数据库系统概论绪论PPT课件

DepartofComputer NorthChinaInstituteofScienceandTechnology2011 03 数据库系统概论 华北科技学院计算机系 课程介绍 重要性绝大多数的系统都与数据库的应用相关主要内容主讲关系数据库原理原理 非产品 关系模型不和某个产品相关 而与原理息息相关 课程介绍 为什么学习数据库原理 1 是来源 根源和起源 2 都是基本状态 基础理论 是其他观点和理论创立和提出的基本事实 名人对原理的认识 热衷于实践而不是理论的人就好像是一名水手上了一条没有舵和罗盘的船 拿不稳该往哪里航行 实践要建立在对理论正确理解的基础之上 教材 参考书及上机环境 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 5参考书施伯乐 丁宝康 汪卫 数据库系统教程 第2版 高等教育出版社 2003 8崔巍 数据库系统及应用 第二版 高等教育出版社 2003 6上机环境SQLServer2008 或其他RDBMS 学习方式与考核方式 学习方式听课看书 预习 复习 作业 实验 上机练习 第5 7 8 9 11 14 16周的周二 3 4 节实验室 基础六 四层中间 辅导答疑时间 周四下午9 10 11节地点 1号教学楼304室 计算机基础教研室 数据库系统概论第一章绪论 学习目标 理解数据库的基本概念了解数据管理技术的发展掌握数据库系统的特点理解数据模型的基本概念 1 1数据库系统概述 数据库的地位数据库技术产生于上世纪60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 如何衡量一个国家信息化的程度 数据库建设规模 信息量的大小和使用频度已成为国家信息化成都的重要标志 建设规模 信息量的大小 使用频度 1 1数据库系统概述 1 1 1四个基本概念1 1 2数据库管理技术的产生和发展1 1 3数据库系统的特点 基本概念 数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统 1 1 1四个基本概念 1 1 1四个基本概念 1 数据 Data 是数据库中存储的基本对象 是描述事物的符号记录 如 数字 文字 图形 图象 声音 视频等 数据与其语义是不可分的 如 一条信息记录 数据的含义 姓名性别出生年份生源地就读系部入学年份 李明 男 1972 江苏 计算机系 1990 学生 2 数据库 Database DB 定义 是长期储存在计算机内 有组织的 可共享的大量数据集合 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 特点 永久存储 有组织 可共享 1 1 1四个基本概念 续 提供数据定义语言 DDL 提供数据操纵语言 DML 安全性 完整性 并发性 多用户 系统恢复 故障后 数据批量装载 转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等 3 数据库管理系统DBMS DataBaseManagementSystem 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 1 1 1四个基本概念 续 数据定义功能 数据操纵功能 数据库的运行管理 4 数据库的建立和维护功能 实用程序 设计DBMS目的 DBMS的主要功能 4 数据库系统 DBS 是指在计算机系统中 引入数据库之后的系统 DBS组成 DBS DB DBMS Application DBA USER在不引起混淆的情况下常把数据库系统简称为数据库 1 1 1四个基本概念 续 提醒 通常大家所讲的数据库系统多数是指DBMS 1 1 1四个基本概念 续 核心 用户 用户 用户 数据库系统的组成 数据库系统的组成 1 1 1四个基本概念 续 1 1数据库系统概述 1 1 1四个基本概念1 1 2数据库管理技术的产生和发展1 1 3数据库系统的特点 数据管理 数据库技术是应数据管理任务的需要而产生 指对数据进行分类 组织 编码 存储 检索和维护 是数据处理的中心问题 数据处理 是指对各种数据进行收集 存储 加工和传播的一系列活动的总和 1 1 2数据管理技术的产生和发展 数据管理经过三个阶段的发展 1 1 2数据管理技术的产生和发展 1 人工管理阶段 40年代中 50年代中 产生背景 应用需求 科学计算 硬件 无直接存取存储设备 软件 没有操作系统 主要为批处理 特点 数据不保存由应用程序管理数据数据不共享数据不具有独立性 1 1 2数据管理技术的产生和发展 1 人工管理阶段 40年代中 50年代中 应用程序与数据一一对应 1 1 2数据管理技术的产生和发展 2 文件系统阶段 50年代末 60年代中 产生的背景 硬件 出现磁盘 磁鼓 软件 文件系统 处理方式 联机实时处理 特点 数据可以长期保存由专门软件管理数据 文件系统 程序和数据之间有一定的独立性 2 文件系统阶段 50年代末 60年代中 1 1 2数据管理技术的产生和发展 指相同的信息可能在不同的地方 文件 重复存储 即同一数据的不同副本不一致 冗余不一致 文件系统存储信息的弊端 1 数据共享性差 冗余度大 1 1 2数据管理技术的产生和发展 文件系统存储信息的弊端 1 数据共享性差 冗余度大 1 1 2数据管理技术的产生和发展 由于数据使用者的需求不断变化 当改变数据结构时 应用程序需要改变 例如 选课信息中需要添加学生的联系电话或应用程序改换其它语言编写 