系必然要在信息世界中得到反映。ER图在ER图中，用矩形表示实体，实体之间的关系用菱行表示，并用无向边把菱形与有关实体连接起来，在边上表明联系的类型。实体的属性可用椭圆表示，并用无向边把实体与属性连接起来。ER图解题举例请根据以下题意构建一个学生选修课程ER图，学生的属性有学号、姓名、性别、入学日期和系别；课程的属性有课程号、课程名、学分和教师；选课的属性为成绩。解答数据模型的概念一个数据模型应当描述数据对象的三方面的特性即（1）数据结构数据结构是所研究对象类型的集合，这些对象组成数据库。按照数据结构类型的不同，将数据模型划分为层次模型、网状模型和关系模型。（2）数据操纵数据操纵是指对数据库中各种对象实例的操作。（3）数据的完整性约束数据的完整性约束是指在给定的数据模型中，数据及其数据关联所遵守的一组规则。用以保证数据库中数据的正确性、一致性。数据结构、数据操纵和数据的完整性约束组成了数据模型，模型是人们对客观世界的认识和理解，是对客观世界的近似描述，也是建立数据库的基础。目前常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型中。关系模型关系模型的定义有关关系模式的的基本概念ER图到关系模型的转换关系模型的定义关系模型的定义实体和联系均用二维表来表示的数据模型称之为关系模型。有关关系模式的的基本概念关系（RELATION）对应于关系模式的一个具体的表称为关系，又称表（TABLE）。关系模式（RELATIONSCHEME）二维表的表头那一行称为关系模式，又称表的框架或记录类型，是对关系的描述。记录（RECORD）关系中的每一行称为关系的一个记录，又称行（ROW）或元组。属性（ATTRIBUTES）关系中的每一列称为关系的一个属性，又称列（COLUMN）。给每一个属性起一个名称即属性名。域（DOMAIN）关系中的每一属性所对应的取值范围叫属性的变域，简称域。主键（PRIMARYKEY）如果关系模式中的某个或某几个属性组成的属性组能唯一地标识对应于该关系模式的关系中的任何一个记录，这样的属性组为该关系模式及其对应关系的主键。外键（FOREIGNKEY）如果关系R的某一属性组不是该关系本身的主键，而是另一关系的主键，则称该属性组是R的外键。ER图到关系模型的转换实体集到关系的转换将能唯一标识实体的属性填入表的第一列，同时将其他属性依次填入表格。ER联系到关系的转换将与联系相连的各实体主属性（唯一标识各实体）依次填入表，并填上联系自有的属性。ER图到关系模型的转换举例将以下ER图转换成相应的关系解答解答解答学生课程选课MN性别入学日期学号姓名系别课程号教师学分课程名成绩学生课程选课MN性别入学日期学号姓名系别课程号教师学分课程名成绩图学生选课数据库的ER图人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系应用程序1应用程序2应用程序N数据组N数据组2数据组1应用程序1应用程序2应用程序3文件3文件2文件1存取方法文件管理阶段应用程序与数据之间的对应关系用户和应用程序1用户和应用程序2用户和应用程序3数据库管理系统数据库数据库管理阶段应用程序与数据之间的对应关系数据库文件记录数据项张三李司