[工学]数据库原理与应用.ppt

数据库原理与应用,数据库技术概述 关系数据库 关系数据库标准语言SQL 数据库设计 数据库保护 面向对象数据库及对象-关系数据库 C/S数据库和Web数据库 开放的客户端开发及主流数据库产品 数据库管理技术的发展,课程内容,学习每章内容时, 注意搞清基本概念和学习要求。注意了解, 理解和掌握三个层次的要求。 上课时注意听讲，认真做笔记。 每章结束,布置的习题一定要做,这是进一步掌握所学内容的一个重要途径。,学习方法,教材 数据库原理与应用，李红主编，高教出版社。 参考书 数据库系统概论，萨师煊等编著，高教出版社。,参考书,了解并结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的基本概念、原理和方法。 掌握关系数据模型及关系数据语言，能熟练应用SQL语言表达各种数据操作。 掌握E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论和数据库设计方法。,课程目标,第一章 数据库技术概述,本章教学要点： 1信息、数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统。 2数据管理技术发展的阶段及各自特点。 3DBMS工作模式及用户访问DB的过程。 4数据模型和数据模式，数据模型的组成要素。 5.数据库系统的三级模式结构及二级映像、数据独立性。 6常用的四种数据模型：层次模型，网状模型、关系模型和面向对象模型及其优缺点。,1.1 数据库的作用及相关概念,1.1.1 信息与数据,1,1.信息泛指通过各种方式传播的可被感受的数字、文字 图像和声音等符号所表征的某一事物的消息、情 报和知识。是人脑对事物的抽象反映。 信息的特征和作用自己了解 2.数据（Data，D）记录信息的物理符号，是表达和传递 信息的工具。 描述客观事物的所有符号都称为数据。萨师煊书,符号数字、文字、 图形、图像、音频、视频等。,(李明，男，20，1986，江苏，数学系，2006),李明是个大学生，1986年出生，男，江苏人，2006年考入数学系；,1.1 数据库的作用及相关概念,1.1 数据库的作用及相关概念,3.数据与信息的关系,数据是信息的载体；信息是对数据加工的结果，是对数据的解释。,1.1 数据库的作用及相关概念,1.1.2 数据管理与数据库,1,1.数据处理对各种数据进行收集、组织、整理、存储、 加工和传播等一系列活动的总和。 数据管理：收集信息，将信息用数据表示并按类别组织保存，其目的 是在需要的时候为各种应用和数据处理提供数据。 数据加工：对数据进行变换、抽取、运算，通过数据加工会得到更有 用的数据。 数据传播：在空间和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，充分发挥信息的传递作用。 2.数据管理是数据处理的最基本工作，是其核心和基础。 包括三项内容： 组织和保存数据； 数据维护； 提供数据查询和数据统计功能；,1.1 数据库的作用及相关概念,3.数据库（DataBase，DB）是一个按一定方式长期存 储在计算机中的数据集合。 数据库中数据特点是,1.1.3 数据库管理系统和数据库系统 1.DBMS-为数据库的建立、使用和维护而配置的系统软件。 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件， 它为用户或程序提供访问数据库（DB）的方法。,DBMS工作模式,P18 其主要功能为,1.1 数据库的作用及相关概念,2. DBS-运行数据库的计算机系统称为数据库系统。P16 构成,DB：物理数据库和数据字典 DBMS； 数据库开发工具； 应用程序； 数据库管理员； 用户,1.1 数据库的作用及相关概念,数据库（Database）起源于20世纪50年代，当时是美国为了战争的需要，把各种情报集中到一起，存储在计算机里，称为Information Base或Database。 1963年 IDS系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。 20世纪70年代是数据库蓬勃发展时代，网状系统和层次系统占据了整个数据库的商用市场。 20世纪80年代，关系数据库逐渐取代网状系统和层次系统占据了市场。 20世纪90年代，关系数据库成为数据库技术的主流。,补充：数据库的产生和发展,数据不保存 数据由程序各自管理 数据不共享：一组数据对应一个程序 数据不具独立性： 没有文件的概念,存贮结构 存取方法 输入/输出方式,数据的结构发生变化后（物理或逻辑上），程序必须做相应的,特点,A. 手工管理阶段：50年代中期以前。,1.2 数据管理技术的产生与发展,数据管理技术发展的三个阶段,B. 文件系统：50年代后期到60年代中期，由于操作系统中有了文件管理系统，数据处理不仅能够批处理，还能够联机实时处理。,数据可以长期保存，反复使用。,由文件系统管理数据,程序与数据之间有一定的独立性。 文件访问形式多样化。 “数据与文件相对独立，按文件名访问，按记录进行存取。”,特点,数据管理技术发展的三个阶段,1.2 数据管理技术的产生与发展,缺点,数据共享性差：通常由一个文件对应一个程序。 数据冗余度大：由于文件之间缺乏联系；相同的数据常常在不同的文件中重复存贮。 易造成数据的不一致性：由于冗余而在更新时，稍不注意就有可能使同样的数据对象在不同的文件中不一致。 