讲-数据库系统概述[]PPT课件

1,精品课件,安徽新华蒋菲菲,精品课件,2,SQLServer2000数据库管理系统,安徽新华2009年11月23日,3,精品课件,第一讲数据库系统概述,4,精品课件,引入,本讲主要讲述数据库和数据模型的有关概念、数据库技术的发展与研究领域以及数据库系统的结构。,5,精品课件,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,6,精品课件,课程学习方法,理论学习掌握基本概念，多看例题，多做习题理论指导实践，实践提高认识重视数据库设计实践学习勤思考，多动手重视上机实习环节,7,精品课件,学习目标,了解数据库和数据模型的基本概念了解术语：数据（data）、数据库（Database）、数据库管理系统（DBMS）、数据库系统（DBS）了解数据模型概念及分类了解数据库系统分类了解数据库系统用户熟悉关系模型的概念掌握三级模式概念和两级映象掌握数据库体系结构,8,精品课件,知识重、难点分析,重点：数据模型（ER模型）的三要素概念模型的表示方法DBMS的功能与组成难点：数据库系统的模式结构与体系结构数据库系统三级模式结构和二级映像,9,精品课件,1、信息与数据1）信息是现实世界中各种事物的存在方式、运动形态以及它们之间的相互联系等诸要素在人脑中的反映，通过人脑的抽象后形成概念。2）数据一般是指信息的一种符号化表示方法，就是说用一定的符号表示信息，而采用什么符号，完全是人为规定。所以数据的概念包括两个方面含义：一是数据的内容是信息，二是数据的表现形式是符号。,数据库的基本概念,10,精品课件,2、信息与数据的关系数据是承载信息的物理符号或称之为载体，而信息是数据的内涵。数据可以表示信息，但不是任何数据都能表示信息，同一数据也可以有不同的解释。信息是抽象的，同一信息可以有不同的数据表示方式。3、数据处理数据处理是指将数据转换成信息的过程。数据处理信息数据处理任务的矛盾焦点不是计算，而是把数据管理好。,数据库的基本概念,11,精品课件,4、数据库指以一定组织方式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。,班级号专业班长01苹果陈一02环艺张三03CEAC王五,教师号姓名职称部门A01陈一教授计算机A02张三主讲计算机A03王五讲师管理系,课程教师号班级号上课时间上课地点数据库A02038:00东方10网络A03012:30西区02OfficeA010219:00东方09,数据库的基本概念,12,精品课件,5、数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS）数据库管理系统指位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制。数据库管理系统使用户能方便地定义数据和操纵数据，并能够保证数据的安全性、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。,数据库的基本概念,13,精品课件,数据库管理系统提供了用户和数据库之间的软件界面,使得用户更方便地操作数据库：数据描述语言(DDL)用来描述数据库的结构,供用户建立数据库。数据操作语言(DML)供用户对数据库进行数据的查询(数据的检索和统计等)和存储(数据的增加,删除和修改等)等操作。数据控制语言（DCL）DBMS通过安全性控制和完整性控制实现对数据库的保护。安全性控制的目的是防止对数据库未经授权的访问和恶意攻击。效率DBMS应保证数据库的高效率运行,以提高数据检索和修改的速度。,数据库的基本概念,用户是用DML还是DDL完成下列任务？a.定义目录表b.输入一个新员工的信息,14,精品课件,数据库的基本概念,6、数据库系统（DataBaseSystem，DBS）数据库系统指在计算机系统中引入数据库后构成的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。,15,精品课件,数据库的基本概念,6、数据库系统（DataBaseSystem，DBS）,16,精品课件,数据库的基本概念,17,精品课件,数据库系统的组成与结构,1、数据库系统的组成数据库系统是指引进数据库技术后的计算机系统。数据库系统一般由支持数据库运行的软硬件、数据库、数据库管理系统、数据库管理员和用户等部分组成的。,18,精品课件,2、数据库用户的分类数据库系统的用户是指使用和访问数据库中数据的人。（1）数据库设计者负责整个数据库系统的设计工作。设计者依据用户的需求设计合适的表和格式来存放数据,并对整个数据库的存取权限作出规划。（2）数据库管理员(DBA)决定数据库中的数据,并对这些数据进行修改,维护,监督数据库的运行状况。（3）应用程序设计者负责编写访问数据库的应用程序,使得用户可以很友好的使用数据库。（4）普通用户只需操作应用程序来访问所需要查询的数据,不需要关心数据库的具体格式及其维护和管理等问题。,19,精品课件,2、数据库用户的分类,20,精品课件,DBMS是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件。它建立在操作系统的基础上，是位于操作系统与用户之间的一层数据管理软件，负责对数据库进行统一的管理和控制。用户发出的或应用程序中的各种操作数据库中数据的命令，都要通过数据库管理系统来执行。数据库管理系统还承担着数据库的维护工作，能够按照数据库管理员所规定的要求，保证数据库的安全性和完整性。,数据库管理系统（DBMS）,21,精品课件,为何需要数据库,存储数据的方法第一种方法：用大脑来记住数据第二种方法：写在纸上第三种方法：写在计算机的内存中第四种方法：写成磁盘文件,22,精品课件,数据库能够做什么,存储大量数据，方便检索和访问保持数据信息的一致、完整共享和安全通过组合分析，产生新的有用信息,23,精品课件,1.2数据库技术的发展,数据库技术是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护的技术。