一数据库导论PPT课件

数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystems Email mathzz 南海楼316 2 80 课程简介 教材王珊 萨师煊 数据库系统概论 第四版 高等教育出版社 2006 5 参考书 AFirstCourseinDatabaseSystems Jeffrey D Ullman JenniferWidom Dept OfComputerScience StanfordUniversity DatabaseSystemConcepts SixthEdition AbrahamSilberschatz HenryF Korth S Sudarshan McGrawHill 2010 王珊 朱青 数据库系统概论学习指导与习题解答 高等教育出版社 2003 8http www chinadb org 上机软件SQLServer2000 2008MySQL5 0 3 80 课程简介 讲授方法 讲授 自学 上机 地位 计算机 信管专业必修课学分 4 学时 54理论 36上机考核 平时成绩 期未考试总成绩 平时 20 课程设计 20 考试 60 课程设计 以3 4人为一小组 自行选定题目 课堂演示 评分 上机安排 实验内容 5 6个实验 实验报告 先发电子版到邮箱 学期末打印装订提交 课程地位 应用无处不在 4 80 数据库原理与应用 数据结构 程序设计语言 操作系统 计算机网络 管理信息系统 数据仓库与数据挖掘 电子商务 5 80 学习方法 理论与实际相结合 特别注意提高动手能力结合一门程序设计语言 开发简单实例 6 80 课程内容安排 1 基础篇第一章绪论第二章关系数据库第三章关系数据库标准语言SQL第四章数据库安全性第五章数据库完整性 设计与应用开发篇第六章关系数据理论数据库设计第七章数据库设计第八章数据库编程 7 80 课程内容安排 2 系统篇第九章关系查询处理和查询优化 第十章数据库恢复技术 第十一章并发控制 第十二章数据库管理系统第一至第十一章是本科专业的基本教程 书中有 号的部分除外 第十二至第十七章是高级教程 研究生阶段或自学 8 80 数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystems第一章绪论 9 80 第一章绪论 上 1 1数据库系统概述1 2数据模型1 3数据库系统结构1 4数据库系统的组成1 5小结 10 80 数据库的地位 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 11 80 数据库的形成 经历了三代演变层次系统 网状系统 关系系统新一代数据库系统家族 工程数据库 地理数据库 统计数据库 科学数据库 空间数据库造就了三位图灵奖turingaward得主C W Bachman 网状数据库之父 1973E F Codd 关系数据库之父 1981JamesGray 数据库技术和事务处理专家 1998发展了一门计算机基础学科以数据模型和DBMS核心技术为主 内容丰富 领域宽广形成了一个巨大的软件产业DBMS及其相关工具产品 应用解决方案 12 80 第一章绪论 1 1数据库系统概述1 1 1四个基本概念1 1 2数据管理技术的产生和发展1 1 3数据库系统的特点 13 80 1 1 1四个基本概念 数据 Data 数据库 Database 数据库管理系统 DBMS 数据库系统 DBS 数据仓库 DW DataWarehouse 14 80 一 数据 数据 Data 是数据库中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录数据的种类文本 图形 图像 音频 视频 学生的档案记录 货物的运输情况等数据的特点数据与其语义是不可分的 15 80 数据举例 数据的含义称为数据的语义 数据与其语义是不可分的 例如93是一个数据语义1 学生某门课的成绩语义2 某人的体重语义3 计算机系2003级学生人数语义4 请同学给出 16 80 数据举例 学生档案中的学生记录 李明 男 197205 江苏南京市 计算机系 1990 语义 学生姓名 性别 出生年月 籍贯 所在院系 入学时间解释 李明是个大学生 1972年5月出生 江苏南京市人 1990年考入计算机系请给出另一个解释和语义 17 80 二 数据库 数据库的定义数据库 Database 简称DB 是长期储存在计算机内 有组织的 可共享的大量数据的集合 数据库的基本特征数据按一定的数据模型组织 描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展 18 80 三 数据库管理系统 什么是DBMS位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 是基础软件 是一个大型复杂的软件系统 DBMS的用途科学地组织和存储数据 高效地获取和维护数据 19 80 硬件平台 基础软件平台 软件基础构架平台 应用软件平台 软件产品 协同软件办公软件 数据库系统操作系统 中间件应用服务器 数据库在计算机体系中的位置 20 80 DBMS的主要功能 1 数据定义功能提供数据定义语言 DDL 定义数据库中的数据对象数据组织 存储和管理分类组织 存储和管理各种数据确定组织数据的文件结构和存取方式实现数据之间的联系提供多种存取方法提高存取效率 21 80 DBMS的主要功能 2 数据操纵功能提供数据操纵语言 DML 实现对数据库的基本操作 查询 插入 删除和修改 数据库的事务管理和运行管理数据库在建立 运行和维护时由DBMS统一管理和控制保证数据的安全性 完整性 多用户对数据的并发使用发生故障后的系统恢复 22 80 DBMS的主要功能 数据库的建立和维护功能 实用程序 数据库初始数据装载转换 导入 数据库转储 导出 介质故障恢复 备份与恢复 数据库的重组织性能监视分析等其它功能DBMS与网络中其它软件系统的通信 接口 两个DBMS系统的数据转换异构数据库之间的互访和互操作 23 80 四 数据库系统 什么是数据库系统 DatabaseSystem 简称DBS 