SQLServer第1章数据库系统概论.ppt

*1 第1章 数据库系统概论 1 *2 本章内容 n1.1 数据管理技术的发展 n1.2 数据库和数据库系统 n1.3 数据模型 n1.4 数据库新技术 2 *3 1.1 数据管理技术的发展 n数据与数据处理 1数据和信息 数据是人们用于记录事物情况的物理符号。 信息是数据中所包含的意义。通俗地讲，信息是经过 加工处理并对人类社会实践和生产活动产生决策影响 的数据。 数据与信息既有区别，又有联系。数据是表示信息的 ，但并非任何数据都能表示信息，信息只是加工处理 后的数据，是数据所表达的内容。 2. 数据处理 数据处理是指将数据转换成信息的过程。它包括对数 据的收集、存储、分类、计算、加工、检索和传输等 一系列活动。 3 *4 1.1 数据管理技术的发展 n数据管理技术 1. 人工管理阶段 程序与数据是一个整体，一个程序中的数据无法被其 他程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数 据。 特点: 程序之间不能共享数据； 程序复杂； 数据量小且无法长期保存； 人工重复输入数据数据不保存。 4 *5 人事管理应用程序教师信息数据组 学生管理应用程序学生信息数据组 教务管理应用程序 课程信息数据组 学生部门 教务部门 人事部门 图1-1 应用程序和数据的依赖关系 5 *6 1.1 数据管理技术的发展 2. 文件管理阶段 20世纪50年代后期至60年代后期,计算机外存储器有了 磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件有了操作系统和文 件系统；程序通过数据文件访问数据。 外存 储器 数据输入 程序 数据输入 程序 数据文件 数据文件 6 *7 外存 储器 特点:多个程序共享数据；易于长期保存数据；程 序代码有所简化；数据冗余（重复）度较大；程序对 数据依赖性较强；人员专业性较强。 查询程序 王强 长沙市五一路10号 1300240731-4874519 01090103 查询程序 例如：数据查询与报表 7 *8 学生部门 教务部门 人事部门 文件系统 教师数据文件 学生数据文件 课程数据文件 人事管理应用程序 学生管理应用程序 教务管理应用程序 图1-2 应用程序和数据文件的关系 8 *9 1.1 数据管理技术的发展 3数据库管理阶段 数据库是在数据库管理系统的集中控制之下，按一定 的组织方式存储起来的、相互关联的数据集合。 特点： 数据真正实现了结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制 9 *10 外 存 储 器 此阶段将数据集中存储在一台计算机上，进行统一 组织和管理。 数 据 库 10 *11 特点：数据结构化并与程序分离；数据集中式管理 ，高度共享；数据冗余度小，具有数据一致性和完整性 控制规则。 外 存 储 器 11 *12 学生部门 教务部门 人事部门 学校 数据库 数据库管理系统 人事管理应用程序 学生管理应用程序 教务管理应用程序 图1-3 应用程序和数据库的关系 12 *13 1.2 数据库和数据库系统 n数据库（DB-Data Base） 数据库是存储在计算机系统中，有组织、结构化的关联数据 集合；以文件方式存储。 硬件 存放数据 库的介质 常见数据库文件扩展名： MDF-SQL Server；MDB-Access ；DBC-VFP（Visual FoxPro） 13 *14 1.2 数据库和数据库系统 n数据库系统的组成 数据库系统(Database System，DBS)是一个计算机应 用系统。它是把有关计算机硬件、软件、数据和人员 组合起来为用户提供信息服务的系统。 数据库系统是由计算机系统、数据库及其描述机构、 数据库管理系统和有关人员组成的具有高度组织性的 总体。 应用程序 数据库 管理员 开发工具 数据库 管理 系统 操作系统 数据库 14 *15 数据库系统的简单结构 应用程序1 应用程序2 应用程序n 数据库管理 系统 （DBMS） 数据库管理 员（DBA） 数据库 基础 15 *16 1.2 数据库和数据库系统 数据库：是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存 储介质上。 