数据库技术发展的阶段划分：1、人工管理阶段1）背景:20世纪50年代中期以前2）特点：这一时期的数据由于是面向应用程序的，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。（1）数据不保存（2）应用程序管理数据（3）数据不能共享（4）数据不具有独立性,24,精品课件,3）人工管理阶段的程序与数据的关系,25,精品课件,2、文件系统阶段1）背景:20世纪50年代后期至60年代中期在数据文件中常涉及下列术语：数据项：描述事物性质的最小单位。记录：若干数据项的集合，一个记录表达一个具体事物。文件：若干记录的集合。2）特点：（1）数据可以长期保存（2）文件系统管理数据（3）数据具有较低的共享性差，冗余度大（4）数据独立性差,26,精品课件,文件系统阶段,图例:,补贴,系别,姓名,学号,劳资科,住址,系别,性别,姓名,学号,房产科,学位,学分,系别,姓名,学号,学籍科,人事科,27,精品课件,3）文件系统阶段程序与数据的关系,28,精品课件,4、数据库系统阶段1）背景:从20世纪60年代后期2）特点：（1）数据结构化在文件系统中，文件之间不存在联系。文件内部的数据一般是有结构的，但是从数据的整体来说是没有结构的。数据库系统也包含许多单独的文件，但是它们之间相互联系，在整体上也服从一定的结构形式，从而能更适应管理大量数据的需求。,29,精品课件,（2）数据共享共享是数据库系统的目的，也是其最重要的特点。一个数据库中的数据，不仅可以为同一企业或者组织内部的各部门共享，还可以为不同国家，地区的用户所共享。,30,精品课件,数据库系统的特点,图例:,31,精品课件,（3）数据独立性高物理数据独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库数据是相互独立的，数据在磁盘上的数据库存储是由DBMS管理的。逻辑数据独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。,32,精品课件,（4）可控冗余度数据专用后,每个用户拥有并使用自己的数据。许多数据就会出现重复，这就是数据冗余。实现共享后，同一数据库中的数据集中存储,共同使用，因而易于避免重复，减少和控制数据的冗余。,33,精品课件,（5）数据由DBMS统一管理和控制(1)数据完整性(Integrity)检查：是指存储数据的正确性、有效性，用以将数据控制在有效的范围内。(2)数据安全性(Security)保护：是保护数据不被非法使用，从而造成数据的泄密和破坏。(3)并发(Concurrency)控制：对多用户的并发操作加以控制和协调。(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转换。,34,精品课件,3）数据库系统阶段程序与数据的关系,35,精品课件,数据库系统的三级模式结构,数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级组成。1、外模式（ExternalSchema）：外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）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。外模式一般是模式的子集。一个模式可以有多个外模式。一个应用程序只能使用一个外模式。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施。,36,精品课件,2、模式（Schema）：模式也称为逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公用数据视图。一个数据库只有一个模式。模式是数据项值的框架。数据库系统模式通常还包含有访问控制、保密定义、完整性检查等方面的内容。,数据库系统的三级模式结构,37,精品课件,3、内模式（internalSchema）：内模式也称为存储模式，它是数据库在物理存储器上具体实现的描述，是数据在数据库内部的表示方法，也是数据物理结构和存储方式的描述。一个数据库只有一个内模式。,数据库系统的三级模式结构,38,精品课件,39,精品课件,从数据库管理系统的角度，数据库系统通常采用三级模式结构，这是数据库管理系统内部的系统结构。从数据库最终用户的角度看，数据库结构分为集中式、分布式、客户/服务器和并行结构等。本地小型数据库MainFrame大型数据库分布式数据库客户机/服务器数据库,数据库系统结构,40,精品课件,数据库系统结构,1、单用户数据库系统单用户数据库系统是一种早期的最简单的数据库系统。在这种系统中，整个数据库系统（包括应用程序、DBMS、数据）都装在一台计算机上，由一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。,41,精品课件,数据库系统结构,2、主从式结构主从式结构是指一个主机带多个终端的多用户结构。在这种结构中，数据库系统（包括应用程序、DBMS、数据）都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机来完成，各个用户通过主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源。,42,精品课件,3、分布式结构指数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同节点上。网络中的每个节点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用；同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用。,数据库系统结构,43,精品课件,4、客户/服务器结构在客户/服务器结构中，客户端的用户请求被传送到服务器，服务器进行处理后，只将结果返回给用户（而不是整个数据），从而显著减少了网络上的数据传输量，提高了系统的性能、吞吐量和负载能力；另一方面，客户与服务器一般都能在不同的硬件和软件平台上运行，可以使用不同厂商的数据库应用开发工具，应用程序具有更强的可移植性，同时也可减少软件维护开销。