北京师范大学经济与工商管理学院PPT课件.ppt

2020 3 18 1 可编辑 电子商务技术概论 数据库基础 孙运传 2020 3 18 可编辑 2 了解数据库发展的概况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 学会基本的SQL语言进行各种数据操作 了解E R模型的概念和方法 关系数据库规范化理论基础和基本设计方法 通过上机实习的训练 初步具备进行数据库应用系统开发的能力 为学习动态网站开发和应用程序设计做准备 数据库原理与应用 课程目标 2020 3 18 可编辑 3 参考书 数据库系统概论 第三版 萨师煊 王珊著 高等教育出版社 2000数据库系统基础教程 UllmanJ D 和WidomJ 清华大学出版社 1998实验环境 Access 数据库原理与应用 教材与参考书 2020 3 18 可编辑 4 数据库在信息社会中的重要性 信息高速公路的 3C ComputerCommunicationContent数据库技术有效地管理和存储数据 保证数据的安全性可靠性大大提高获取数据的能力在人类社会信息化的进程中 数据库技术功不可没 2020 3 18 可编辑 5 数据库在信息社会中的重要性 新趋向应用由计算转向信息数据仓库技术和数据挖掘技术数据量激增 并呈多样性 数字图书馆 交互视频 人类基因组 电子商务 Web 无所不在的数据管理 EverythingOverDB 2020 3 18 可编辑 6 基本概念 什么是数据 我们的生活中 充满了数据 信息与知识有哪些 讨论列举表现形式 文字 图片 声音 动画 数据是干什么用的 承载信息有些信息是有用的 帮助决策信息启动和刺激知识系统的运行 得出结论和决策数据处理的重要性 2020 3 18 可编辑 7 基本概念 数据 信息与知识 数据是信息的载体信息是数据要表达的内容 有用的信息和大量信息总结出来的规律就是知识 知识是信息中的精华部分 2020 3 18 可编辑 8 基本概念 什么是数据管理 对数据进行分类 组织 编码 存储 检索 维护什么是数据处理 收集 存储 加工 传播等一系列活动的综合 2020 3 18 可编辑 9 基本概念 数据库是什么 讨论 总结 数据的仓库有用的数据组织起来存储到计算机中 供长期参考使用可以给多个用户查看和使用便于管理和使用 2020 3 18 可编辑 10 数据库管理系统DataBaseManagementSystem DBMS 是数据管理软件用于建立 运行和维护数据库位于用户和操作系统之间 相关概念 2020 3 18 可编辑 11 数据库管理系统的功能数据定义 DDL DataDefinitionLanguage 能够方便地定义数据库中的对象数据操纵 DML DataManipulationLanguage 能够实现对数据库的基本操作 查询 插入 删除 修改 数据库运行管理由DBMS对数据库进行统一管理和控制 保证数据库的安全性 完整性 并发性 故障恢复等数据库建立与维护初始数据的输入与转换 数据的转储 恢复 重组 性能监视与分析等 相关概念 2020 3 18 可编辑 12 数据库系统DataBaseSystem DBS DBS是指在计算机系统中引入数据库后的系统而构成 一般包括 1 DB 2 DBMS OS 3 Users 4 DBA 5 应用系统 相关概念 2020 3 18 可编辑 13 数据库的产生与发展 1 人工管理阶段2 文件系统阶段3 数据库系统阶段4 数据库发展中的三个标志性事件 2020 3 18 可编辑 14 1 人工管理阶段 背景 20世纪50年代中期以前 计算机主要用于科学计算 外存只有纸带 卡片 磁带等 没有磁盘等直接存取的存取设备 软件没有操作系统 也没有管理数据的软件 数据处理方式是批处理 特点 数据不保存 数据需要由应用程序自己管理 编写程序需要考虑数据结构 数据面向程序 不共享 数据不具有独立性 随其逻辑结构和物理结构而变化 程序1 数据集1程序2 数据集2 程序n 数据集n 