数据库系统及其应用.ppt

第六章 数据库系统及其应用,制作人 马泽宇 张成浩 于汉霖 李宏斌 王杉杉 李清兰 田册,数据库系统及其应用,6.1.1数据库系统的基本概念,-26 张成浩,6.1.1数据库系统的定义,数据库系统是由数据库（data base,DB）、数据库管理系统（data base management system,DBMS）、数据库管理员（data base administrator,DBA）、数据库应用程序以及用户5个部分组成的系统。 （1）数据库 数据库是统一管理的相关数据的集合。 （2）数据库管理系统 数据库管理系统是对数据库进行管理的软件，使数据库系统的核心。 （3） 数据库管理员 数据库管理员是对数据库进行规划、设计、协调、维护和管理的工作人员。 （4） 数据库应用程序 数据库应用程序是使用数据库语言开发的、能够满足数据处理需求的应用程序。,6.1.2数据管理技术的发展,1.人工管理阶段 2.文件系统阶段 3.数据库阶段 4.高级数据库阶段,6.1.3数据库系统的体系结构,1.外模式 外模式是应用程序与数据库系统之间的接口，表示应用程序所需要的那部分数据库结构的描述，是概念模式的逻辑子集。 2.内模式 内模式是数据库内部数据存储结构的描述，即物理描述。 3.概念模式 4.外模式/概念模式映像 5.概念模式/内模式映像,1.数据库管理系统的功能 （1）数据库定义功能 （2）数据库操控功能 （3）数据库事务管理功能 （4）数据库维护功能 （5）其他功能 2.数据库管理系统的类型 （1）层次型数据库 （2）网状型数据库 3.数据库管理系统的构成 （1）应用层 （2）语言处理层 （3）数据存取层 （4）数据存储层,6.1.4数据库管理系统,第一节已结束 谢谢大家,6.2结构化查询语言SQL概述,6.2.1 SQL的产生与发展 6.2.2 SQL的特点 6.2.3 SQL的功能,-02 于汉霖,导 语,SQL结构化查询语言（structure query language)的英文缩写，它是基于关系运算理论的数据库语言。 本节主要介绍SQL的产生、发展、特点及功能的基本观念。,6.2.1 SQL的产生与发展,SQL是于1974年由Byce和Chamberlin首先提出，并在IBM公司研制的关系数据库管理系统SYSTEM-R上实现。 从1982年开始，美国国家标准局（ANSI）即着手进行SQL的标准化工作。 1986年10月，ASNI的数据库委员会X3H2批准了将SQL作为关系数据库语言的美国标准，并公布了第一个SQL标准版本。 1987年6月，国际标准化组织（ISO）也作出了同样决定，这两个标准被称为SQL86。 1989年4月，ISO颁布了SQL89标准，更具完整性。 1992年，ISO又颁布了SQL92（ SQL2），其正式命名为国际数据库语言。 随着SQL标准化工作的不断完善，SQL已从原来比较简单的数据库语言逐步成为比较完善、复杂的数据库语言,6.2.2 SQL的特点,1.功能一体化 2语法结构的统一性 3高度的非过程化 4语言的简洁性,由于SQL语言功能丰富、语言简洁、使用灵活等特点，受到广泛欢迎。,6.2.3 SQL的功能,SQL的功能包括数据定义、数据操纵、数据控制和嵌入功能4个方面,数据定义功能 该功能由SQL、DDL（数据定义语言）实现，包括定义基本表、视图和索引。 数据操纵功能 该功能由SQL、DML（数据操纵语言)实现 ，主要包括数据查询和数据更新两大类操作。 数据控制功能 嵌入式功能,第二节到此结束,6.3 SQL的数据定义操作,1.基本表的定义、修改与撤销 2.索引的定义与撤销,-02 于汉霖 -18 李宏斌,1.基本表的定义、修改与撤销,1.定义基本表 基本表是独立存在的表，其数据存储在相应的数据库中。基本表定义语句的一般形式为： CREATE TABLE (NOT NULL,NOT NULL,SQL提供的基本数据类型,2.修改基本表 .对基本表的结构可以进行修改，即增加列或删除列。