自考电子商务数据库技术02

第二章数据库系统概论 一 本章知识点1 数据管理技术发展的历史2 数据模型3 数据库管理系统的结构4 数据库的保护5 数据库技术新进展 二 考核要求1 数据管理的3个阶段掌握数据管理3个阶段的特点 了解数据库管理系统的发展 2 数据模型掌握数据模型的概念 掌握数据及其联系的描述 了解层次模型和网状模型 掌握关系模型 理解三种数据模型的区别 3 数据库管理系统的结构掌握数据库管理系统的组成 掌握数据库管理系统 DBMS 的功能 4 数据库的保护掌握安全性控制 掌握完整性约束 掌握并发控制 5 数据库技术新进展理解分布式数据库 理解面向对象的数据库系统 了解多媒体数据库 了解数据仓库 联机分析处理技术和数据挖掘的概念 大纲要求 三 重点与难点1 重点 1 数据模型 2 数据库管理系统 3 数据库的保护2 难点 1 关系模型及关系运算 2 安全性控制中的三层安全防线 3 完整性约束的类型 4 表示完整性约束的方法 5 并发控制机制 大纲要求 2 1数据管理技术的发展历史2 2数据模型2 3数据库管理系统的结构2 4数据库的保护2 5数据库技术进展 内容概要 数据库 以某种方式组织起来 能够检索利用数据的集合 数据库的特点 较小的数据冗余可以共享数据具有独立性 概念 目前全世界80 以上的计算机主要从事一般的数据及事务处理工作 随着事务处理应用的逐步深入 以数据处理为核心的数据库技术随之发展与成熟起来 数据处理包括数据计算和数据管理两个部分 其中数据管理是数据处理过程的主要内容与核心部分 数据管理 包括对数据的分类 组织 编码 存储 检索和维护 计算机的数据管理主要经历了人工管理 文件系统 数据库系统等三个阶段 2 1数据管理技术的发展历史 2 1 1人工管理阶段 1 人工管理阶段 软硬件条件比较差 相当于只有CPU的计算机 数据不保存数据管理由程序完成数据无共享数据不独立 图1 1人工管理阶段应用程序与数据的对应关系 2 1 2文件系统阶段 2 文件系统阶段 没有数据库管理系统的PC机 数据可以长期保存程序和数据之间有了一定的独立性数据具有一定的共享性 但不够充分数据独立性差 图1 2文件系统阶段应用程序与数据文件的对应关系 与C语言操作数据差不多 2 1 3数据库管理系统阶段 3 数据库系统阶段数据结构化实现了数据共享 减少了数据冗余提高了数据独立性数据由DBMS统一管理和控制 图1 3数据库系统阶段应用程序与数据库的对应关 层次型数据库管理系统网状数据库管理系统关系型数据库管理系统面向对象型数据库管理系统 2 1 4数据库管理系统的发展 1 数据模型的概念 数据模型是对客观事物及其联系的数据描述 是数据库管理系统的数学形式框架 是数据库系统的核心 也是数据定义语言和数据操作语言的基础 2 数据模型包括以下几个方面 1 数据的静态特征 即数据结构 2 数据的动态特征 即数据操作 3 数据的完整性约束 即没有冲突的地方 3 数据库管理系统的数据模型的分类 1 面向值的数据模型 像关系模型2 面向对象的数据模型 像早期的层次型和网络型可看成是面向对象型 2 2 1数据模型的概念 2 2数据模型 4 数据模型的分类 按其所处的层次 在实际应用中 为了更好的描述现实世界中数据的特征 常常针对不同的场合或不同的目的 采用不同的方法描述数据特征 统称为数据模型 有如下几种 概念数据模型 这是面向数据库用户的现实世界的数据模型 与具体的 无关 E R图 逻辑数据模型 这是用户从数据库中所看到的数据模型 是具体的 所支持的数据模型 既要面向用户又要面向系统 数据库对象 物理数据模型 描述数据在存储介质山的组织方式的数据模型 不仅与 有关还和操作系统和硬件有关 