数据库管理PPT课件

精品课件,1,华东理工大学商学院李宏辉Tel:64253882E_mail:hhli,数据库系统原理,精品课件,2,课程资料,教材:王珊,陈红:数据库系统原理,清华大学出版社。,精品课件,3,第一章绪论,本章主要内容四个重要概念数据库技术的产生与发展数据模型数据库系统结构数据库管理系统,精品课件,4,1.1四个重要概念,数据定义:数据实际上是描述事务的符号记录。分类:数据根据其在变化过程中取离散值还是连续变化分为数字数据和模拟数据两类。数字数据：变化过程中取离散值的数据。如：1、2、3，a、b、c等。模拟数据：连续变化的数据称模拟数据。如：声音、图像、水位的变化、压力的变化等。计算机处理的数据只能是数字数据，模拟数据必须先转换成数字数据才能交给计算机处理。,精品课件,5,1.1四个重要概念,数据库定义：数据库就是长期储存在计算机内、有组织、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、描述和储存。数据库具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性数据库中的数据可为多用户共享,精品课件,6,1.1四个重要概念,数据库管理系统（DBMS）数据库管理系统是位于用户与操作系统间的一层数据管理软件，属系统软件的范畴。数据库管理系统负责定义数据和操纵数据，并能够保证数据库中数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。Oracle、Sybase、Foxpro是典型的数据库管理系统,精品课件,7,1.1四个重要概念,数据库系统数据库系统是指由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户等构成的系统。广义的讲，数据库系统由下面几部分构成硬件及数据库软件：包括操作系统、DBMS、编译系统及应用开发工具软件等人员：包括数据库管理员、用户等。,精品课件,8,数据库系统构成,用户,用户,用户,.,应用系统,应用开发工具,数据库管理系统,操作系统,数据库,数据库管理员,长期储存在计算机内、有组织、可共享的数据集合。,负责定义数据和操纵数据，并能够保证数据库中数据的安全性、完整性、并发控制及恢复,精品课件,9,1.2数据库技术的产生与发展,数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。数据管理是指如何对数据进行分类、组织、编码、储存、检索和维护。随着计算机硬件和软件的发展，数据管理经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。,精品课件,10,1.2.1人工管理阶段,背景:20世纪50年代中期以前,计算机主要用于科学计算硬件方面外存只有纸带、卡片、磁带，无磁盘软件方面无os、无管理数据的软件，数据处理方式是批处理。,精品课件,11,1.2.1人工管理阶段,应用程序与数据间的对应关系：应用程序与数据一一对应，数据不能共享。,应用程序1,数据组1,应用程序2,数据组2,应用程序n,数据组n,.,.,（图1-3）,精品课件,12,1.2.1人工管理阶段,特点：（1）数据不保存（2）数据需要由应用程序自己管理（3）数据不共享（4）数据不具有独立性。,精品课件,13,1.2.2文件系统阶段,背景:20世纪50年代后期到60年代中期,计算机不仅用于科学计算,而且应用于管理。硬件方面已有了磁盘等直接存取设备。软件方面有os、且os中有了管理数据的软件文件系统。数据处理方式已能够联机实时处理。,精品课件,14,1.2.2文件系统阶段,应用程序与数据间的对应关系：应用程序与数据（文件）一一对应，数据共享性差。,存取方法,应用程序1,应用程序2,应用程序n,文件1,文件2,文件n,。,。,精品课件,15,1.2.2文件系统阶段,特点：（1）数据以文件的形式长期保存（2）由专门的软件即文件系统对数据进行管理（3）数据共享性差（4）数据独立性低。,精品课件,16,1.2.3数据库系统阶段,背景:20世纪60年代后期以来,计算机用于管理的规模更为庞大，多应用对数据共享的要求越来越强烈。硬件方面已有了大容量磁盘，硬件价格下降，软件价格上升。出现了数据库管理系统。联机实时处理的要求更多了。,精品课件,17,1.2.3数据库系统阶段,应用程序与数据间的对应关系：数据在数据库中集中存放、统一管理，面向所有应用。,应用程序1,应用程序2,数据库管理系统,数据库,精品课件,18,1.2.3数据库系统阶段,特点：（1）查询迅速、准确（2）数据结构化且统一管理,学生基本记录,学号,性别,姓名,系别,年龄,政治面貌,籍贯,家庭出身,日期,地点,学历名,课程名,学号,学分,日期,奖惩条目,姓名,与本人关系,详细情况,课程号,课程号,学生人事记录,学生学籍记录,学生选课记录,奖惩情况记录,家庭成员记录,精品课件,19,1.2.3数据库系统阶段,特点：（3）数据冗余度小，易扩充（4）具有较高的数据和程序的独立性“物理独立性”“逻辑独立性”（5）数据由DBMS统一管理和控制。安全性、完整性、并发控制、恢复,精品课件,20,1.3数据模型,在数据库中是用数据模型这个工具来对现实世界进行抽象的。数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。根据模型应用的目的不同，可将数据模型分为两类。概念模型（信息模型）：按照用户的观点对数据和信息建模数据模型（层次、网状、关系）：按照计算机系统的观点对数据建模。,精品课件,21,1.3.1数据模型的三要素,数据结构：数据结构用于描述系统的静态特性数据结构是所研究的对象类型的集合这些对象是数据库的组成成分。