在基本表中增加列可使用“ALTER-ADD”语句，其一般形式为： ALTER TABLE ADD .在基本表中删除列可使用“ALTER-DROP”语句，其一般形式为： ALTER TABLE DROP 其中，可取CASCADE和RESTRICT两种方式。CASCADE方式表示在基本表中删除列时，所有引用该列的视图或完整性约束均一起自动删除；RESTRICT方式表示只有当没有视图或约束引用该指定列时才能够被删除，否则拒绝该删除操作。,3.撤销基本表 当一个基本表已经不需要时，可以使用“DROP TABLE”语句将其撤销，该语句的一般形式为： DROP TABLE 同样， 这里可以取CASCADE和RESTRICT两种方式。CASCADE方式表示在撤销基本表时，所有引用该基本表的视图或完整性约束均一起自动撤销；RESTRICT 方式表示只有当没有视图或完整性约束引用该基本表时才能被撤销，否则拒绝该撤销操作。,2.索引的定义与撤销,定义索引 撤销索引,为基本表建立索引的目的 加快对基本标的存取速度，降低存取代价。 定义索引可用“CREATE INDEX”实现，其一般形式为： CREATE UNIQUE INDEX ON （，） PCTFREE=,定义索引,撤销索引,DROP INDEX是撤销索引的一般形式,第三节到此结束 谢谢大家,6.4 SQL的数据查询操作,6.4.1 查询语句的一般形 6.4.2 简单查询 6.4.3 多表查询 6.4.4 嵌套查询,-12 田册,6.4.1 查询语句的一般形式,SQL的数据查询语句之所以功能强大，是由于该语句的成分丰富多样，有许多可选的形式。查询语句的一般形式是： SELECTFROM WHERE GROUP BY HAVING ORDER BY 查询语句由SELECT 子句、FROM 子句、WHERE 子句、GROUP BY 子句和ORDER BY 子句组成。 查询语句中各子句的意思。 查询语句的完整含义：根据WHERE子句中的从由指定的基本表或视图中找出满足条件的元组，按SELECT 子句中的选出元组中的分量，形成查询结果。如果有ORDER子句，则将结果根据指定的 属性名 2 按 次序 所指定的顺序排列（选ASC为升序，选DESC为降序）。如果有GROUP子句，则将查询结果按 属性名 1 进行分组，每组产生结果表中的一个元组，分组的附加条件用HAVING短语中的 条件表达式 给出。 在SELECT子句中的 目标属性 可以是“ * ”或 选择列表 。“ * ”表示查询结果是整个元组； 选择列表 是用逗号分隔的项，这些项可以是属性名、常数或系统内部函数，当指定了 选择列表 时，查询结果将是由 选择列表 所指定的列。 在WHERE子句中的 条件表达式 是实现各种复杂查询的关键。在 条件表达式 中可以使用下列运算符。A:算术运算符：+、-、*、/。B 比较运算符：=、。 逻辑运算符：、。集合运算符：、。集合成员运算符：、 。谓词：、。系统内部函数：常用的系统内部函数如课本上的表所示。,6.4.2 简单查询,为了说明SQL查询语句的使用方法，下面通过实例介绍如何使用SQL查询语句，由于其中将暂不涉及多个基本表的连接查询和嵌套查询等复杂的情况，因此称为简单查询。 在以下实例中，S为学生表，C课程表，SC为学生表。 例6-7 在基本表S中查询全体学生的详细信息，可用以下查询语句实现： SELECT * FROM S 由于是查询S表的全部属性，所以在SELECT的后面使用“*”。该查询语句等价于： SELECT 学号，姓名，年龄，性别，系别 FROM S 例6-8 在基本表S中查询计算机科学与工程系和电气工程系学生的学号、姓名和年龄，可用以下查询语句实现： SELECT 学号，姓名，年龄 FROM S WHERER 系别=计算机科学与工程系 OR 系别=电气工程系 在该语句的表达式中使用了比较运算符和逻辑运算符，也可以使用“IN”运算符来限定”系别”值得范围，因此该查询语句等价于： SELECT 学号，姓名，年龄 FROM S WHERE 系别 IN（计算机科学与工程系 ，电气工程系）,6.4.3 多表查询,上节介绍的例子都只是涉及一个基本表的查询操作。