《数据库基本概念》PPT课件.ppt

第一章 数据库基本概念,本章目标,了解术语：数据（Data）、数据库（Database）、数据库管理系统（DBMS）、数据库系统（DBS） 了解数据库发展 熟悉数据模型概念及分类 掌握关系模型的概念 了解数据库体系结构 掌握三级模式概念和两级映象 了解数据库系统用户,本章内容,1.5 数据库的用户,1.4 数据库系统结构,1.3 数据模型,1.2 数据库管理技术的产生和发展,1.1 数据库系统概述,1.1 数据库系统概述,数据库是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支 常用术语 数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统 数据库管理技术的产生和发展 数据库系统的特点,1.1.1 数据库的地位,支撑当代计算机应用最基本的四大支柱 操作系统 网络技术 计算机语言 数据库,1.1.1 数据库的地位(续),数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透 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,1.1.2 数据,数据：数据（Data）是描述事物的符号记录 数据的表示形式 文字 图形 图像 声音,1.1.3 数据库,数据库： 数据库（DataBase, 简称DB）是有组织有结构存储在计算机内部的可共享的数据集合。,1.1.4 数据库管理系统,数据库管理系统： 数据库管理系统（ DataBase Management System,简称DBMS）是一类位于用户与操作系统之间，帮助用户有效地组织和存储数据、高效获取有用信息的一层计算机系统软件。 用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,1.1.4 数据库管理系统（续）,主要功能： 数据定义-DDL 数据操纵-DML 数据控制-DCL,1.1.4 数据库管理系统（续）,当前主流的数据库管理系统： 大型数据库管理系统： oracle,db2,Sybase,sql server 中小型数据库: access,foxpro,dbase,mysql,1.1.5 数据库系统,数据库系统： 数据库系统（DataBase System,简称DBS）是指在引入数据库后的计算机系统。,1.2 数据管理技术的产生和发展,数据库技术是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护的技术 人工管理阶段 文件管理阶段 数据库系统阶段,1.2.1 人工管理阶段(40年代中-50年代中),特点： 数据不保存 应用程序管理数据,数据无结构 数据不共享 数据不具有独立性,1.2.2 文件管理阶段（50年代末-60年代中）,特点： 数据长期保存 文件管理数据 共享性差、冗余度大,1.2.3 数据库系统阶段(60年代末以来),特点： 数据结构化 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,1.2.3 数据库系统阶段（续）,数据结构化： 面向全组织，具有整体数据的结构化。 不仅描述数据本身，而且描述数据之间的联系。 数据最小存取单位是数据项(数据项组成数据记录）。,1.2.3 数据库系统阶段（续）,1.2.3 数据库系统阶段（续）,数据由DBMS统一管理和控制: 数据的安全性(Security)保护 数据的完整性(Integrity)检查 并发(Concurrency)控制 数据库恢复(Recovery),1.3 数据模型,概念数据模型 信息世界的基本概念 实体-联系模型（E-R模型） 结构数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型,1.3 数据模型(续),1.3.1 概念数据模型,历史 -模型：Entity-Relationship Model 1976年，P.P.S.Chen提出E-R模型，用E-R图来描述概念模型 观点 世界是由一组称作实体的基本对象和这些对象之间的联系构成的,1.3.1.1 信息世界的基本概念,实体(Entity) 客观存在并可相互区分的事物叫实体 如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论 属性(Attribute) 实体所具有的某一特性 一个实体可以由若干个属性来刻画 例如，学生可由学号、姓名、年龄、系等组成 域(Domain) 属性的取值范围 例如,性别的域为（男、女），月份的域为到12的整数,1.3.1.1 信息世界的基本概念(续),实体型(Entity Type) 实体名与其属性名集合共同构成实体型 例，学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级） 注意实体型与实体（值）之间的区别，后者是前者的一个特例 如(9808100，王平，21，男，计算机系，2)是一个实体 实体集(Entity Set) 同型实体的集合称为实体集 如全体学生,1.3.1.1 信息世界的基本概念(续),联系(Relationship)： 现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系 如学生与老师间的授课关系 联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性 类型： 一对一联系 一对多联系 多对多联系,1.3.1 .1 信息世界的基本概念(续),码(Key) 唯一标识实体的属性集称为码 如学号是学生实体的码 通讯录（姓名，邮编，地址，电话，Email，BP）,1.3.1.2 基本-图要点,学生选修课程E-R图,学生,课程,选修,姓名,学号,系别,课程名,先修课,学分,成绩,用矩形表示实体集，在框内写上实体名,用椭圆表示实体的属性,用无向边把实体与其属性连接起来,用菱形表示实体间的联系,将参与联系的实体用线段连接,m,n,联系的 数量,1.3.1.2 数据库设计过程,需求分析,概念数据库设计,逻辑数据库设计,确定存储哪些数据，建立哪些应用，常用的操作及对象有哪些等,对需求分析所得到数据的更高层的抽象描述,将概念模型所描述的数据映射为某个特定的DBMS模式数据,ER模型,物理数据库设计,1.3.2 结构数据模型,层次模型 网状模型 关系模型 面向对象模型,1.3.2.1 层次模型,层次模型：用树型（层次）结构表示实体类型以及实体之间联系的模型是层次模型。