数据库系统概论第一章.ppt

数据库原理与应用,数据库系统概论 第4版 王 珊 萨师煊,课程地位,计算机70%的应用在于信息处理，信息资源已成为各行各业的重要财富和资源。 数据库技术是信息系统的核心和基础。 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。 数据库课程不仅是计算机类专业的重要课程，也是许多非计算机专业的选修课程。,课程主要内容,数据库的基础知识 SQL语言的使用 数据库设计的规范化 数据库的恢复技术及并发控制,教学内容安排,教学重点 SQL语言 数据库设计 实验环节（8次实验） SQL Server 2000 数据定义 数据更新 数据查询 数据控制 视图及存储过程 数据库访问控制 数据库设计（综合性设计）,第1章 绪论,数据库系统概述 数据模型 数据库系统结构 数据库系统组成,1.1 数据库系统概述,1、数据库常用术语 数据(Data) 数字、文字、图片、图像、视频、声音等都是数据。 描述事物的符号记录。 数据库(DataBase) 长期储存在计算机内，有组织的，可共享的大量数据的集合。,1.1 数据库系统概述（续）,1、数据库常用术语 数据库管理系统(DBMS) 位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。 主要功能： 数据定义功能 数据的组织、存储和管理 数据操纵功能 数据库的事务管理及运行管理 数据库的建立和维护功能 数据转换及其他功能,1.1 数据库系统概述（续）,1、数据库常用术语 数据库系统(DBS) 是指在计算机系统中引入数据库后的系统。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等构成。,1.1 数据库系统概述（续）,2、数据管理技术的发展 数据库(DataBase)起源于20世纪50年代，当时美国为了战争的需要，把各种情报集中一起，存储在计算机里，称为Information或Database。 1963年，美国Honeywell公司的 IDS系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。 1965年，美国一家火箭公司利用数据存储系统帮助设计了阿波罗登月火箭，推动了数据库技术的产生。 1968年，美国IBM公司推出层次模型的IMS数据库系统。 1969年，美国CODASYL组织的数据库任务组发表关于网状模型的DBTG报告。 1970年，IBM公司的E.F.Codd发表论文提出了关系模型。,1.1 数据库系统概述（续）,2、数据管理技术的发展 人工管理阶段 数据不保存 应用程序管理数据 数据不共享 数据不具有独立性,1.1 数据库系统概述（续）,2、数据管理技术的发展 文件管理阶段 数据可以长期保存 由文件系统管理数据 数据共享性差，冗余度大 数据独立性差,1.1 数据库系统概述（续）,2、数据管理技术的发展 数据库管理阶段 数据结构化 数据共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高（物理独立性、逻辑独立性） 数据由DBMS统一管理和控制 ,成绩表,学生表,课程表,数据结构化,select sname,cname,cj from s,course,cj where s.studentid=cj.studentid and course.courseid=cj.courseid,数据共享,数据独立性,数据库,应用程序,select sname,cname,cj from s,course,cj where s.studentid=cj.studentid and course.courseid=cj.courseid,应用程序不需要知道数据的存储物理位置、如何存储的,物理独立性,应用程序与数据的逻辑结构相对独立,逻辑独立性,1.2 数据模型,1、数据模型 数据模型是对现实世界数据特征的抽象。 数据模型应满足三方面要求： 能比较真实的模拟现实世界 容易为人理解 便于在计算机上实现,1.2 数据模型（续）,2、两类数据模型 概念模型 又称为信息模型。是以用户的观点对数据建模，不依赖于任何计算机系统和DBMS。主要用于数据库设计。 逻辑模型和物理模型 逻辑模型是按计算机系统的观点对数据建模，与具体DBMS相关，用于完成具体的数据库设计。 物理模型是数据在系统内部的表示方式和存取方法，由DBMS负责完成。,1.2 数据模型（续）,3、数据模型的组成要素 数据结构静态特性 描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。 数据操作动态特性 对数据库中各种对象的具体执行操作集合及操作规则，如查询、更新（插入、删除、修改）等。 数据的完整性约束条件 数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，以保证数据的正确、有效、相容。,1.2 数据模型（续）,4、概念模型 概念模型是数据库设计人员进行数据库设计的工具。常用的概念模型工具是实体联系方法（E-R方法）。,1.2 数据模型（续）,实体联系模型 实体(Entity) 客观存在并可相互区别的客观世界事物的集合。如一个学生、一个教师、一门课程。 属性(Attribute) 实体所具有的某一特性称为属性，一个实体可以由若干个属性来刻画。如：学生（姓名、学号、性别）,1.2 数据模型（续）,实体联系模型 码(Key) 唯一标识实体的属性集。如学号。 域(Domain) 属性的取值范围。