数据库系统概述[]PPT课件

2020 4 24 精品课件 第1页 第1章数据库系统概述 SQLServer2005数据库应用与开发教程北京大学出版社 教学目标教学重点教学过程 2020 4 24 精品课件 第2页 教学目标 了解数据库系统应用实例了解数据库技术发展的三个阶段领会数据库的基本概念掌握数据库系统的三级模式结构掌握数据模型的要素及其特点 2020 4 24 精品课件 第3页 教学重点及难点 重点 数据库的基本概念理解掌握数据库系统的三级模式结构掌握数据模型的要素及其特点难点 数据库的相关概念理解数据库系统的三级模式结构 2020 4 24 精品课件 第4页 教学过程 引例1 1数据库系统应用实例1 2数据库系统的基本概念1 3数据库管理技术及发展1 4数据库系统结构1 5数据模型 2020 4 24 精品课件 第5页 引例 科信公司是一家专业对外贸易的企业 在80年代创业初期 公司使用C语言编写了一个处理业务信息的销售管理系统 该系统在当时还是热门技术 20年以后 他们已经用该系统处理了公司上万个销售的订单 同时还处理公司每年的大量业务报表 2005年 公司为了在订单上加上一项 地区业务编码 需要用5个人一年去重新编制程序 于是公司决定启动了一个新的项目 他们把系统数据转换到SQL关系数据库上 让数据库保存原有系统的数据 通过数据库管理系统 他们在新数据库上成功地加入 地区业务编码 这一数据属性 什么是 数据库 系统数据库 数据库管理系统 2020 4 24 精品课件 第6页 1 1数据库系统应用实例 学生选课系统 图1 1选修信息查询窗口 2020 4 24 精品课件 第7页 1 1数据库系统应用实例 应用程序 处理数据的程序 它的数据信息是从某个数据源得到的 数据库 应用程序的数据源 由若干个相互有联系的表组成 是一个数据的仓库 保存着数据库应用程序相关的一些基础数据 数据库管理系统 DBMS DBMS是一个商品化的软件 它管理着企业的数据库 使企业的数据以记录的形式保存在计算机中 2020 4 24 精品课件 第8页 1 1数据库系统应用实例 数据库系统 包含用户 数据库应用 数据库管理系统和数据库 用户与数据库应用 即应用程序 交互 数据库应用与DBMS交互 DBMS访问数据库中的数据 2020 4 24 精品课件 第9页 学习数据库系统需要弄懂的主要问题 1 数据模型 2 如何设计数据库 3 设计数据库的基本步骤 4 如何通过DBMS操纵数据库 5 如何保证数据的安全性 6 如何开发应用程序 2020 4 24 精品课件 第10页 学生选课管理系统 学生选课管理系统 主要实现对院校学生信息 课程信息 选修信息等方面进行综合管理 学生 学号 姓名 性别 出生日期 所在系 籍贯等属性 课程 课程号 课程名 先修课 学分等属性 学生选修课程后应记录相应成绩 2020 4 24 精品课件 第11页 1 2数据库系统的基本概念 1 信息 Information 信息就是新的 有用的事实和知识 信息具有实效性 有用性和知识性的特性 它是客观世界的反映 信息具有如下四个特征 1 信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识 2 信息是有用的 它是人们活动的必需知识 3 信息能够在空间和时间上被传递 在空间上传递信息称为信息通信 在时间上传递信息称为信息存储 4 信息需要一定的形式表示 信息与其表现符号不可分离 2020 4 24 精品课件 第12页 1 2数据库系统的基本概念 信息的作用 1 它可以提高人们对事物的认识 减少人们活动的盲目性 2 信息是社会机体进行活动的纽带 社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作 使整个社会协调发展 3 信息又是管理活动的核心 2 数据 Data 描述事物的符号记录称为数据 描述事物的符号可以是数字 也可以是文字 图形 图像 声音 语言等 数据有多种表现形式 它们都可以经过数字化后存入计算机 数据需要经过解释来表达其语义 2020 4 24 精品课件 第13页 1 2数据库系统的基本概念 3 数据库 DB 是指长期存储在计算机内 有组织的 可共享的数据集合 数据库中的数据按一定的数据模型组织 描述和存储 具有较小的冗余度 较高的数据独立性和易扩展性 并可为各种用户共享 4 数据库管理系统 DBMS 是位于用户与操作系统之间的数据管理软件 它包括4个方面功能 1 数据定义功能 2 数据操纵功能 3 数据库的运行管理 4 数据库的建立和维护功能 2020 4 24 精品课件 第14页 1 2数据库系统的基本概念 5 数据库系统 DataBaseSystem 简称DBS 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统 由计算机硬件 数据库 数据库管理系统 及开发工具 应用系统和用户构成 2020 4 24 精品课件 第15页 1 3数据库管理技术及发展 1 手工管理阶段手工处理数据有两个缺点 1 应用程序和数据之间的依赖性太强 不独立 2 数据和数据组之间可能有许多重复数据 造成数据冗余 2 文件系统阶段应用程序通过文件系统对文件中的数据进行存取和加工 文件系统解决了应用程序和数据之间的一个公共接口问题 使得应用程序采用统一的存取方法来操作数据 但是 不同的应用程序很难共享同一数据文件 也就是说数据独立性仍然较差 数据冗余性较大 2020 4 24 精品课件 第16页 1 3数据库管理技术及发展 3 数据库系统阶段数据库系统阶段中 数据库对数据的存储是按照同一结构进行的 应用程序具有高度的独立性 同时 数据库系统对数据的完整性 唯一性和安全性都提供了一套有效的管理手段 数据库系统还提供管理和控制数据的各种简单操作命令 使用户编写程序时更容易掌握 与文件系统相比 数据库系统具有以下主要特点 1 数据库设计时面向数据模型对象 2020 4 24 精品课件 第17页 1 3数据库管理技术及发展 2 数据库系统的数据冗余度小 数据共享度高数据共享度高具有以下优点 