,数据库系统结构,44,精品课件,数据库系统采用客户/服务器结构的好处：,（1）数据集中存储。数据集中存储在服务器上，而不是分开存储在各客户机上，使所有用户都可以访问到相同的数据。（2）业务逻辑和安全规则可以在服务器上定义一次，而后被所有的客户使用。（3）关系数据库服务器仅返回应用程序所需要的数据，这样可以减少网络流量。（4）节省硬件开销，因为数据都存储到服务器上，不需在客户机上存储数据，所以客户机硬件不需要具备存储和处理大量数据的能力，同样，服务器不需要具备数据表示的功能。（5）数据集中存储在服务器上，备份和恢复很容易。,45,精品课件,数据模型,为什么引入这些数据模型呢？数据模型的作用是什么？,46,精品课件,47,精品课件,数据模型,1、模型是现实世界特征的模拟和抽象，它应满足三方面的要求：比较真实的模拟现实世界容易为人们所理解便于在计算机上实现,48,精品课件,数据模型,2、数据模型的分类概念模型也称为信息模型，它是按照用户的观点进行数据信息建模，主要用于数据库的设计。结构数据模型这种模型是按计算机系统的观点对数据建模，是数据库的核心和基础，主要用于DBMS的设计。层次模型网状模型关系模型面向对象模型,49,精品课件,3、概念模型概念模型也称为“信息模型”，是人们为正确直观地反映客观事物及其联系，对所研究的信息世界建立的一个抽象的模型。是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。,50,精品课件,概念模型的名词术语（1）实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体既可以是实际的事物，也可以是抽象的概念或联系。例如:学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论（2）属性（Attribute）：属性就是实体所具有的特性，一个实体可以由若干个属性描述。例如:学生可由学号、姓名、年龄、系等组成（3）域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域。例如:性别的域为（男、女），月份的域为到的整数,51,精品课件,概念模型的名词术语（4）实体集（EntitySet）：具有相同属性的实体的集合称为实体集。例如:学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）（5）键（Key）：键是能够惟一地标识出一个实体集中每一个实体的属性或属性组合，键也被称为关键字或码。例如:实体集学生（学号、姓名、年龄、性别、系、年级）中的“学号”即可定义为该实体集的键。（6）联系（Relationship）：联系分为两种：一种是实体内部各属性之间的联系，另一种是实体之间的联系。例如:学生与老师间的授课关系，学生与学生间有班长关系，联系也可以有属性，如学生与课程之间有选课联系，每个选课联系都有一个成绩作为其属性。,52,精品课件,实体之间的联系（1）一对一联系：如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中至多有一个（可以没有）与之相对应，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记作：1:1。（2）一对多联系：如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，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。记作：1:n。（3）多对多联系：如果对于实体集A中的每个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之相对应，反过来，实体集B中的每个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记作：m:n。,53,精品课件,一对一关联(1:1):A表的一笔记录只能对应到B表中的一笔记录，称为一对一关联。,关联的分类,54,精品课件,一对多关联(1:M):A表的一笔记录可以对应B表的多笔记录，而B表的一笔记录只能对应A表的一笔记录时，称为一对多关联。,关联的分类,55,精品课件,多对多关联(M:N):A表中的一笔记录能对应B表中的多笔记录，而B表中的一笔记录也能对应A表中的多笔记录。,关联的分类,56,精品课件,ER模型信息模型有很多种，其中最为流行的一种是由美籍华人陈平山于1976年提出的实体联系模型（Entity-RelationshipModel，ER模型），简称ER图。ER图有三个要素：实体：用矩形表示实体，矩形内标注实体名称。属性：用椭圆表示属性，椭圆内标注属性名称。并用连线与实体连接起来。联系：用菱形表示，菱形内注明联系名称，并用连线将菱形框分别与相关实体相连，并在连线上注明联系类型。,57,精品课件,(a)1:1联系(b)1:n联系(c)m:n联系,基本-图要点,58,精品课件,基本-图要点,59,精品课件,码在E-R图中的表示实体集属性中作为主码的一部分的属性用下划线来标明。,基本-图要点,60,精品课件,单实体型及多实体型之间的联系,图1,图2,三个实体型之间的联系示例,61,精品课件,学生：学号、姓名、性别、专业班级：班级号、系别课程：课程号、课程名、学分教师：教工号、姓名、职称参考书：书号、书名、出版商、价格,62,精品课件,实体间联系的表示,63,精品课件,4、层次模型层次模型按树型结构组织数据，它是以记录类型为结点，以结点间联系为边的有序树，数据结构为有序树或森林。优点:数据结构很类似于金字塔,不同层次之间的关联性直接而且简单。缺点:由于数据纵向发展,横向关系难以建立,数据可能会重复出现,造成管理维护的不便。,64,精品课件,65,精品课件,5、网状模型网状模