2 数据独立性差 文件管理阶段应用程序与数据的对应关系 1 1 2数据管理技术的产生和发展 DBMS的目的 就是为了解决文件系统中存在的问题 数据库管理系统提出了许多新的概念和算法 加速了DBMS的发展 3 数据库系统阶段 60年代末以来 产生的背景 应用需求为大规模管理 硬件 出现大容量磁盘 软件 出现数据库管理系统 处理方式为联机实时处理 分布处理和批处理 特点 解决了数据的永久保存 实现了数据的方便查询 一致性维护问题 严格保证数据的安全 1 1 2数据管理技术的产生和发展 1 1数据库系统概述 1 1 1四个基本概念1 1 2数据库管理技术的产生和发展1 1 3数据库系统的特点 1 数据的结构化这是数据库与文件系统的根本区别 文件系统中 记录内部有结构 而记录间没有联系 是面向某一具体应用的 缺乏灵活性 最小存取单位是记录 数据库系统 实现了整体的结构化数据不再面向某一应用 而是面向全组织数据具有结构 存取数据的方式灵活 可存取数据库中的记录和数据项 1 1 3数据库系统的特点 2 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 是面向整个系统 数据可以被多个用户 多个应用共享使用 数据共享减少数据冗余 节约存储空间 避免数据之间的不相容性与不一致性 使数据库系统的弹性大 易于扩充 可以适应各种用户的需求 1 1 3数据库系统的特点 1 1 3数据库系统的特点 3 数据的独立性高 物理独立性 指用户的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时 应用程序不用改变 逻辑独立性 是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时 用户程序也可以不变 1 1 3数据库系统的特点 保证数据库中的数据是安全 可靠的 有效地防止数据库中的数据被非法使用或非法修改 数据遭到破坏时能立刻将数据完全恢复 安全机制 备份恢复 数据的安全性 Security 4 数据由DBMS统一管理和控制 1 1 3数据库系统的特点 保证数据在数据库中正确的特性 学生的年龄 200岁 4 数据由DBMS统一管理和控制 数据的完整性 Integrity 1 1 3数据库系统的特点 10张票 订8张票 10 8 2 订4张票 10 6 4 4 2 10 10 4 数据由DBMS统一管理和控制 并发 Concurrency 控制 4 数据由DBMS统一管理和控制数据的安全性 Security 保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏 使每个用户只能按指定方式操纵数据 数据的完整性 Integrity 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 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 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 1 1 3数据库系统的特点 数据库管理阶段应用程序与数据的对应关系 1 1 3数据库系统的特点 1 2数据模型 1 2 1两类数据模型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1 2 5层次模型1 2 6网状模型1 2 7关系模型 1 2 1两类数据模型 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 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 1 2 1两类数据模型 数据模型的分类 概念模型 也称信息模型 是按用户的观点来对数据和信息建模 数据模型 逻辑模型和物理模型 是按计算机系统的观点对数据建模 主要包括 网状模型 层次模型 关系模型等 主要用于数据库设计 主要用于DBMS实现 1 2 1两类数据模型 客观对象的抽象过程认识现实世界把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 概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次 1 2数据模型 1 2 1两类数据模型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1 2 5层次模型1 2 6网状模型1 2 7关系模型 数据模型的组成要素 1 数据结构2 数据操作3 完整性约束 1 2 2数据模型的组成要素 1 2 2数据模型的组成要素 数据结构是对系统静态特性的描述 1 数据结构 定义 描述数据库的组成对象以及对象之间的联系两类 一类是与数据类型 内容 性质有关的对象 一类是与数据之间联系有关的对象 1 2 2数据模型的组成要素 2 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 常用的数据操作类型 检索 插入 删除 修改 数据模型必须定义各操作的确切含义 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 更新 3 数据的约束条件 是一组完整性规则的集合 完整性规则 是给定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