如果查询涉及两个或两个以上基本表，则称为多表查询。由于多表查询需要将多个基本表连接，因此又称为连接查询。通过以下例子介绍如何实现多表查询。 例6-14 在基本表S、C和SC中查询选修课程名为“操作系统”学生的学号和姓名。 SELECT S 学号，姓名 FROM S，C，SC WHERE S 学号=SC.学号 AND C.课程号=SC.课程号AND 课程名=操作系统 例6-15 在基本表S、C和SC中查询选修课程号为C001且成绩为80分及80分以上学生的学号、姓名和成绩。 SELECT S. 学号，姓名，成绩 FROM S，SC WHERE S. 学号=SC. 学号 AND SC.课程号=C001AND 成绩=80,6.4.4 嵌套查询,嵌套查询是指在查询语句WHERE后面的条件表达式中出现另一个查询，SQL允许多层嵌套。下面通过例子介绍嵌套查询。 例6-16 在基本表S、C和SC中查询选修课程号C001学生的学号和姓名。可用以下嵌套查询语句实现： SELECT 学号，姓名 FROM S WHERE S. 学号 IN（SELECT 学号 FROM SC WHERE 课程号=C001） 例6-17 在基本表S、C和SC中查询选修课程名为“操作系统”学生的学号和姓名。可用以下查询语句实现: SELECT 学号，姓名 FROM S WHERE 学号 IN （SELECT 学号 FROM SC WHERE 课程号 IN （SELECT 课程号 FROM C WHERE 课程名=操作系统）,第四节已结束,第六章 数据库系统及其应用,-15 李清兰,在基本表中插入数据可通过INSERT 语句实现。INSERT语句有如下两种形式。 形式1： INSERTINTO 基本表名（属性名1，属性名2.） VALUER（常量1常量2） 采用该形势一次可以插入一个元组（属性名表示缺省），这时VALUER后面的常量表应给出该元组每一列的值；采用该形式也可以一次插入一个元组的某几列值（由基本表名后面的属性名表指定），这时VALUER后面的常量表的值应与属性名相对应。元组中未指定属性名的值为NULL。 形式2 NSERT INTO基本表名（属性名1），（属性名2）,6.51 插入操作,采用该形式可将SELECT语句查询得到一组值插入到指定的基本表中。有SELECT语句查询结果的列数、类型和顺序应与要插入的数据一致。,6.5.2 删除操作,在基本表中删除元组可通过DELETE语句实现，其一般形式为： DELETE FROM 基本表名WHERE条件表达式 该语句从指定的基本表中删除满足条件的那些元组，当没有WHEREZ 子句时表示删除该基本表中的全部元组，但该基本表的定义仍然保存在数据字典中。执行； DELETE FORM基本表名 操作将使指定的基本表名为空表，使用时要格外慎重。,6.5.3 修改操作,修改基本表中元组的某些属性值可使用UPDATE语句实现，该语句的一般形式为： UPDATE基本表SET属性名1=表达式1，属性名2=表达式2， WHERE条件表达式 该语句的含义是：修改指定基本表中满足条件表达式的元组中的指定属性值，SET字句中的表达式给出了修改后的值。,第五节到此结束,6.6 SQL的视图操作,1.视图的定义 2.视图的查询 3.视图的更新 4.视图的撤销,-18 李宏斌,1.视图的定义,定义视图可用“CREATE VIEW”语句实现，其一般形式为： CREWTE VIEW (,) AS WITH CHECK OPTION,2.视图的查询,视图定义之后，对于视图的查询(SELECT)操作与基本表的查询相同，即对基本表的各种查询形式对视图同样有效。,3.视图的更新,视图的更新操作包括INSERT、DELETE和UPDATE3种。 对视图的更新操作同样最终要转换为对基本表的更新操作。,4.