《数据库应用》全套PPT电子课件教案-第一章（数据库系统概述） .ppt

1,数据库应用,共29,2,前言,为什么要学数据库应用？ 我们身边有哪些数据库应用？ 学好数据库有什么作用？ 学过这门课能达到什么能力 ？,共29,3,本章要点,1.理解数据和信息的概念与其区别。 2.了解数据库管理技术的发展的各个阶段及每个阶段的特点，其中重点是数据库系统阶段。初步了解数据库系统。 3.初步理解掌握本章提到的有关数据库的专业术语，为后面各章的学习打下好的基础。 4.理解数据库中数据模型的概念。 5.理解掌握三种模式结构、两层映像结构和数据独立性。,共29,4,1.1.1 数据与信息,信息：是关于客观事实的可通讯的知识。 首先，信息是客观世界各种事物变化和特征的反映。 其次，信息是可以通讯的 。 再者，信息可以形成知识。,共29,5,凡事计算机中用来描述事物的记录，通称为数据。 注意：这里所说的数据，不仅是指数字，还包括文字、图形、图像、动画、声音等等。 联系与区别： 数据实际上是记录下来的被鉴别的符号，它本身并没有意义；信息是对数据的解释，是对数据语义的解释；数据经过处理过后仍然是数据，只有经过解释才有意义，才能称为信息。可以说，信息是经过加工以后，并对客观世界产生影响的数据。,共29,6,1.1.2 数据密集型应用的特点,数据密集型的应用也就是说的以数据为中心的应用，它具有如下三个特点： 涉及的数据量大 数据一般长期保存 数据共享,共29,7,1.2 数据库管理技术的发展,数据处理：是指从某些已知的数据出发，推导加工出一些新的数据，也即对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的综合。其目的是从大量的原始的数据中抽取，推导出人们有价值的信息，以作为行动和决策的依据。 数据管理：是指如何对数据进行分类组织储存检索及维护。 在应用需求的推动下，在计算机硬件、软件发展的基础上，数据管理技术不断完善，发展经历了人工管理、文件系统、数据库阶段。,共29,8,1.2.1人工管理阶段 （50年代中期以前）,计算机主要用于科学计算，其他工作还没有展开。外部存储器只有磁带、卡片和纸带等，还没有磁盘等字节存取存储设备。软件只有汇编语言，尚无数据管理方面的软件。数据处理的方式基本上是批处理。,人工管理阶段的特征,共29,9,人工管理阶段的数据管理有下列弊端： 数据不保存在计算机内 没有专用的软件对数据进行管理 只有程序的概念，没有文件的概念 数据面向应用、程序,共29,10,1.2.2文件管理阶段（50年代后期至60年代中期）,计算机不仅用于科学计算，还用于信息管理。外部存储器已有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备。软件领域出现了高级语言和操作系统。操作系统中的文件系统是专门管理外存的数据管理软件。数据处理的方式有批处理，也有联机实时处理。,共29,11,随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加，文件系统阶段的数据管理有以下弊端： 数据共享性差，冗余度大 数据孤立，数据间的联系弱 安全性问题 并发访问异常,共29,12,1.2.3数据库管理阶段 （60年代以后）,计算机应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加；硬件方面出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量数据成为可能；硬件价格下降，而软件价格上升，使开发和维护系统软件的成本增加；文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的需要。为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。,共29,13,数据库系统的特点如下： 数据的结构化 数据共享性好 数据的独立性好 有统一的数据控制功能 举例,共29,14,数据库系统阶段例子,共29,15,1.3 有关数据库的基本用语,数据：用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体表现形式。数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，其表现形式不仅包括数字和文字，还包括图形、图像、声音等。 数据库：按照一定的数据模型组织的，长期储存在计算机内，可为多个用户共享的数据的聚集。,共29,16,数据库管理系统（dbms）：位于用户与操作系统（os）之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问db的方法，在建立、运用和维护数据库时由数据库管理系统统一管理、统一控制。 