2020 3 18 可编辑 15 2 文件系统阶段 背景 从科学计算扩大到管理 硬件出现了磁盘等直接存取的设备 操作系统中已经有了专门的数据管理软件 数据处理方式除了批处理 还能够联机实时处理 特点 数据以文件的形式长期保存由文件系统对数据进行管理形式多样化 索引文件 链接文件 顺序文件 倒排文件数据的物理结构与逻辑结构有了区别 但较简单数据共享性差程序与数据之间有一定的独立性 程序1 文件组1程序2 文件组2 程序n 文件组n统一的存取方法 2020 3 18 可编辑 16 3 数据库系统阶段 背景 20世纪60年代后期以来 计算机用于管理的规模更为扩大 数据量急剧增长 大容量磁盘的出现及硬件价格的下降与软件价格上升 更多的联机实时处理的要求 以及分布处理的提出都促进了数据库技术的产生和发展 并出现了专门统一管理数据的专门软件系统 数据库管理系统 2020 3 18 可编辑 17 数据库管理的特点 数据结构化 1 将整个组织的数据结构化成一个数据整体 2 包含数据之间的联系 3 有利于实现数据共享 4 数据不再面向应用 程序 而是面向系统 系统弹性大数据共享 1 数据共享是数据库系统区别于文件系统的最大特点 2 共享是指多用户 多种应用 多种语言互相覆盖地共享数据集合 3 可实现文件级 记录级 数据项级的数据共享 2020 3 18 可编辑 18 闲话数据库 数据库系统阶段 20世纪60年代以后 应用程序1 应用程序2 应用程序n 数据库 数据库管理系统 2020 3 18 可编辑 19 可控数据冗余度 1 数据共享 结构化 数据独立性 冗余度为零 数据一致性好 2 提高检索速度 可控冗余度 要求进行传播更新数据独立性高 1 数据库系统对外屏蔽数据的存储结构 2 大大简化应用程序的设计维护的工作量统一数据控制功能 1 数据安全性控制 2 数据完整性控制 3 并发控制 4 数据恢复 数据库管理的特点 2020 3 18 可编辑 20 4 数据库发展中的三个标志性事件 1969年IBM公司研制 开发数据库管理系统的商品化软件IMS InformationManagementSystem IMS的数据模型是层次结构的 美国数据系统语言协商会CODASYL下属的数据库任务组DBTG DataBaseTaskGroup 对数据库方法进行了系统的研究和讨论60年代末至70年代初提出了若干报告 称为DBTG报告 该报告确定并建立了数据库系统的许多概念 方法和技术 其所提议的方法是基于网状结构的它是数据库网状模型的基础和典型代表 2020 3 18 可编辑 21 1970年IBM公司SanJose研究实验室的研究员E F Codd发表了题为 大型共享数据库数据的关系模型 论文提出了数据库的关系模型 开创了数据库关系方法和关系理论的研究 为数据库技术奠定了理论基础由于E F Codd的杰出工作 他于1981年获得了ACM图灵奖 4 数据库发展中的三个标志性事件 2020 3 18 可编辑 22 数据模型 基本概念 对现实世界数据特征的抽象对客观事物及其联系的数据数据描述建立数据库的基础 是定义数据库的依据定义数据库的框架 描述数据库的数据组织形式 2020 3 18 可编辑 23 基本概念 数据模型什么是数据模型 在设计一个数据库时 我们最先想到的是什么比如 在设计网上书店数据库时我们需要确定 需要哪些数据 数据有什么特点 这些数据都是什么类型的如何使用这些数据 如何更新 数据之间的关系是什么 有什么限制条件等等 数据模型的组成 数据结构数据操作根据约束组织数据 对现实世界数据特征的抽象对客观事物及其联系的数据数据描述建立数据库的基础 定义数据库的依据定义数据库的框架 描述数据库的数据组织形式 2020 3 18 可编辑 24 1 对数据模型的要求1 较真实地模拟现实世界2 容易为人所理解3 便于在计算机上实现2 数据模型的三个要素1 数据结构 所研究的对象类型的集合2 数据操作 数据库中各种对象的实例所允许执行的操作的集合 包括操作和相关的操作规则主要操作是检索和更新3 