,1. 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点 2. 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点,1.3.2.2 网状模型,网状模型： 用网状结构表示实体类型及实体之间联系的数据模型称为网状模型。,1.3.2.3 关系模型,关系模型：用关系（二维表格形式结构）来表示实体类型以及实体间联系的模型称为关系模型。,关系模型示例,学生登记表,1970年美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型,1.3.2.4 对象模型,对象模型：使用面向对象技术（Object-Oriented，简称OO)来表示信息世界的实体类型及实体之间联系的模型称为对象模型。,1.4 数据库系统结构,数据库系统结构 模式的概念 数据库系统的三级模式结构 数据库的二级映象功能与数据独立性,1.4 数据库系统结构(续),数据库系统内部的模式结构 从数据库管理系统角度看 数据库系统外部的体系结构 从数据库最终用户角度看,1.4.1 数据库系统外部的体系结构,单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户/服务器结构 浏览器/应用服务器/数据库服务器结构,1.4.1.1 单用户数据库系统,整个数据库系统(应用程序、DBMS、数据)装在一台计算机上，为一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。 早期的最简单的数据库系统,1.4.1.2 主从式结构的数据库系统,一个主机带多个终端的多用户结构 数据库系统，包括应用程序、DBMS、数据，都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机来完成 各个用户通过主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源,1.4.1.2 主从式结构的数据库系统(续）,优点 易于管理、控制与维护。 缺点 当终端用户数目增加到一定程度后，主机的任务会过分繁重，成为瓶颈，从而使系统性能下降 系统的可靠性依赖主机,当主机出现故障时，整个系统都不能使用,1.4.1.3 分布式结构的数据库系统,数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同结点上。 网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用 同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用,1.4.1.3 分布式结构的数据库系统（续）,优点 适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应用的需求 缺点 数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难 当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地受到网络传输的制约,1.4.1.4 客户/服务器结构的数据库系统,把DBMS功能和应用分开 网络中某个（些）结点上的计算机专门用于执行DBMS功能，称为数据库服务器，简称服务器 其他结点上的计算机安装DBMS的外围应用开发工具，用户的应用系统，称为客户机,1.4.1.4 客户/服务器结构的数据库系统(续),集中的服务器结构 一台数据库服务器，多台客户机 分布的服务器结构 在网络中有多台数据库服务器 分布的服务器结构是客户服务器与分布式数据库的结合,1.4.1.4 客户/服务器结构的数据库系统(续),优点： 客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后，只将结果返回给用户，从而显著减少了数据传输量 数据库更加开放 客户与服务器一般都能在多种不同的硬件和软件平台上运行 可以使用不同厂商的数据库应用开发工具,1.4.1.4 客户/服务器结构的数据库系统(续),客户服务器结构的缺点： “胖客户”问题： 系统安装复杂，工作量大 应用维护困难，难于保密，造成安全性差。 相同的应用程序要重复安装在每一台客户机上，从系统总体来看，大大浪费了系统资源。系统规模达到数百数千台客户机，它们的硬件配置、操作系统又常常不同，要为每一个客户机安装应用程序和相应的工具模块，其安装维护代价便不可接受了,1.4.1.4 客户/服务器结构的数据库系统(续),浏览器/应用服务器/数据库服务器结构： 客户端： 浏览器软件、用户界面 浏览器的界面统一，广大用户容易掌握, 大大减少了培训时间与费用 服务器端分为两部分： Web服务器、应用服务器 数据库服务器等 大大减少了系统开发和维护代价，能够支持数万甚至更多的用户,1.4.1.5 并行数据库系统,利用并行计算机系统提供的并行处理能力，通过并行地使用多个CPU和硬盘来提高处理速度和I/O速度，从而加速数据库的活动,1.4.2 数据库系统模式的概念,模式（Schema）：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及到型的描述，不涉及到具体的值 数据库的逻辑结构，是指在数据库中看到的部分如RDBMS中的表、索引等 数据库的物理结构，指数据库的数据文件的存储 实例（Instance）：是模式的一个具体值,1.4.3 数据库系统的三级模式结构,应用A,应用E,应用B,应用C,应用D,外模式1