数据库系统：在计算机系统中引入数据库后构成的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。,共29,17,1.4 数据模型,数据模型：人们对现实世界的数据特征的抽象，是一种对客观事务抽象化的表现形式。 它应满足三方面的要求： 第一，数据模型要求较真实地模拟现实世界；第二，数据模型要容易为人理解；第三，数据模型要便于在计算机上实现。即它要满足真实性、易理解、易实现的三方面的要求。,共29,18,1.4.2 数据模型的组成要素,数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三要素组成。 数据结构是对系统静态特性的描述，是所研究对象的集合。它们包括两类，一类是与数据类型、内容、性质有关的对象。一类是与数据之间联系有关的对象 。,共29,19,数据操作是对系统动态特性的描述，是对各种对象实例允许执行的操作的集合。数据操作主要分更新和检索两大类，更新包括插入、删除、修改。两类通称为增、删、改、查。数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则（如优先级）以及实现操作的语言。,共29,20,数据的约束条件是一组完整性规则的集合，由dbms支持的。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，其目的是保证数据的正确性、有效性和相容性。 例如：在学校的数据库中，课程的学分一般是大于0的整数值，学生的考试成绩一般在0100之间等，这些都是对某个列的数据的取值范围进行了限制，其目的是在数据库中存储正确的、有意义的数据。,共29,21,1.5 数据库系统的体系结构,数据库系统的体系结构从不同的角度可有不同的划分方式。从数据库关系系统的角度来看，数据库系统通常采用三级模式结构，从外到内依次为外模式、模式和内模式。 数据库的三层结构是数据的三个抽象级别，用户只要抽象地处理数据，而不必关系数据在计算机中如何表示和存储。为了实现三个抽象级别的联系和转换，数据库管理系统在三层结构之间提供了两层映象：外模式模式映象和模式内模式映象。,共29,22,1.5.1 数据库系统的三级模式结构,1.外模式 又称为用户模式，是数据库用户和数据库系统的接口，是数据库用户的数据视图，是数据库用户可以看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 一个数据库通常都有多个外模式。一个应用程序只能使用一个外模式，但同一外模式可为多个应用程序所用。不同用户需求不同，看待数据的方式也可以不同。 例如：民航售票系统包括处理航班程序和处理旅客程序。,共29,23,2.模式,又称为逻辑模式或者概念模式。是所有数据库用户的公共数据视图，是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述。 一个数据库只有一个模式。其中概念模式可以用实体-联系模型来描述，逻辑模式以某种数据模型（比如关系模型）为基础，综合考虑所有用户的需求，并将其形成全局逻辑结构。模式不但要描述数据库数据的逻辑结构，还要描述数据之间的联系、数据的完整性、安全性要求。,共29,24,3.内模式,又称为存储模式，是数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。 一个数据库只有一个内模式。内模式描述记录的存储方式、索引的组织方式、数据是否进行压缩、是否加密等。内模式并不涉及物理记录，也不涉及硬件设备。,共29,25,1.5.2 两层模式映象,为了实现三级模式结构，dbms在三层结构之间提供了两层映像；外模式模式映像和模式/内模式映像。 所谓映像就是一种对应规则，说明映像双方如何进行转换。三级模式间的两层映像保证数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。,共29,26,1.外模式模式,外模式模式映像定义了各外模式和模式之间的对应关系，它把描述局部逻辑结构的外模式与描述全局逻辑结构的模式联系起来。 当模式改变时，数据库管理员只要对各个外模式/模式映像做相应的改变，使外模式保持不变，则以外模式为依据的应用程序不受影响，从而保证了数据与程序之间的逻辑独立性，也就是数据的逻辑独立性。 逻辑独立性指当总体逻辑结构改变时，通过对映像的相应改变而保持局部逻辑结构不变，从而应用程序也可以不必改变 。,共29,27,2.模式/内模式,模式/内模式映像定义全局的逻辑结构与描述物理结构的内模式的对应关系。 模式/内模式使惟一的，当内模式改变时，比如存储设备或存储方式有所改变，只要模式/内模式映像做相应的改变，使模式保持不