他们包括两类：一类是与数据类型、内容、性质有关的对象。如学生、课程、客户等一类是与数据之间联系有关的对象。如：学生的一次选课，客户的一次订货等。,精品课件,22,1.3.1数据模型的三要素,数据操作数据操作用于描述系统的动态特性数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作集合。数据库主要有检索和更新（包括插入、删除、修改）两大类操作。,精品课件,23,1.3.1数据模型的三要素,数据的约束条件数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用于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、有效和相容。,精品课件,24,1.3.2概念模型,三个世界,认识抽象,现实世界,信息世界概念模型,机器世界DBMS支持的数据模型,精品课件,25,1.3.2概念模型,概念模型用于信息世界建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是用户与数据库设计人员之间进行交流的语言，因此概念模型应强调语义表达能力。要易于用户理解,精品课件,26,1.3.2概念模型,信息世界中的基本概念实体：客观存在并可相互区别的事物称为实体，如：一个学生、一个部门、一门课、学生的一次选课、部门的一次订货等。属性：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。例如学生实体可以用学号、姓名、性别、出生年月等属性组成码：唯一标识实体的属性集称为码。如：学号是学生实体的码。,精品课件,27,1.3.2概念模型,信息世界中的基本概念域：属性的取值范围成为该属性的域。如学号的域为8位字符，年龄的域为小于35的整数。实体型：用实体名及其属性名的集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。例如：学生（学号，姓名，性别，出生年月）实体集：同型实体的集合称为实体集。如：全体学生就是一个实体集。,精品课件,28,1.3.2概念模型,联系：事物之间的联系可以分为三类一对一联系（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。如班级和班长之间的联系一对多联系（1:n）：如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体与之联系（n=0），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具有一对多联系。如班导师和学生之间的联系。,精品课件,29,1.3.2概念模型,联系：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个实体与之联系（n=0），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与实体集B具有多对多联系。如：学生和课程之间的关系。多个实体之间也可以存在一对一、一对多、多对多的联系，如学生、课程和教科书之间的联系。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，如职工实体集内有领导和被领导的联系。,精品课件,30,1.3.2概念模型,概念模型的表示方法：实体联系方法实体型：用矩形框表示，矩形框内写上实体名。如：属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体联系起来。如：,课程,学生,学生,学号,学号,学号,姓名,性别,年龄,精品课件,31,1,1.3.2概念模型,概念模型的表示方法：实体联系方法联系：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，m：n）。如：,班级,班长,管理,1,1,班级,班长,管理,n,1,班级,学生,组成,m,班级,课程,管理,n,学生,选修,精品课件,32,1.3.2概念模型,实体联系,参考书,教师,课程,讲授,1,n,m,职工,领导,1,n,精品课件,33,1.3.2概念模型,E-R图实例,学生,班级,课程,学号,姓名,性别,年龄,班级编号,所属专业系,课程号,课程名,学分,教师,参考书,工号,姓名,性别,年龄,职称,书号,书名,内容提要,价格,精品课件,34,1.3.2概念模型,E-R图实例,班级,成绩,组成,领导,学生,学生人数,选修,课程,讲授,教师,参考书,1,n,n,1,n,m,领导,领导,1,n,m,精品课件,35,1.3.3数据模型,不同的数据模型具有不同的数据结构形式，目前最常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。层次模型和网状模型统称为非关系模型，在非关系模型中，实体用记录表示，实体之间的联系转换成记录之间的两两联系。,精品课件,36,1.3.3.1层次模型,基本层次联系:两个记录型及他们之间的一对多（包括一对一）的联系称为基本层次联系,Ri,Rj,Lij,双亲记录,一对多（包括一对一）联系名,子女记录,精品课件,37,1.3.3.1层次模型,层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，它用树型结构表示各类实体及实体之间的两两联系。层次模型数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（informationmanagementsystem）。