数据的约束条件 一组完整性的规则集合包括实体完整性 引用完整性和用户自定义的完整性 数据模型 2020 3 18 可编辑 25 数据模型 数据模型的层次现实世界概念模型 实体与联系 逻辑模型物理模型 现实世界 认识 抽象 存储 编码 组织 概念模型 逻辑模型 物理模型 2020 3 18 可编辑 26 数据模型 数据模型的层次概念模型ER模型 现实世界 认识 抽象 概念模型 2020 3 18 可编辑 27 数据模型 逻辑模型 如何组织数据在计算机中表示 层次模型 HierarchicalModel 网状模型 NetworkModel 关系模型 RelationalModel 着重要讨论的问题 面向对象模型 编码 组织 概念模型 逻辑模型 层次和网状模型又称为非关系模型 流行于20世纪70年代与80年代之初 2020 3 18 可编辑 28 闲话数据库 继续上一个话题 数据模型的层次物理模型 如何在存储介质上存储数据 要求 安全快速节约一句话 便于使用 存储 逻辑模型 物理模型 2020 3 18 可编辑 29 对象的抽象过程1 现实世界 信息世界 计算机世界2 客观对象 概念模型 数据模型第一级抽象 概念模型第二级抽象 数据模型 数据模型 2020 3 18 可编辑 30 第一级抽象 概念模型现实世界到机器世界的中间层次信息世界中的基本概念实体 Entity 客观存在并相互区别的事物实体集 EntitySet 性质相同的同类实体的集合属性 Attribute 实体所具有的某一特性 型和值 实体型 Entitytype 若干个属性所组成的集合 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体 例如 学生 学号 姓名 系别 码 Key 唯一标识实体的属性集 域 Domain 属性的取值范围联系 Relationship 三类联系概念模型的表示方法 数据模型 2020 3 18 可编辑 31 第一级抽象 概念模型概念模型的表示方法实体 联系方法 Entity Relationship E R 由P P S Chen于1976年提出的 在E R图中 1 实体型 矩形 实体名2 属性 椭圆形 用无向边与实体连接3 实体间的联系 菱形 联系名 无向边与实体连接 边上标注联系类型 数据模型 2020 3 18 可编辑 32 E R图的小实例两个实体型之间的联系 11m1nn 数据模型 2020 3 18 可编辑 33 E R图的小实例多个实体型之间的联系 数据模型 2020 3 18 可编辑 34 E R图的小实例一个实体型内部的联系 领导 员工 1 n 2020 3 18 可编辑 35 E R图实例 用E R图表示某个工厂的物资管理的概念模型 涉及到的实体有 仓库 仓库号 面积 电话号码零件 零件号 名称 规格 单价 描述供应商 供应商号 姓名 地址 电话 账号项目 项目号 预算 开工日期职工 职工号 姓名 年龄 职称 2020 3 18 可编辑 36 E R图实例 供应商 供应商号 姓名 地址 电话号 账号 仓库 仓库号 面积 电话号 职工 职工号 姓名 年龄 职称 项目 项目号 预算 开工日期 零件 零件号 名称 规格 单价 描述 2020 3 18 可编辑 37 E R图实例 供应商 供应 p m n 供应商号 姓名 地址 电话号 账号 仓库 仓库号 面积 电话号 职工 职工号 姓名 年龄 职称 项目 项目号 预算 开工日期 零件 零件号 名称 规格 单价 描述 供应量 库存 m n 工作 管理 n 1 库存量 n 1 2020 3 18 可编辑 38 第二级抽象 数据模型三种主要的数据模型层次模型 HierarchicalModel 网状模型 NetworkModel 关系模型 RelationalModel 层次和网状模型又称为非关系模型 流行于20世纪70年代与80年代之初 数据模型 2020 3 18 可编辑 39 层次数据模型 代表系统IBM的IMS数据结构树型结构 一对多关系 1 