如性别的域为男、女。,1.2 数据模型（续）,实体联系模型 实体型(Entity Type) 实体名及其属性名集合，用来表示同类实体。如学生(学号，姓名，性别，出生年月，所在院系)。 实体集(Entity Set) 同类型实体的集合。如全体学生就是一个实体集。 联系(Relationship) 事物之间的联系，反映为实体内部或实体之间的联系。,1.2 数据模型（续）,实体联系类型 一对一联系(1:1) 对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然。,1.2 数据模型（续）,实体联系类型 一对多联系(1:N) 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系。,1.2 数据模型（续）,实体联系类型 多对多联系(M:N) 对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有N个实体与之对应，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有M个实体与之联系。,1.2 数据模型（续）,一般，两个以上的实体型之间也存在着一对一、一对多、多对多的联系。 同一个实体集内的各实体之间也存在着一对一、一对多、多对多的联系。,1.2 数据模型（续）,概念模型的建模工具实体联系方法(E-R) 实体型 属性 联系,M N,M N,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 层次模型(Hierarchical Model) 层次模型是用树型结构来表示各类实体以及实体间的联系。 (1)数据结构 有且只有一个结点无父结点，这个结点称为根结点 根以外的其他结点有且只有一个父结点,层次模型的特点：任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子记录值可以脱离父记录值而独立存在。,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 (2)多对多联系在层次模型中的表示 将多对多联系分解成一对多 冗余结点法 虚拟结点法,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 (3)层次模型的数据操作和完整性约束 数据操作：查询、删除、修改、插入 完整性约束：插入操作时，如果没有父结点值就不能插入子结点值；删除操作时，如果删除父结点，则相应的子结点值也被同时删除。,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 (4)层次模型的数据存储 邻接法 链接法 (5)层次模型的优缺点 优点：结构简单，查询效率高，良好的完整性支持 缺点：对于非层次结构的数据表示复杂； 查询必须从顶端(根部)出发；,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 网状模型(Network Model) 用网状结构表示实体和实体之间的联系的数据模型。 (1)数据结构 允许一个以上的结点无父结点 一个结点可以有多于一个的父结点 网状模型中结点之间的联系不是唯一的 (2)网状模型的优缺点 优点：描述方便，存取效率高 缺点：结构复杂，处理复杂,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 关系模型 用关系来表示实体以及实体之间的联系。,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 (1)关系模型的数据结构 关系：一个关系就是一张二维表，每张表有一个表名。 元组：表中的一行称为一个元组。一个元组可表示一个实体或实体之间的联系。 属性：表中的一个列称为关系的一个属性，属性的名称称为属性名。 分量：元组中的一个属性值。,关系,元组,属性,分量,关系模式：对关系的描述，由关系名和属性集合表示。 如：系表（系编号，系名称，系电话号码，系所在地）,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 (2) 关系模型的数据操纵 查询、插入、删除、更新 (3) 关系模型的完整性约束 实体完整性、参照完整性，用户自定义完整性 关系模型操作的特点：集合操作 即操作对象和操作结果都是关系,1.2 数据模型（续）,4、常用数据模型 (4) 关系模型的存储结构 表、索引等 (5) 关系模型的优缺点 优点： 建立在严格数学概念基础上（集合） 概念单一（实体及联系都用关系表示） 存取路径透明，具有更高的数据独立性和安全性 缺点： 查询效率需要优化,1.3 数据库系统的组成,数据库系统的组成： 数据库 数据库管理系统(DBMS)及其开发工具 应用程序 人员 数据库管理员(DBA) 系统分析员和数据库设计人员 应用程序员 用户,1.4 数据库系统结构,1.4 数据库系统结构（续）,1、三级模式结构 外模式（用户模式或子模式） 是数据库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，与具体应用有关。一个数据库可以有多个外模式。 模式（逻辑模式） 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。 内模式（存储模式） 描述数据的存储结构，是对整个数据库的底层表示。,1.4 数据库系统结构（续）,2、二级映像