数据库系统(一1)ppt课件

.,1,数据库系统,授课教师：张淼计算机学院,.,2,课程安排,授课：40学时实验：20学时考试笔试：70%平时+实验：30%,.,3,为什么要学数据库？,.,4,为什么要学数据库？,传统纸张上记录的各种信息需要统一管理，需要提高信息的使用效率形成“库”，实现积累应用“库”，实现积累的效益“库”的管理与控制,.,5,为什么要学数据库？,网络/Internet数据库EverythingOverDB,.,6,为什么要学数据库？,将信息规范化并使之电子化，形成电子信息“库”，以便利用计算机对这些信息进行快速有效的检索、统计与管理,.,7,第1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,.,8,第1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,.,9,1.1数据库系统概述,主要内容基本概念数据管理技术的产生和发展数据库系统的特点,.,10,1.1数据库系统概述,主要内容基本概念数据管理技术的产生和发展数据库系统的特点,.,11,1.1数据库系统概述-基本概念,数据(Data)数据库中存储的基本对象文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等描述事物的符号记录,.,12,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库(Database,简称DB)存放数据的仓库长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合特点数据按一定的数据模型组织、描述和储存,.,13,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库(Database,简称DB),.,14,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库(Database,简称DB),.,15,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库(Database,简称DB)存放数据的仓库长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合特点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,.,16,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库(Database,简称DB),数据库,数据,.,17,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DataBaseManagementSystem，简称DBMS)(系统软件),.,18,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DataBaseManagementSystem，简称DBMS)(系统软件)科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据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,.,19,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度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,.,20,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据定义功能用户使用DDL描述所要建立的表的格式DBMS按照用户的定义，创建数据库及其中的Table,.,21,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据定义功能,.,22,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据组织、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,.,23,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度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),.,24,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据操纵功能用户使用DML描述其所要进行的增、删、改、查等操作DBMS依照用户的操作描述，实际执行这些操作,.,25,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据操纵功能,.,26,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据库控制功能提供数据控制语言（DCL）用户使用DCL描述其对数据库所要实施的控制DBMS依照用户的描述，实际进行控制,.,27,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据库控制功能,.,28,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库语言使用者通过数据库语言利用DBMS操作数据库数据定义语言（DDL）DBMS提供给用户，以便用户定义数据格式数据操纵语言（DML）DBMS提供给用户，以便用户对数据进行操作数据控制语言（DCL）DBMS提供给用户，以便用户对数据进行控制数据库各种操作的执行DBMS按照用户的要求进行定义、操纵、控制和维护,.,29,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库语言与高级语言一条数据库语言语句相当于高级语言的一个或多个循环程序数据库语言（SQL语言）Select学号,姓名From学生登记表where性别=男高级语言for(inti=0;i6;i+)读第i条记录if性别=男显示第i条记录,.,30,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库语言与高级语言交互式SQL：SQL语言单独使用数据库语言可以嵌入到高级语言中使用,.,31,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据库的事务管理和运行管理数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统同一管理，统一控制，以保证数据的安全性、完整性和多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。,.,32,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据库维护转储、恢复、重组、性能监测、分析DBMS提供一系列程序（实用程序/例行程序）给用户在这些程序中提供了对数据库维护的各种功能用户使用这些程序进行各种数据库维护操作数据库维护的实用程序，一般都是由数据库管理员（DBA）来使用和掌握的,.,33,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度数据库维护,.,34,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从用户角度其它功能DBMS与网络中其它软件系统的通信两个DBMS系统的数据转换异构数据库之间的互访和互操作,.,35,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从系统角度DBMS为完成DB管理，在后台运行着一系列程序,.,36,索引,数据文件,统计数据,数据字典,事务管理器,应用程序目标代码,嵌入式DML预编译器,DML编译器,DDL解释器,查询计算引擎,应用界面,应用程序,查询,数据库模式,初级用户,程序设计人员,熟练用户,数据库管理员,数据库管理系统,查询处理器,存储管理器,用户,缓冲区管理器,文件管理器,磁盘存储器,.,37,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从系统角度DBMS为完成DB管理，在后台运行着一系列程序语言翻译处理：将用数据库语言书写的内容，翻译成DBMS可执行的命令。例如DDL编译器，DML编译器，DCL编译器等。数据存取：提供数据在磁盘、磁带等上的高效存取手段。例如：存储管理器，缓冲区管理器，索引/文件和记录管理器等。查询优化：提高数据库检索速度的手段；例如贯穿于数据存取各个阶段的优化程序通信控制：提供网络环境下数据库操作的手段,.,38,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从系统角度DBMS为完成DB管理，在后台运行着一系列程序事务管理：提供提高可靠性并避免并发操作错误的手段故障恢复：使数据库自动恢复到故障发生前正确状态的手段安全性控制：提供合法性检验，避免非授权非法用户访问数据库的手段完整性控制：提供数据及数据操作正确性检查的手段,.,39,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)的功能-从系统角度DBMS为完成DB管理，在后台运行着一系列程序数据字典管理：管理用户已经定义的信息应用程序接口（API）：提供应用程序使用DBMS特定功能的手段备份、运行日志操控等实用程序数据库数据装载、重组等实用程序数据库性能：统计在运行过程中数据库的各种性能数据，便于优化运行,.,40,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)：小结,数据库管理系统,数据库语言,数据库执行例程程序,数据定义语言DDL,数据操纵语言DML,数据控制语言DCL,语言翻译处理程序,系统控制运行程序,公用程序：定义,公用程序：维护,.,41,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,.,42,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,1,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step1用户向DBMS发出调用数据库数据的命令,.,43,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