在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据库系统的构成数据库数据库管理系统 DBMS及其开发工具 应用系统数据库管理员 24 80 数据库 应用系统 应用开发工具 操作系统 数据库管理系统 数据库管理员 用户 用户 用户 数据库系统 数据仓库 DW vs 数据库 25 80 数据仓库 是在数据库已经大量存在的情况下 为了进一步挖掘数据资源 为了决策需要而产生的 它决不是所谓的 大型数据库 26 80 1 1数据库系统概述 1 1 1四个基本概念1 1 2数据管理技术的产生和发展1 1 3数据库系统的特点 27 80 数据管理技术的产生和发展 什么是数据管理对数据进行分类 组织 编码 存储 检索和维护数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程人工管理阶段 20世纪40年代中 50年代中 文件系统阶段 20世纪50年代末 60年代中 数据库系统阶段 20世纪60年代末 现在 28 80 数据管理技术的产生和发展 续 数据管理技术的发展动力应用需求的推动计算机硬件的发展计算机软件的发展 29 80 一 人工管理阶段 时期20世纪40年代中 50年代中产生的背景应用需求科学计算硬件水平无直接存取存储设备软件水平没有操作系统处理方式批处理 30 80 人工管理阶段 续 特点数据的管理者 用户 程序员 数据不保存数据面向的对象 某一应用程序数据的共享程度 无共享 冗余度极大数据的独立性 不独立 完全依赖于程序数据的结构化 无结构数据控制能力 应用程序自己控制 31 80 应用程序与数据的对应关系 人工管理阶段 人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 32 80 二 文件系统阶段 时期20世纪50年代末 60年代中产生的背景应用需求科学计算 管理硬件水平磁盘 磁鼓软件水平有文件系统处理方式联机实时处理 批处理 33 80 文件系统阶段 续 特点数据的管理者 文件系统 数据可长期保存数据面向的对象 某一应用程序数据的共享程度 共享性差 冗余度大数据的结构化 记录内有结构 整体无结构数据的独立性 独立性差 数据的逻辑结构改变必须修改应用程序数据控制能力 应用程序自己控制 34 80 应用程序与数据的对应关系 文件系统阶段 文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 35 80 文件系统中数据的结构 记录内有结构 数据的结构是靠程序定义和解释的 数据只能是定长的 可以间接实现数据变长要求 但访问相应数据的应用程序复杂了 文件间是独立的 因此数据整体无结构 可以间接实现数据整体的有结构 但必须在应用程序中对描述数据间的联系 数据的最小存取单位是记录 36 80 三 数据库系统阶段 时期20世纪60年代末以来产生的背景应用背景大规模管理硬件背景大容量磁盘 磁盘阵列 RAID 软件背景有数据库管理系统 DBMS 处理方式联机实时处理 分布处理 批处理 37 80 1 1数据库系统概述 1 1 1四个基本概念1 1 2数据管理技术的产生和发展1 1 3数据库系统的特点 38 80 1 1 3数据库系统的特点 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 39 80 数据结构化 整体数据的结构化是数据库的主要特征之一 整体结构化不再仅仅针对某一个应用 而是面向全组织不仅数据内部结构化 整体是结构化的 数据之间具有联系数据库中实现的是数据真正结构化数据的结构用数据模型描述 无需程序定义和解释数据可以变长数据的最小存取单位是数据项 40 80 数据的共享性高 冗余度低 易扩充 数据库系统从整体角度看待和描述数据 数据面向整个系统 可以被多个用户 多个应用共享使用 数据共享的好处减少数据冗余 节约存储空间避免数据之间的不相容性与不一致性使系统易于扩充 41 80 数据独立性高 物理独立性指用户应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的 当数据的物理存储改变了 应用程序不用改变 逻辑独立性指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的 数据的逻辑结构改变了 用户程序也可以不变 数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的 42 80 数据由DBMS统一管理和控制 DBMS提供的数据控制功能 1 数据的安全性 Security 保护保护数据 以防止不合法的使用造成的数据泄密和破坏 2 数据的完整性 Integrity 检查将数据控制在有效的范围内 或保证数据之间满足一定的关系 3 并发 Concurrency 控制对多用户的并发操作加以控制和协调 防止相互干扰而得到错误的结果 4 数据库恢复 Recovery 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态 43 80 应用程序与数据的对应关系 数据库系统 数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 44 80 第一章绪论 1 1数据库系统概述1 2数据模型1 3数据库系统结构1 4数据库系统的组成1 5小结 45 80 1 2数据模型 1 2 1两大类数据模型1 2 2数据模型的组成要素1 2 3概念模型1 2 4最常用的数据模型层次模型网状模型关系模型 46 80 数据模型 在数据库中用数据模型这个工具来抽象 表示和处理现实世界中的数据和信息 通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟 数据模型应满足三方面要求能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现 47 80 1 2 1两大类数据模型 数据模型分为两类 分属两个不同的层次 1 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 