层次模型的数据结构：层次模型的数据结构是树，按照树的定义，层次模型有以下两个限制只有一个结点没有双亲结点，称之为根结点。根以外的其他结点有且只有一个双亲。,精品课件,38,1.3.3.1层次模型,在层次模型中每个结点表示一个记录类型，结点之间的连线表示记录类型间的联系。每个记录类型可包含若干字段，这里，记录类型描述的是实体，字段描述实体的属性。,精品课件,39,1.3.3.1层次模型,R#,RN,S#,SN,SS,T#,TN,TD,TS,系D,教研室R,学生S,教师T,精品课件,40,1.3.3.1层次模型,S63871,LJ,A,S63874,CY,C,S63876,WB,A,R01,DB,R02,IMS,R03,AI,TS,D,R,T,E,精品课件,41,1.3.3.1层次模型,层次模型的操纵与完整性约束：层次模型的操纵主要有查询、插入、删除和更新。在进行插入、删除、更新操作时要满足层次模型的完整性约束条件。在进行插入操作时，如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。在进行删除操作时，如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除。进行更新操作时，应更新所有相应记录，以保证数据的一致性。,精品课件,42,1.3.3.2网状模型,网状模型的典型代表是DBTG系统。网状模型的数据结构是图。它去掉了层次模型的两个限制，允许多个结点没有双亲结点，允许结点有多个双亲结点，此外它还允许两个结点之间有多种联系（称之为复合联系）。,精品课件,43,1.3.3.2网状模型,学生宿舍,专业系,学生,教研室,教师,学生,课程,父亲,父亲关系,子女,子女关系,人,树,种植,砍伐,父亲,子女,养育,瞻养,精品课件,44,1.3.3.2网状模型,网状模型的操纵与完整性约束网状模型的操纵主要包括查询、插入、删除和更新数据。插入操作允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值。删除操作允许只删除双亲结点值。更新操作只需更新指定记录即可。,精品课件,45,1.3.3.3关系模型,关系模型的数据结构：二维表,学号,95001950029500395004。95700,姓名,性别,系别,年龄,籍贯,李勇刘晨王名张立杨晓冬,男女女男。男,计算机科学信息数学计算机科学。物理,20191819。21,江苏山东北京北京。山西,整数,字符串,男女,信息数学，.,141516171819202122.,北京上海山东.,学生登记表,关系名,主码,关系,域,属性名,元组行,属性（列）,精品课件,46,1.3.3.3关系模型,关系模型中的重要概念关系：一个二维表是一个关系元组：表中的一行即为一个元组属性：表中的一列即为一个属性主码：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。域：属性的取值范围分量：元组中的一个属性值。关系模式：对关系的描述。一般表示为：关系名（属性1，属性2，.,属性n),精品课件,47,1.3.3.3关系模型,在关系模型中,实体以及实体间的联系都是用关系来表示的,例如,学生、课程、学生与课程之间的多对多联系在关系模型中可以表示如下：学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）关系模型要求关系必须是规范化的，关系的每一分量必须是一个不可分的数据项。,精品课件,48,1.3.3.3关系模型,关系模型的操纵与完整性约束关系模型的操纵主要包括查询、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。关系的完整性约束条件包括三大类：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。关系模型中的数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合。,精品课件,49,1.4数据库系统结构,数据库系统的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，它仅仅涉及到型的描述，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。同一个模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，而实例是相对变动的。模式反映的是数据的结构及其关系，而实例反映的是数据库某一时刻的状态。数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。,精品课件,50,1.4数据库系统结构,三级模式结构,应用A,应用B,应用C,应用D,外模式1,外模式1,外模式1,1,1,2,3,模式,内模式,数据库,外模式/模式映象,模式/内模式映象,精品课件,51,1.4数据库系统结构,模式：模式也称逻辑模式，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。它是数据库模式结构的中间层，不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与具体的应用程序及所使用的应用开发工具无关。一个数据库只有一个模式。,精品课件,52,1.4数据库系统结构,外模式外模式也称子模式或用户模式，它时数据库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，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。每个用户只