,2，3,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step2DBMS对命令进行语法检查、语义检查、存取权限检查，决定是否执行该命令Step3DBMS执行查询优化，把命令转换为一串单记录的存取操作序列,Step4执行存取操作序列（反复执行以下各步，直至结束）,1,.,44,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,1,5,2，3,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step5DBMS首先在缓冲区内查找记录，若找到转10，否则转6,.,45,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,1,5,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step6DBMS查看存储模式，决定从哪个文件存取哪个物理记录,.,46,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,1,7,5,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step7DBMS根据6的结果，向操作系统发出读取记录的命令,.,47,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,12,1,7,5,8,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step8操作系统执行读取数据的命令,.,48,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,9,12,1,7,5,8,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step9操作系统将数据从数据库存储区送到系统缓冲区,.,49,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,9,12,1,7,10,5,8,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step10DBMS根据用户命令和数据字典的内容导出用户所要读取的数据格式,.,50,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,9,11,1,7,10,5,8,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step11DBMS将数据记录从系统缓冲区传送到用户工作区,.,51,1.1数据库系统概述-基本概念,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,9,11,12,1,7,10,5,8,2，3，6,数据库管理系统(DBMS)的运行过程,Step12DBMS将执行状态信息返回给用户,.,52,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库管理系统(DBMS)典型的数据库管理系统OracleDB2（IBM）SybaseMSSQLServerMSAccessMSFoxpro,.,53,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）(工作环境)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（DB）数据库管理系统（及其开发工具）（DBMS）应用系统（DBAP）DataBaseApplication数据库管理员（DBA）DataBaseAdministrator,.,54,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库系统(工作环境),.,55,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库系统(工作环境),.,56,1.1数据库系统概述-基本概念,数据库系统(工作环境),.,57,1.1数据库系统概述,主要内容基本概念数据管理技术的产生和发展数据库系统的特点,.,58,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。数据管理，即对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。它是数据处理的中心问题数据处理包括对数据的收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。,.,59,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,数据管理技术的发展大致经历了三个阶段人工管理阶段(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),.,60,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,人工管理阶段产生的背景应用需求科学计算硬件水平外存只有纸带、卡片、磁带，无磁盘等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,.,61,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,人工管理阶段例：计算每位学生总分,.,62,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,人工管理阶段,.,63,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,人工管理阶段特点数据的管理者：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、冗余度极差数据的独立性：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,.,64,人工管理阶段,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,.,65,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段产生的背景硬件水平磁盘、磁鼓软件水平操作系统中有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统应用需求科学计算、管理处理方式联机实时处理、批处理,.,66,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段,.,67,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段用数据文件来存放数据，并通过高级语言完成对数据文件的操作。一个数据文件包含若干个“记录（Record）”，一个记录又包含若干个“数据（DataItem）”，用户通过对文件的访问实现对记录的存取。通常称支持这种数据管理方式的软件为“文件管理系统”，它一直是操作系统的重要组成部分,.,68,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段举例：有一磁盘文件stud，内存5个学生的数据，每个学生的数据包括：学号、姓名、成绩、平均成绩，有5个学生，要求计算平均成绩存入文件。,.,69,.,70,.,71,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段特点数据的管理者：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,.,72,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段,.,73,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段特点数据的管理者：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,.,74,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段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,.,75,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段文件系统中数据的结构文件间是独立的，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,.,76,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段特点数据的管理者：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,.,77,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段,.,78,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,数据库系统阶段产生的背景应用需求大规模管理硬件水平大容量磁盘、磁盘阵列软件水平有数据库管理系统处理方式联机实时处理,分布处理,批处理,.,79,1.1数据库系统概述-数据管理技术的产生和发展,从文件系统到数据库系统，标志着数据管理技术的飞跃，出现了统一管理数据的专门软件系统数据库管理系统。,.,80,1.1数据库系统概述,主要内容基本概念数据管理技术的产生和发展数据库系统的特点,.,81,1.1数据库系统概述-数据库系统的特点,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,.,82,1.1数据库系统概述-数据库系统的特点,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,.,83,1.1数据库系统概述-数据库系统的特点,数据结构化,.,84,1.1数据库系统概述-数据库系统的特点,数据结构化,.,85,1.1数据库系统概述-数据库系统的特点,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