DBMS：是管理数据库的系统软件，它实现数据库系统 的各种功能。是数据库系统的核心。 DBA：负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等 工作。 应用程序：指以数据库为基础的应用程序。 相关 人员 数 据 库 用 应 系 统 D B M S OS 硬件 16 *17 1.2 数据库和数据库系统 n数据库的三级模式结构 为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立 性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体 系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构 ，它包括外模式、模式和内模式 。 17 *18 1.2 数据库和数据库系统 外模式 模式（概念模式或逻辑模式） 内模式 18 *19 三级模式结构的一个具体实例 图书 信息 出版社名称字符型20 书名字符型30 作者姓名字符型20 出版日期日期型 作者著书信息 作者姓名字符型20 书名字符型30 出版社出书类型 出版社名称字符型20 书名字符型30 类型字符型1 作者 作品 出版社 数据文件数据文件数据文件 索引文件索引文件索引文件 作者 作品 出版社 作者编号字符型5书号字符型6出版社编号字符型5 作者姓名字符型20书名字符型30出版社名称字符型20 通信地址字符型50类型字符型1城市字符型10 邮编字符型6价格货币 电话字符型11出版日期日期型 外模式 模 式 内模式 19 *20 1.2 数据库和数据库系统 n数据库系统的优点 数据共享 减少数据冗余 具有较高的数据独立性 增强了数据安全性和完整性保护 20 *21 1.3 数据模型 n现实世界的数据描述 1. 数据处理的3个阶段 现实世界 信息世界 机器世界 图1-5 数据处理的三个阶段 抽象 转换 21 *22 1.3 数据模型 2. 实体 是客观事物的真实反映。可以是实际存在的对象、抽 象概念或事件。 （1）属性 将事物特性称为实体属性。 例如，为描述一个职工，可能涉及如下属性：编号、 姓名、性别、出生日期和职称。 例如： 22 *23 1.3 数据模型 （2）实体型和实体值 实体型就是实体的结构描述，通常是实体名和属性名 的集合；具有相同属性的实体，有相同的实体型。实 体值是一个具体的实体，是属性值的集合。 例如，教师实体型是： 教师(编号、姓名、性别、出生日期、职称、基本工资 、研究方向) 教师“李亦光”的实体值是： (15031，李亦光，男，09/21/65，教授，678，数据库 技术) 23 *24 1.3 数据模型 （3）属性型和属性值 属性型就是属性名及其取值类型，属性值就是属性在 其值域中所取的具体值。 例如：“103601”是编号值；“李晓光”是姓名值；“1” 是性别值 。 (4)实体集 性质相同的同类实体的集合称为实体集。 如一个系的教师。 24 *25 1.3 数据模型 3实体间的联系 实体之间的对应关系称为联系，它反映了现实世界事 物之间的相互关联。 联系的类型： 一对一联系 记为1 ：1。 (如学校与校长间的联系) 一对多联系 记为：n。 (如宿舍房间与学生的联系 ) 多对多联系 记为m ：n。 （如一个教师可以教授多个学生，而一个学生又可 以受教于多个教师） 25 *26 1.3 数据模型 厂长 工厂 任职 1 1 (a) 公司 职员 就职 1 n (b) 读者 图书 借阅 m n (c) 图1-6 实体间的联系 26 *27 4. 概念模型 概念模型是反映实体之间联系的模型。E -R模型:描述现实世界的概念模型。 & 实体：用矩形框表示，框内写入 实体名。 & 属性：用椭圆形表示，属性的名 称记入椭圆形内。 & 联系：用菱形框表示实体间的相 互关系，框内注明联系的名称。 学生 学号 学生与课程 间的联系 1.3 数据模型 27 *28 1.3 数据模型 mn 借阅 姓名借书证 号 职称出版社 书号 定价 书名 作者 借书日 期 读者 图书 所在学 院 图1-7 图书借阅系统中的E-R模型 28 *29 1.3 数据模型 n 数据模型 概念模型只是将现实世界的客观对象抽象为某种 信息结构，这种信息结构并不依赖于具体的计算机系 统，而对应于数据世界的模型则由数据模型描述，数 据模型是数据库中实体之间联系的抽象描述即数据结 构。 