物理文件 2 2 1数据模型的概念 2 2数据模型 数据描述经过了三个阶段 现实世界 概念世界 机器世界1 现实世界 是指存在于人脑之外的客观世界 2 概念世界 是现实世界在人们脑中的反映 是对客观事物及其联系的一种抽象描述 主要包括以下几个概念 实体 我们把客观存在并可以相互区别的事物称为实体 同一类实体的集合称为实体集 属性的集合表征一种实体的类型 称为实体型 属性 属性是用来描述实体的某一方面的特性 属性的具体取值为属性值 实体标志符 如果某个属性或属性集合的值能够唯一的标志出实体集中的每一个实体 则可以选择该属性或属性集合作为实体标志符 联系 实体集之间的对应关系称为联系 它反映现实世界的事物之间的相互关系 分实体内部各属性之间的联系和实体之间的联系 2 2 2数据及数据联系的描述 2 2数据模型 3 机器世界 信息经过加工编码而进入机器世界 机器世界处理的对象是数据 记录 相对应每一实体的数据叫记录 字段 相对应属性的数据称为字段 或者数据项 又叫数据元素或初等项 文件 相对应实体集的叫文件 它是同类记录的集合 记录型 相对应于实体型的叫记录型 关键字 相应于实体标志符的为关键字 关键字又称外码 2 2 2数据及数据联系的描述 2 2数据模型 信息世界实体属性实体集实体型实体标示符 机器世界记录字段文件记录型关键字 4 E R模型 描述概念模型的方法 图所描述的现实世界的信息结构称为组织模式或企业模式 同时把这种描述结果称为 模型 三要素 实体 属性 实体之间的联系 矩形表示实体 椭圆表示属性 菱形表示关系 关系抽象后可归结为三种 一对一联系 一对多联系 多对多联系 作实体 联系图 图 的步骤 确定所有的实体集合 选择实体集应包含的属性 确定实体集之间的联系 确定实体集的关键字 用下划线在属性上表明关键字的属性集合 确定联系的类型 在用线将表示联系的菱形框联系到实体集时 在线旁边注明是 或 来表示联系的类型 2 2 2数据及数据联系的描述 2 2数据模型 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型 层次模型通常是用树形结构来表示各类实体以及实体间的一对多联系 引入虚拟记录型和指针转换多对多关系 现实世界中的行政机构和家族关系等就是很自然的层次模型 典型的层次数据库管理系统是IBM公司在20世纪60年代推出的IMS系统 2 2 3层次模型 2 2数据模型 2 2 3层次模型 2 2数据模型 1 数据结构满足以下两个条件的数据模型称为层次模型 有且仅有一个结点无父结点 这个结点称为根结点 其它结点有且仅有一个父结点 2 数据操作主要有查询 插入 删除和更新 层次模型的数据操作要反映出数据之间的层次联系 存取或访问某一个记录 必须从根结点起 沿着层次路径逐层向下查找 没有一个子结点的能够脱离其父结点而独立存在 3 层次模型的完整性约束如果没有指定父结点就不能插入子结点的值 如果要删除父结点 则其相应的子结点也要同时删除 要更新某一条记录 必须更新所有相应的记录 2 2 3层次模型 2 2数据模型 网状数据模型可以更直接的描述现实世界 网状模型用网络图表示实体间的各种复杂联系 层次结构实际上是网状结构的一个特例 典型的网状数据库管理系统是美国数据系统研究会在20世纪70年代推出的DBTG系统 2 2 4网状模型 2 2数据模型 1 数据结构满足以下两个条件的数据模型称为网状模型 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 图1 6网状模型 2 数据操作主要包括查询 插入 删除和更新数据 网状模型在存取记录时 允许从任意一个结点找起 