只有一个根结点 无双亲2 其他结点有且只有一个双亲多对多联系的表示转换成一对多关系非树形结构的表示先转换成树形结构 2020 3 18 可编辑 40 层次数据模型 操纵与完整性约束操纵主要有查询 插入 删除和更新 约束主要有 不能插入无双亲的子结点子结点和双亲结点一起删除更新操作要保证数据的一致性存储结构邻接法 按某一遍历顺序 按照前序穿越的顺序把所有记录值依次存放链接法用指引元来反映数据之间的层次联系 2020 3 18 可编辑 41 层次数据模型 优点数据模型简单若实体间的关系固定 性能优于关系模型良好的完整性支持缺点描述现实世界的非层次性很笨拙插入和删除操作限制较多必须通过双亲才能找到子结点由于结构严密 层次命令趋于程序化 2020 3 18 可编辑 42 网状数据模型 代表系统CODASYL的DBTG数据结构 网状结构允许多个结点无双亲允许结点有多个双亲允许结点间有多个联系 复合联系 2020 3 18 可编辑 43 网状数据模型 操纵与完整性约束操纵主要有查询 插入 删除和更新 约束主要有 1 允许插入无双亲的子结点 2 允许只删除双亲结点 3 更新操作较简单存储结构链接法 2020 3 18 可编辑 44 网状数据模型 优点 1 能够直接描述现实世界 2 存取效率较高缺点 1 数据描述语言及其复杂 2 数据独立性差 2020 3 18 可编辑 45 关系数据模型 代表系统 1 Oracle 2 Sybase 3 DBII 4 SQLServer 5 VFP 6 Access 7 FoxPro 8 MySQL 数据结构关系模型 规范的二维表 2020 3 18 可编辑 46 概念 1 关系 一个二维表 2 关系名 表格名称 3 元组 行数据 记录 4 属性 列数据 字段 5 属性名 列名称 字段名 6 主码 唯一确定元组的属性组 关键字 7 域 属性的取值范围 8 分量 元组中的一个属性值 9 关系模式 关系名 属性 如 学生 学号 姓名 性别 系别 年龄 籍贯 关系数据模型 2020 3 18 可编辑 47 关系数据模型 操纵与完整性约束操纵主要有查询 插入 删除和更新 约束主要有 实体完整性参照完整性用户定义的完整性存储结构以文件形式存储表 2020 3 18 可编辑 48 关系数据模型 优点 1 有严格的数学概念作基础 2 关系模型的概念单一 3 存取路径对用户透明缺点查询效率不高 2020 3 18 可编辑 49 数据库系统结构 数据库系统的结构可以从多种不同的角度查看 从DBMS角度看 通常采用三级模式结构 外模式 模式和内模式 从最终用户的角度看 通常分为单用户结构主从式结构分布式结构客户 服务器结构 2020 3 18 可编辑 50 数据库系统的三级模式结构图 模式 内模式映象 外模式 模式映象 2020 3 18 可编辑 51 外模式 1 也称用户模式 子模式2 外部级 用户级3 外层 用户层4 外视图 个别用户视图5 是数据库用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和特性的描述6 是数据库用户的数据视图7 描述数据的局部逻辑结构8 是模式的子集9 不同的用户有不同的外模式10 用户通过外模式访问数据库11 是保证数据库安全的一个有力措施 2020 3 18 可编辑 52 模式 1 逻辑模式2 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述3 是所有用户的公共数据视图4 概念层 用户共同视图 概念视图5 所有个别用户视图综合起来的用户共同视图6 描述数据的全局逻辑结构7 只有一个模式 2020 3 18 可编辑 53 内模式 1 也称为存储模式2 内层3 内视图 存储视图4 与实际存储数据方式有关的层5 数据的物理结构和存储结构的描述6 数据在数据库内部的表示方式7 描述数据的物理存储结构8 存储方式 索引 压缩加密9 只有一个内模式 2020 3 18 可编辑 54 数据库的二级映象功能与数据独立性 外模式