用于数据库设计 2 逻辑模型 逻辑模型主要包括网状模型 层次模型 关系模型 面向对象模型等 按计算机系统的观点对数据建模 用于DBMS实现 48 80 物理模型 物理模型是对数据最底层的抽象 描述数据在系统内部的表示方式和存取方法 在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法 用户角度 计算机角度 存储角度 49 80 两大类数据模型 续 客观对象的抽象过程 两步抽象现实世界中的客观对象抽象为概念模型 把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型 50 80 两大类数据模型 续 DBMS支持的数据模型 概念模型 认识抽象 信息世界 机器世界 现实世界中客观对象的抽象过程 现实世界 逻辑模型 51 80 一个实例 52 80 1 2数据模型 1 2 1两大类数据模型1 2 2数据模型的组成要素1 2 3概念模型1 2 4最常用的数据模型层次模型网状模型关系模型 53 80 1 2 2数据模型的组成要素 数据结构数据操作完整性约束条件 54 80 一 数据结构 什么是数据结构描述数据库的组成对象 以及对象之间的联系描述的内容与数据类型 内容 性质有关的对象与数据之间联系有关的对象数据结构是对系统静态特性的描述 55 80 二 数据操作 数据操作对数据库中各种对象 型 的实例 值 允许执行的操作及有关的操作规则 数据操作的类型查询更新 包括插入 删除 修改 56 80 数据操作 续 数据模型对操作的定义操作的确切含义操作符号操作规则 如优先级 实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述 57 80 三 数据的完整性约束条件 数据的完整性约束条件一组完整性规则的集合 完整性规则 给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则 用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化 以保证数据的正确 有效 相容 58 80 数据的完整性约束条件 续 数据模型对完整性约束条件的定义反映和规定本数据模型必须遵守的基本的 通用的完整性约束条件 例如在关系模型中 任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件 提供定义完整性约束条件的机制 以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件 59 80 1 2数据模型 1 2 1两大类数据模型1 2 2数据模型的组成要素1 2 3概念模型1 2 4最常用的数据模型层次模型网状模型关系模型 60 80 1 2 3概念模型 信息世界中的基本概念两个实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系单个实体型内的联系概念模型的一种表示方法一个实例 61 80 概念模型 概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求较强的语义表达能力能够方便 直接地表达应用中的各种语义知识简单 清晰 易于用户理解 62 80 一 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 物或抽象的概念 2 属性 Attribute 实体所具有的某一特性称为属性 一个实体可以由若干个属性来刻画 3 码 Key 唯一标识实体的属性集称为码 63 80 信息世界中的基本概念 续 4 域 Domain 属性的取值范围称为该属性的域 5 实体型 EntityType 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型 6 实体集 EntitySet 同一类型实体的集合称为实体集 64 80 信息世界中的基本概念 续 7 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 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系 65 80 二 两个实体型之间的联系 用图形来表示两个实体型之间的这三类联系 66 80 二 两个实体型之间的联系 续 一对一联系 1 1 实例一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职定义 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 也可以没有 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 67 80 两个实体型之间的联系 续 一对多联系 1 n 实例一个班级中有若干名学生 每个学生只在一个班级中学习定义 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与实体集B有一对多联系 记为1 n 68 80 两个实体型之间的联系 续 多对多联系 m n 实例课程与学生之间的联系 一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程定义 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 69 80 三 两个以上实体型之间的联系 两个以上实体型之间一对多联系若实体集E1 E2 En存在联系 对于实体集Ej j 1 2 i 1 i 1 n 中的给定实体 最多只和Ei中的一个实体相联系 则我们说Ei与E1 E2 Ei 1 Ei 1 En之间的联系是一对多的 70 80 两个以上实体型之间的联系 续 实例 课程 教师与参考书三个实体型一门课程可以有若干个教师讲授 使用若干本参考书 每一个教师只讲授一门课程 每一本参考书只供一门课程使用 71 80 两个以上实体型之间的联系 续 多个实体型间的一对一联系两个以上实体型间的多对多联系供应商