数据 模型 数据世界 记录,数据项 信息世界 实体,属性 常见的数据模型：层次数据模型、网状数据模型、关系数据 模型。29 *30 树叶 树 枝 根 通过树形结构表示实体及联系。如描述学校管理机构。每 个结点表示一个实体（型），箭头表示实体（型）间的联系（ 由父到子）。 （1） 层次数据模型 30 *31 非根 根 层次数据模型主要特点：有且仅有一个根结点；每个非根结点 有且仅有一个父(直接上层)结点。它最适合表示实体的一对多 联系。 31 *32 根 多个父 结点 通过网状结构表示实体及联系。“网”中每个结点表示一个 实体(型)，结点之间箭头表示实体(型)间的联系。 网状数据模型主要特点：网状数据模型可能有多个根结点 ，某些非根结点可能有多个父结点，适合表示实体的多对多联 系。 （2） 网状数据模型 32 *33 层次与网状模型优缺点: 优点:能直观、形象地描述实体及其联系，易于被 人们所理解和掌握 。 缺点:数据结构较复杂，存储数据需要更多的链 接指针；在检索数据时，需要考虑数据的存储路径； 在插入或删除数据时，涉及到调整链接指针。 33 *34 关系模型与层次模型和网状模型相比有着本质的差别， 它是用二维表格来表示实体及其相互之间的联系。 （3）关系数据模型 编号姓名性别婚否出生日期职称基本工资简历 23101张伶俐女已婚09/24/56教授1380 23102罗稼宛男已婚11/27/73讲师560 23103黎达仁男未婚12/23/81助教450 23104顾高粲男已婚01/27/63副教授970 23105黄丹秋女未婚07/15/79助教480 表1-1 教师关系 34 *35 一个关系就是没有重复行和重复列的二维表，二维表 的每一行在关系中称为元组，每一列在关系中称为属性。 学生关系的每一行代表一个学生的记录，每一列代表学生 记录的一个字段。属性个数（n）称为关系的元。 属性信息 值的集合 9元关系 35 *36 1.4 数据库新技术 n分布式数据库 分布式数据库系统是地理上分布在计算机网络的不同 结点，逻辑上属于同一系统的数据库系统。 分布式数据库的主要特点是： 数据是分布的 数据是逻辑相关的 结点的自治性 36 *37 图1-10 一个分布式数据库应用系统实例 全国票务中心 37 *38 1.4 数据库新技术 n多媒体数据库 能存储和管理多种媒体的数据库称为多媒体数据库。 多媒体数据库对数据库管理系统的功能要求： 要求数据库管理系统能方便地描述和处理具 有内部层次结构的数据。 要求数据库管理系统提供由用户定义的新的 数据类型和相应操作的功能。 要求数据库管理系统能够提供更灵活的定义 和修改模式的能力。 要求数据库管理系统提供对多媒体信息管理 中特殊的事务管理与版本控制能力。 38 *39 1.4 数据库新技术 n工程数据库 所谓工程数据 库是指在工程 设计中，主要 是CAD（计算 机辅助设计） /CAM（计算 机辅助制造） 中所用到的数 据库。由于在 工程中的环境 和要求不同， 工程数据库与 传统的信息管 理中用到的数 据库有着很大 的区别。 应用程序 方法库图形系统 DBMS 数据库 图1-11 工程数据库的应用环境 39 *40 1.4 数据库新技术 n面向对象数据库 面向对象数据库系统(Object-Oriented Database System，OODBS)是将面向对象的模型、方法和机制 ，与先进的数据库技术有机地结合而形成的新型数据 库系统。 它从关系模型中脱离出来，强调在数据库框架中发展 类型、数据抽象、继承和持久性。 40 *41 1.4 数据库新技术 n数据仓库技术 数据仓库、OLAP和数据挖掘是作为三种独立的信息 处理技术出现的。数据仓库用于数据的存储和组织， OLAP集中于数据的分析，数据挖掘则致力于知识的 自动发现。它们都可以分别应用到信息系统的设计和 实现中，以提高相应部分的处理能力。 41 *42 本章小结 (1)关于数据库的几个概念：数据库是存储在计算机内的有结构 的数据集合；数据库管理系统是一个软件，用以维护数据库、接 受并完成用户对数据库的一切操作；数据库系统指由硬件设备