数据库原理及应用第1章ppt课件.ppt

姓名 杨晶QQ 43460407TEL 62233619EMAIL 办公室 软件学院102 数据库原理及应用 什么是数据库 数据库是存放数据的仓库 仓库是在计算机存储设备上 而且数据是按一定的格式存放的长期存储在计算机内 长期使用保障安全有组织的管理 具有较小的冗余 有效管理 数据独立性可共享的 多个用户可以对包含的数据进行共享 并发控制 权限控制等请欣赏flash 课程简介 数据库技术产生于20世纪60年代后期 数据库技术聚集了数据处理最精华的思想 是管理信息最先进的工具 数据库原理及应用 是计算机类各专业必修的学科必修课程 该课程包括数据库原理 关系数据库语言sql 关系理论及数据库系统的设计与实现 教学要求 通过本课程的学习 对数据库系统有全面系统的理解和掌握 为进一步从事数据库系统的研究 开发和应用奠定坚实的基础 课程内容 主要包括 数据库系统概术关系数据库基础关系数据库标准语言SQL关系数据设计理论 数据库设计高级SQL编程 数据库保护SQLServer2000实用指南数据库技术新进展 数据库实例分析 教学难点与重点 第1章重点为数据模型和数据库系统模式第2章关系模型为重点和难点第3章SQL语句的定义 查询和更新为重点第4章范式与关系模式的规范化为重点第5章需求分析 概念设计和逻辑设计为重点和难点第6章选学第7章完整性控制为重点 并发控制为难点第8章介绍性内容第9章选学第10章实例分析 学时分配 课程考核方式 分为理论部分与实验部分 分别计分 理论部分不及格者补考 实验部分不及格者补考时重做 总成绩比例70 30 理论部分 课堂教学 按时交作业 课程结束后闭卷考试实验部分 能够完成课程中的实验部分 实验报告检查通过 第1章数据库系统概念 本章要点 数据库的相关术语数据管理技术的产生和发展数据模型数据库系统的模式结构数据库管理系统的功能结构数据库系统的组成 1 1数据库的相关术语 1 1 1数据与信息1 信息 Information 信息就是新的 有用的事实和知识2 数据 Data 数据实际上就是描述事物的符号记录 也可以说是描述事物的信息形式 数值 文字 图形 图像 声音等 1 1 2数据库 数据库是这样的数据集合 长期存储在计算机内 长期使用 保障安全有组织的管理 具有较小的冗余 有效管理 数据独立性可共享的 多个用户可以对包含的数据进行共享 并发控制 权限控制等 1 1 3数据库管理系统 DBMS 有效建立和维护数据库数据库运行和管理方便定义数据和操纵数据数据的安全性 完整性 发生故障以后的系统恢复 并发控制 系统软件 DBMS是位于用户和操作系统之间对数据进行统一管理的一层系统软件 1 1 3数据库管理系统 数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 具有数据定义 数据操纵 数据库的运行管理和数据库的建立和维护等一系列功能 数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分 数据库管理系统的目标是让用户能够更方便 更有效 更可靠地建立数据库和使用数据库中的信息资源 DBMS的主要功能1 5节P19 数据定义数据操纵数据库运行管理数据组织 存储和管理数据库的建立和维护数据通信接口 数据库管理系统 注意 数据库管理系统是为数据库的建立 使用和维护而配置的软件 它建立在操作系统的基础上 对数据库进行统一的管理和控制 用户使用的各种数据库命令以及应用程序的执行 都要通过数据库管理系统 数据库管理系统还承担着数据库的维护工作 按照DBA所规定的要求 保证数据库的安全性和完整性 遇到故障后的恢复 数据库系统 DatabaseSystem DBS 在计算机系统中引入数据库后的系统 通常由 数据库数据库管理系统应用系统管理员用户 数据库系统 数据库系统组成 1 1 4数据库系统 数据库系统的地位 1 1 5信息管理系统 信息管理系统简称为MIS 它是计算机应用领域的一个重要分支特点 以数据库技术为基础采用功能选单方式控制程序功能模块大致相同 1 2数据管理技术的产生和发展 1 2 1数据管理数据管理是其他数据处理的核心和基础 包含 一是组织和保存数据 即将收集到的数据合理地分类组织 将其存储在物理载体上 使数据能够长期地被保存 二是进行数据维护 即根据需要随时进行插入新数据 修改原数据和删除失效数据的操作 三是提供数据查询和数据统计功能 以便快速地得到需要的正确数据 满足各种使用要求 数据库三个发展阶段 人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段三个阶段的主要区别数据保存时间数据管理数据共享度数据独立性 1 2 2人工管理阶段 20世纪50年代中期以前人工管理阶段具有以下4个特点 1 不保存大量的数据2 没有软件系统对数据进行管理3 基本上没有 文件 概念4 一组数据对应一个程序 数据不共享 不具有独立性 1 2 3文件系统阶段 20世纪50年代后期到60年代中期文件管理阶段的数据管理有以下4个特点 