数据独立性差：文件的逻辑结构改变时，应用程序必须改变，同时修改文件结构的定义。 数据间的联系弱：文件之间相互独立，缺乏联系造成的。,数据管理技术发展的三个阶段,1.2 数据管理技术的产生与发展,大容量 高速度 低成本,产生的标志, 68年IBM提出层次模型IMS。 69年美国Codasyl组织提出乐网状模型DBTG。 70年美国IBM公司的EFcodd发表三篇论文， 提出了关系模型。第一个关系数据库是Systemr。,C. 数据库系统阶段：60年代后期，70年代初（68-70年）。 产生的原因： 应用需求（大量的数据处理，数据需共享） 磁盘技术的发展,数据管理技术发展的三个阶段,1.2 数据管理技术的产生与发展, 安全性 完整性 并发控制 数据库恢复,特点,数据结构化：（这是与文件系统的根本区别） 共享性高：数据面向整个系统组织。 冗余度低：用户使用映射的逻辑文件。 独立性高： （物理独立性、逻辑独立性） 方便的用户接口：用户可使用查询语言或编 方式与数据库交互。 数据由DBMS统一管理和控制,数据管理技术发展的三个阶段,1.2 数据管理技术的产生与发展,1.3.1 概述,1.数据模型： (DataModel)是现实世界数据特征的抽象。,1.3 数据模型和数据模式,1.3 数据模型和数据模式,3.数据模型的组成, 数据结构：描述D的类型、内容、性质和D之间的关系， 规定了数据模型的静态特性。最重要的方面。 数据操作：主要操作有查询和更新，规定了数据模型的 动态性。 数据约束：一组完整性规则的集合，保证DB中D的正确 性、有效性和相容性。分通用和特殊。,数据模型的三要素,层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型,4.常用数据模型,1.3 数据模型和数据模式,A. 层次模型,用树型结构表示记录类型及其联系，特点是: 有且仅有一个结点没有父结点，此结点为根结点。 根以外的其他结点有且只有一个父结点。,优点：结构简单、层次分明 指针实现联系，查询效率高 良好的完整性支持 缺点： 只能表示1:n联系，m:n实 现起来复杂 对更新操作有较多限制 层次严格、复杂，操作编程难。,1.3 数据模型和数据模式,B. 网状数据模型,网状模型的结构是结点的连通图，特点是: 允许一个以上结点没有父结点双亲结点 一个结点可以有多个父结点,优点： 指针实现联系，查询效率高 直接描述对象 缺点： 编程困难 操作困难，DDL、DML。,1.3 数据模型和数据模式,C. 关系数据模型由若干关系模式组成的集合。二维数据表结构,优点：严格的数学基础 操作编程简单 存取路径透明 数据独立性高；安全保密性好 面向集合操作 缺点：查询效率低。,属性,元组,列,行,1.3 数据模型和数据模式,D. 面向对象模型OO数据模型，是面向对象程序设计 方法和数据库技术结合的产物。 特点：封装性、信息隐匿性、持久性、数据模型的 可扩充性、代码共享和软件重用性等。,第六章详细内容,1.3 数据模型和数据模式,5. 数据模式的概念： 是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。 模式反映的是数据库中数据的结构及其联系。 1数据库系统的三级模式结构 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式 、 模式、 内模式三级构成。,1.3 数据模型和数据模式,数据库系统的三级模式结构,1.3 数据模型和数据模式,概念模式：简称模式，又称数据库模式、逻辑模式。是数据库 中全体数据的整体逻辑结构和特征的描述。 （唯一） 注意：一个数据库只有一个模式，是三级模式结构的中间层。 DBMS提供子模式描述语言（DDL）来严格地定义子模式。,1.3 数据模型和数据模式,外模式（External Schema）（不唯一）又称子模式、用户模式,它是数据库用户（包括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，是数据库用户的数据视图，是用户与数据库系统之间的接口。 外模式通常是模式的子集。一个数据库可以有多个外模式。如果不同的用户在应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求等方面存在差异，则其外模式描述就是不同的。即使对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同。 设置外模式方便用户使用，简化用户接口；保证数据的独立性；有利于数据共享；保证数据库安全性：每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。,1.3 数据模型和数据模式,内模式（Internal Schema）,也称存储模式（Storage Schema），一个数据库只有一个内模式。它是数据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。 例如，记录的存储方式是顺序存储、按照B树结构存储、还是按Hash方法存储；索引按照什么方式组织；数据是否压缩存储，是否加密；数据的存储记录结构有何规定等。 DBMS提供内模式描述语言（内模式DDL，或存储模式DDL）来严格地定义内模式。,1.3 数据模型和数据模式,2二级映像：一种对应规则，指出映像双方是如何进行转换的,注意：模式与外模式是 一对多的关系； 内模式与模式是 一对一的关系；,1.3 数据模型和数据模式,3 两