系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据 当系统需要扩充时 新用户或新程序还可以共享原有的数据资源 多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据 3 数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性 数据的物理独立性 PhysicalDataIndependence 数据的逻辑独立性 LogicalDataIndependence 2020 4 24 精品课件 第18页 1 3数据库管理技术及发展 4 数据库系统通过DBMS进行数据安全性 完整性 并发控制和数据恢复控制 5 数据库中数据的最小存取单位是数据项 2020 4 24 精品课件 第19页 1 4 1数据库体系结构 1 数据库系统的三级模式结构 2020 4 24 精品课件 第20页 数据库系统的三级模式结构 数据库的三级模式是指内模式 逻辑模式和外模式 1 逻辑模式逻辑模式简称模式 是对数据库的整体逻辑结构和特征的描述 模式表示了概念级数据库 体现了对数据库的总体观 2 内模式内模式又称存储模式或物理模式 它是数据的内部表示或底层描述 内模式表示了物理级数据库 体现了对数据库的存储观 2020 4 24 精品课件 第21页 数据库系统的三级模式结构 3 外模式外模式通常是模式的一个子集 故又称外模式为子模式 数据库的外模式面向具体的应用程序 外模式用来表示用户级数据库 体现了对数据库的用户观 模式是内模式的逻辑表示 内模式是模式的物理实现 外模式则是模式的部分抽取 3个模式反映了对数据库的3种不同观点 总体观和存储观只有一个 而用户观可能有多个 有一个应用 就有一个用户观 2020 4 24 精品课件 第22页 三个模式之间的映象 2 三个模式之间的映象 1 外模式 模式映象定义了外模式与模式之间的对应关系 保证了数据与程序的逻辑独立性 2 模式 内模式映象定义了数据库全局逻辑结构 逻辑模式 与存储结构 内模式 之间的对应关系 保证了数据与程序的物理独立性 2020 4 24 精品课件 第23页 1 4 2数据库系统的组成 1 硬件平台及数据库数据库系统对硬件资源的要求 1 要有足够大的内存 存放操作系统 DBMS的核心模块 数据缓冲区和应用程序 2 有足够大的磁盘等直接存取设备存放数据库 有足够的磁带作数据备份 3 要求系统有较高的通道能力 以提高数据数据传送率 2020 4 24 精品课件 第24页 1 4 2数据库系统的组成 2 软件数据库系统的软件主要包括 1 DBMS DBMS是为数据库的建立 使用和维护配置的软件 2 支持DBMS运行的操作系统 3 具有与数据库接口的高级语言及其编译系统 便于开发应用程序 4 以DBMS为核心的应用开发工具 5 为特定应用环境开发的数据库应用系统 2020 4 24 精品课件 第25页 1 4 2数据库系统的组成 3 人员包括数据库管理员 DBA 和用户 包括系统用户和最终用户 数据库管理员 负责数据库系统的建立 维护和管理工作 承担该任务的人员称为 系统用户 侧重设计数据库 开发应用系统程序 为最终用户提供友好的用户界面 最终用户 侧重对数据库的使用 主要是通过数据库进行联机查询 或者通过数据库应用系统提供的界面使用数据库 2020 4 24 精品课件 第26页 1 5数据模型 数据库是根据数据模型建立的 因而数据模型是数据库系统的基础 1 数据模型的三要素 1 数据结构 所研究的对象类型 ObjectType 的集合 这些对象是数据库的组成成分 2 数据操作 数据操作是指对数据库中各种对象 型 和实例 值 允许执行的操作的集合 包括操作及有关的操作规则 3 数据约束条件 是一组完整性规则的集合 是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则 2020 4 24 精品课件 第27页 1 5数据模型 2 常见的数据模型 1 层次模型 HierarchicalModel 2 网状模型 NetworkModel 3 关系模型 RelationalModel 2020 4 24 精品课件 第28页 1 5 1层次模型 层次模型是指用树型结构来表示数据间联系的模型 这个组织结构图象一棵树 层次模型的特点 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 根以外的其他结点有且只有一个双亲结点 按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库系统 1969年美国IBM公司研制的IMS就是层次模型的典型代表 2020 4 24 精品课件 第29页 1 5 1层次模型 高等学校组织结构 2020 4 24 精品课件 第30页 1 5 2网状模型 网状模型是指用网络结构来表示数据间联系的模型 网状模型的特点 1 允许有一个以上的结点无双亲 2 一个结点可以有多于一个以上的双亲 3 允许两个结点之间有两种或两种以上的联系 按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统 其典型代表是DBTG系统 亦称CODASYL系统 2020 4 24 精品课件 第31页 1 5 2网状模型 学生 选修 课程的网状模型 2020 4 24 精品课件 第32页 1 5 3关系模型 关系模型指的是用二维表格来表示数据间联系的模型1 关系模型中的基本概念 1 字段 属性 二维表格的每一列称为一个字段 即属性 其中字段名 属性名称 相当于标题栏中的标题 2 记录 元组 二维表格中的每 行称为 条记录 元组 记录是若干个相关属性组成的 3 二维表 关系 一个二维表格就是一个关系 它是由相关记录组成的 2020 4 24 精品课件 第33页 1 5 3关系模型 表1 1学生基本信息表 Students 2020 4 24 精品课件 第34页 1 5 3关系模型 2 关系模型的特点 1 每 列必须是基本数据项 不可再分解 2 表中每一列必须具有相同的数据类型 如 字