1 数据以文件的形式长久地保存在计算机的外存中2 有数据管理软件提供数据存取 查询及维护功能3 一个数据文件对应一个或几个用户程序 共享性差 冗余度大4 数据与程序有一定的独立性 但独立性仍然较差 1 2 4数据库系统阶段 数据库系统阶段是从20世纪60年代开始的 数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点1 数据库结构化数据结构化是数据库与文件系统的最根本区别 2 数据冗余度小 数据共享度高 易扩充3 数据独立性高包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性 4 数据由DBMS统一管理和控制DBMS在数据库建立 运用和维护时对数据库进行统一管理和控制 以保证数据的完整性 安全性 并在多用户同时使用数据库时进行并发控制 在发生故障后对系统进行恢复 数据库系统阶段背景 计算机管理的数据量大 关系复杂 共享性要求强 多种应用 不同语言共享数据 外存有了大容量磁盘 光盘软件价格上升 硬件价格下降 编制和维护软件及应用程序成本相对增加 其中维护的成本更高 力求降低 数据库系统阶段特点 数据结构化数据共享性高 冗余度小 易扩充有较高的数据独立性数据由DBMS统一管理和控制为用户提供方便的用户接口 1 2 5数据库技术的发展 数据库技术从20世纪60年代中期开始萌芽 至60年代末和70年代初 出现了此领域的三件大事 这三件大事标志着数据库技术已发展到成熟阶段 并有了坚实的理论基础 1 2 6数据库技术的主要研究领域 1 数据库管理系统软件的研制2 数据库设计技术的开发3 数据库理论的研究 数据库系统的应用 近年来 随着多媒体技术 计算机网络的飞速发展 数据库系统的应用领域愈来愈广 企事业单位 政府部门的行政管理 办公自动化 企业生产计划管理 军队物资管理 银行财务管理 铁路 民航飞机票预定系统 铁路车次调度系统 宾馆 酒店房间预定系统 百货公司订购与销售系统 医院病房 病历管理 学校师资 教学 学生学籍管理 图书馆管理 政府部门的计划和统计系统 人口普查 气象预报 地震 勘探等大量数据的贮存和统计分析 公安部门罪犯档案管理 地理信息系统 GIS 电子商务等等都离不开数据库系统 1 3数据模型 1 3 1信息的三种世界及其描述信息的三种世界是指现实世界 信息世界和计算机世界 也称数据世界 1 3 2数据模型的分类数据模型分成两个不同的层次 概念模型 也称信息模型 它是按用户的观点来对数据和信息建模 数据模型 主要包括网状模型 层次模型 关系模型等 它是按计算机系统的观点对数据建模 概念模型可以转换为计算机上某一DBMS支持的特定数据模型 数据模型通常由数据结构 数据操作和完整性约束三部分组成 1 3 3实体联系 E R 模型 1 信息世界中的基本概念1 实体 Entity 客观存在并可相互区别的事物称为实体 可以是具体的人 事 物 也可以是抽象的概念或联系 2 属性 Attribute 3 码 Key 唯一标识实体的属性集称为码 4 域 Domain 5 实体型 EntityType 6 实体集 EntitySet 7 联系 Relationship 联系类型 一对一联系 1 1 如果对于实体集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 则称实体集A与实体集B具有一对一联系 记为1 1 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 n 0 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 则称实体集A与实体B有一对多联系 记为1 n 多对多联系 m 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 n 0 与之联系 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 m 0 与之联系 则称实体集A与实体B具有多对多联系 记为m n 实体型之间的一对一 一对多 多对多联系不仅存在于两个实体型之间 也存在于两个以上的实体型之间 同一个实体集内的各实体之间也可以存在一对一 一对多 多对多的联系 2 实体 联系方法 Entity RelationshipApproach 实体型 矩形表示 矩形框内写实体名 属性 用椭圆形表示 并用无向边将其与相应的实体连接起来联系 用菱形表示 菱形框内写明联系名 并用无向边分别与有关实体连接起来 同时在无向边旁标上联系的类型 1 1 1 n或m n 实体联系例一 实体联系例二 E R图也称为E R模型 E R图提供表示实体集 属性和联系的方法1 用长方形表示实体集2 用椭圆形表示实体集的属性 并用线段将其与相应的实体集连接起来 3 用菱形表示实体集间的联系 用线段与有关实体集连接 在线段旁标出联系的类型 如果联系具有属性 则该属性仍则椭圆框表示 E R图例子 1 3 4常用的结构数据模型 