经过指定的联系 就能在整个网内找到所需的数据 3 完整性约束支持记录键的概念 用记录键是唯一标识记录的数据项集合 保证一个联系中父结点记录和子结点记录之间是一对多的联系 支持父结点记录和子结点记录之间的某些约束条件 2 2 4网状模型 2 2数据模型 关系模型是目前最重要的一种数据模型 它对数据库理论和实践产生了重大而深远的影响 它比层次模型和网状模型有更加明显的优点 当今主流的数据库管理系统基本都是关系数据库管理系统 关系模型是同过表格数据来表示和实现两个实体之间的联系 关系就是二维表格 表格中的每一行称作一个元组 它相当于一个记录值 每一列是一个属性值 列可以命名 称为属性名 属性相当于记录中的数据项或字段值 关系是元组的集合 2 2 5关系模型 2 2数据模型 关系有如下属性 表格中的每一列都是不可再分的基本属性 各列的名字不同 顺序不重要 行的次序无关紧要 关系中部不允许有完全相同的两行存在 域 域是值的有限集合 关系 笛卡尔积d1 d2 dn的任意一个子集称为在d1 d2 dn上的一个关系 用 d1 d2 dn 表示 为关系名 为关系的度或目 关系模式 我们将关系名及其属性名集合称为关系模式 具体的关系是实例 数据库模式 在支持关系模型的数据中 数据被看作是一个个的关系 描述数据库全部关系的一组关系模式称为关系的数据库模式 任何时刻数据库的所有具体的关系组成关系数据库的一个实例 2 2 5关系模型 2 2数模型 数据库系统由五个部分组成 硬件资源 CPU 内存 磁盘 软件资源 操作系统 数据库管理系统 高级编程语言 数据库结构 用户级数据库 概念级数据库 物理级数据库 三级模式两级映射 数据库管理员用户 最终用户 应用程序开发人员两类 数据库管理员DBA主要职责 1负责数据库核心及其开发工具的安装及升级2为数据库管理系统分配存储空间并规划未来的存储要求3协助开发者建立基本的对象 表 视图 索引 4负责注册用户并维护系统的安全性5负责数据库管理系统的备份和恢复 数据库系统的功能如下 1存储数据2创建并维护数据结构3允许多用户并发访问4加强安全性和保密性5允许提取和操作已存储的数据6实现数据录入和数据加载7提供不同记录的一致性8提供对指定数据快速提取的高效索引机制 2 3数据库管理系统的结构 数据库管理系统必须提供数据的安全性 并发性 完整性 数据备份 数据恢复等数据保护能力以保证数据库中数据的安全可靠和正确性 为此需要建立数据库保护机制 用于以阻止一切物理破坏和读写破坏 并能以最快的速度使其恢复工作 数据库的安全性主要是指保护数据库 防止因用户非法使用数据库造成数据泄密 更改或破坏 保证安全性关键是控制和识别 数据库的保护有以下三种方法 1 安全控制2 完整性约束3 并发控制 2 4数据库的保护 安全性控制的三种途径 1操作系统的安全保护机制2数据库管理系统的安全保护机制3数据库中的安全防护机制a用户标识和鉴定b存取控制c视图d数据加密e数据库审计 事后监视措施 2 4 1安全性控制 数据库的完整约束性是指数据的正确性 相容性和一致性 即防止不符合语义的错误数据输入和输出 同时还要使存储在不同副本中的同一数据保持一致协调 使数据之间的结构不受破坏 数据完整约束条件分类 1属性值的约束和联系的约束a属性值的约束是对一个列的取值的说明b关于数据之间的联系约束 在关系数据库中指多个属性或多个元组之间的联系的约束2静态约束和动态约束3立即执行约束和延迟执行约束 完整性约束方法分两类 隐含约束方法和显式约束方法 a采用断言说明句b采用CHECK子句或constraint子句c采用数据库触发器d将完整性约束的说明和检查任务交给应用程序 2 4 2完整性约束 多个用户共同