视图的撤销,撤销视图可用“DROP VIEW”语句实现，其一般形式为：DROP VIEW DROP VIEW 语句的执行将把指定视图的定义从数据字典里删除，由该视图导出的视图其他视图也将自动被删除。此外，如果导出某一视图的基本表被删除，则该视图也将自动被删除。,第六节已结束,感谢大家观看！,6.7几种新型的数据库系统,1.分布式数据库 2.多媒体数据库 3.并行数据库 4.演绎数据库 5.主动数据库 6.数据仓库,-06 马泽宇,分布式数据库,分布式数据库(distributed database,DDB)在物理上分散在计算机网络各结点上，但在逻辑上属于同一系统的数据集合 分布式数据库由分布式数据库管理系统进行管理,多媒体数据库,以数据库的方式合理地存储在计算机中的多媒体信息的集合 多媒体数据库由多媒体数据库管理系统进行管理 多媒体数据库通常也是一个分布式的系统,并行数据库,并行数据库的目标是提高效率，提高效率的手段不仅是通过改进算法来实现，而且依靠硬件手段来提高效率 并行数据库管理系统的主要任务是利用多CPU并行执行数据库的查询操作 关系数据模型是并行数据库研究的基础，面向对象模型是其重要研究方向,演绎数据库,演绎数据库是一种支持演绎推理功能的数据库 演绎数据库由用关系组成的外延数据库EDB和由规则组成的内涵数据库IDB两部分组成，并具有一个演绎推理机构，从而实现数据库的演绎推理功能 演绎数据库的理论基础是一阶谓词逻辑和一阶语言模型论,主动数据库,主动数据库是相对于传统数据库的被动性而言的，不仅具有传统数据库的被动服务功能，还具有主动提供服务的功能 实现该目标常用的方法是在传统的数据库系统中嵌入”事件-条件-动作”规则(Event-Condition-Action,ECA) 类似模型：CPU轮询-硬件主动发送中断,浏览器发送请求后服务器应答(返回页面)-服务器推(push)主动发送页面,数据仓库,数据仓库是支持管理决策的面向主题的、集成的、稳定的、定期更新的数据集合 数据仓库管理系统通常由监控器、转换器、集成器、元数据管理器等部件组成，分别完成对原数据库数据更新的监控、异构数据的转换、数据加载以及对元数据进行管理等功能 举例: 监控器:数据采集e.g.邮箱地址采集器,可用于发送垃圾邮件 具体使用http协议库(获得指定页面),正则表达式(在指定页面中匹配邮箱地址),smtp协议库(发送邮件) 分别对应python中的httplib,re,smtplib库 细节: 返回的页面为字节串,需要自己指定解码(e.g. bytes.decode(“gb2312”) ) 匹配邮箱地址:a-z0-9+a-z0-9+.$com 可用gmail发送,因使用SSL传送,所以地址为”:445”,或者也可以自己建一个smtp服务用于发件,第七节已结束,6.8数据库系统的应用,6.8.1信息与信息系统 6.8.2事务处理系统 6.8.3管理信息系统 6.8.4决策支持系统 6.8.5数据挖掘系统,-19 王杉杉,6.8.1信息与信息系统,1信息及其基本特征 在信息系统中，信息通常是指“经过加工而成为有一定的意义和价值且具有特定形式的数据，这种数据对信息的接受者的行为有一定的影响”。 2信息的基本特征： （1) 时间性 （2）事实性 （3）明了性 (4 ) 完整性 （5）多样性 （6）共享性 （7）模糊性 3信息系统的定义 信息系统是指一个由人员、活动、数据、网络和技术等要素组成的集成系统，一般是指计算机信息系统,战略规划 (DSS),管理规划 (MIS),操作规划 (EDP、TPS),高层管理人员,非结构化决策,基层管理人员,结构化决策,6.8.2事务处理系统,1事务处理系统的定义： 是指利用计算机对工商业、社会服务性行业等中的具体业务进行处理的信息系统，也称电子数据处理系统，是最早使用的计算机信息系统 2事务处理系统的类型： （1）按处理作业方式： 批处理系统、实时处理系统。 （2）按联机方式： 联机分布式系统、联机集中式系统。 （3）按系统的组织和数据存储方式： 使用文件的系统、使用数据库的系统。 （4）按面向管理工作的层次： 高层、中层、操作层事务处理系统等,6.8.