层次模型网状模型 关系模型 1 1 关系数据模型的数据结构一个关系模型的逻辑结构是一张二维表 它由行和列组成 关系 Relation 对应通常说的表 元组 Tuple 表中的一行即为一个元组 属性 Attribute 表中的一列即为一个属性 一个表中往往会有多个属性 每一个列一个属性名 主码 PrimaryKey 表中的某个属性组 它可以唯一确定一个元组 域 Domain 属性的取值范围 关系模式 Relationmode 一般表示为 关系名 属性1 属性2 属性n 关系模型 2 2 关系模型中的数据全部用关系表示在关系模型中 实体以及实体间的联系都是用关系来表示 例如 学生 学号 姓名 性别 年龄 所在系 课程 课程号 课程名 选修 学号 课程号 成绩 图1student表数据 图2course表数据 图3SC表数据 例子 关系模型 3 3 关系数据模型的操纵与完整性约束操纵主要包括查询 插入 删除和更新数据 这些操作必须满足关系的完整性约束条件 用sql语句实现 4 关系数据模型的存储结构数据库的物理组织中 表以文件形式存储 每一个表通常对应一种文件结构 5 关系数据模型的优缺点 1 4数据库系统的模式结构 模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 它仅仅涉及到数据的型的描述 不涉及到具体的值 模式的一个具体值称为模式的一个实例 1 4 2三级模式结构 从数据库管理系统角度看 数据库系统通常采用三级模式结构 模式是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外模式是数据库用户 包括应用程序员和最终用户 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 是与某一应用相关的数据的逻辑表示内模式也称存储模式 它是数据物理结构和存储结构的描述 是数据在数据库内部的表示方式 例如 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 一个数据库只有一个内模式 数据库系统的三级数据模式结构 某单位职工信息数据库两个用户 财务 工资处理 人事 人事处理 三级模式结构的优点 保证数据的独立性 将模式和内模式分开 保证了数据的物理独立性 将外模式分开 保证了数据的逻辑独立性 简单用户接口 按照外模式编写应用程序或输入命令 而不需要了解数据库内部的存储结构 方便用户使用系统 有利于数据共享 在不同的外模式下可有多个用户共享系统中数据 减少了数据冗余 利于数据的安全保密 在外模式下根据要求进行操作 只能对限定的数据操作 保证了其他数据的安全 二级映象 外模式 模式同一模式可有任意多个外模式 每一个外模式都有一个映象 定义了该外模式与模式之间的对应关系 确定了数据的局部逻辑结之间的对应关系保证了数据的逻辑独立性模式 内模式模式 内模式是唯一的确定全局逻辑结构和存储结构之间的对应关系 保证了物理独立性 1 5数据库管理系统的功能结构 数据库管理系统DBMS 专门用于管理数据库的计算机系统软件 数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义 建立 维护 查询和统计等操作功能 并完成对数据完整性 安全性进行控制的功能 数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 数据库管理系统4个主要功能 数据定义功能提供相应的建库机制 用户可以利用DDL建立数据库 数据操纵功能插入 修改 删除 查询 统计功能称为数据操纵功能 用户利用DML实现其数据操纵功能 数据库的建立和维护功能建立功能是指数据的载入 转储 重新组织及数据库的恢复功能 维护指数据库结构的修改 变更及扩充功能 数据库的运行管理功能运行管理功能是核心功能 包括并发控制 数据的存取控制 数据完整性条件的检查和执行 数据库内部维护等 所有数据库的操作都要在这些控制程序的统一管理下进行 以保证计算机事务的正确运行 保证数据库的正确有效 1 6数据库系统的组成 数据库系统是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统 整个数据库系统 主要由计算机硬件系统 计算机软件系统 数据库用户 数据库等几部分组成 注意 1 数据库系统需要的硬件资源硬件系统指存储和运行数据库系统的硬件设备 包括CPU 内存 大容量的存储设备 外部设备等2 数据库系统的软件组成软件中包括操作系统 数据库管理系统 DBMS 主语言系统 应用程序软件和用户数据库3 数据库系统的人员组成及职责 补充 数据系统的体系结构 从数据库最终用户角度看 数据库系统体系结构分为单用户结构 主从式结构 分布式结构和客户 服务器结构 1 单用户数据库系统数据库系统 包括应用程序 DBMS 数据 都在一台计算机 一用户独占 不共享数据 数据系统的体系结构 1 2 主从式结构的数据库系统指一个主机带多个终端的多用户结构 在这种结构中 数