第1-1章_数据库系统概述.ppt

1/68,数据库技术与应用李凤云,2,参考教材,Access2010数据库应用实训教程，程晓锦徐秀花李业丽编著，清华大学出版社，2013Access2010数据库应用技术教程徐秀花程晓锦李业丽编著，清华大学出版社,2013,3/68,考核方式：理论部分：客观题（30分），基本概念测试（期末）实践部分：系统设计报告（10分）（10月25日交）最终大作业（60分），数据库管理系统,4/68,第1章第1讲数据库系统概述,前言1.1基本概念和术语1.2数据管理技术的产生和发展1.3数据库的特点1.4数据模型的概念和组成1.5数据模型的抽象过程1.6常用的数据模型1.7数据库的模式结构1.8数据库系统组成1.9ACCESS系统概述,5/68,前言,数据库是计算机技术发展的产物；数据库是计算机科学的重要分支。它的出现极大的促进了计算机应用向各行各业的渗透。数据库是计算机应用的基础。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。Access数据库是中小型数据库的最佳选择。,6/68,数据库发展历史上的三位重要人物,CharlesW.Bachman1973年，CharlesW.Bachman由于在数据库技术上的杰出贡献-层次数据库而获得了ACM的最高奖-图灵奖。他最早提出了用数据结构图表示数据之间联系的思想，并在第一个商用DBMS的开发期间进行了网状数据模型的早期研究工作。EdgarF.Codd1983年,因在数椐库管理系统的理论和实践方面的贡献-关系模型而获图灵奖。JamesGray1998年，JamesGray成为第三位因推动数据库技术发展做出重大贡献-事务处理技术而获图灵奖的学者。图灵奖（A.M.TuringAward，又译“杜林奖”），由美国计算机协会（ACM）于1966年设立，又叫“A.M.图灵奖”，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。其名称取自计算机科学的先驱、英国科学家阿兰麦席森图灵。由于图灵奖对获奖条件要求极高，评奖程序又是极严，一般每年只奖励一名计算机科学家，只有极少数年度有两名合作者或在同一方向作出贡献的科学家共享此奖。因此它是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项，有“计算机界的诺贝尔奖”之称。,7/68,1.1基本概念和术语,数据(Data)定义：描述事物的符号记录等。可以是数字、文字、图形、声音等等，不一定保存在计算机中。例如，下面的学生档案中，学生记录就是数据。,8/68,1.1基本概念和术语,数据库举个通俗的例子，说明什么是“数据库”。每个人都有亲戚和朋友，为了保持联系，常用一个笔记本记下他们的姓名、地址、电话号码、邮编等信息，目的是方便查找信息。“通讯录”就是一个最简单的“数据库”，每个人的姓名、地址、电话号码等信息就是这个数据库中的“数据”。我们可以在笔记本这个“数据库”中添加新朋友的个人信息，也可以由于某个朋友的电话号码发生变动而对“数据库”中的对应“数据”进行修改。不过使用笔记本这个“数据库”主要还是为了能随时查到地址、邮编或电话号码这些所需要的“数据”。,9/68,1.1基本概念和术语,数据库(DataBase，简称DB)数据库就是按照一定格式，在计算机内存贮的数据的“仓库”。定义：保存在计算机内、有组织、可共享的数据集合。数据库中的数据按照一定模型组织，查找和存取效率高，数据冗余小，可为多用户共享。,10/68,1.1基本概念和术语,数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，简称DBMS）数据库管理系统是一种软件，可以科学地组织和保存数据，高效查找和维护数据。,11/68,1.1基本概念和术语,数据库系统（DataBaseSystem，简称DBS）数据库系统：指计算机系统引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户构成。,数据库系统图示,12/68,1.2数据管理技术的产生和发展,人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机用于科学计算。尚没有磁盘等直接存取的存贮设备，只有纸带、卡片和磁带等外存。软件的发展也比较初级，没有操作系统，没有专门的软件系统负责数据管理，程序员在编写程序时，需要自行定义数据的逻辑结构。这个阶段的数据是面向应用的，一组数据只服务于特定的程序。当不同的应用程序使用相同的数据时，必须各自定义，不能共享和通用，使数据存在大量冗余。,13/68,1.2数据管理技术的产生和发展,14/68,1.2数据管理技术的产生和发展,文件系统阶段20世纪50年代至60年代中期，计算机用于科学计算和管理。已经有了磁盘、磁鼓等存贮设备。软件方面已经有了带有文件系统的操作系统。文件系统将数据组织成相互独立的数据文件，程序员可以不必考虑数据的插入、修改和删除等具体的物理细节，而将精力用于具体的应用逻辑。但文件系统中的一个文件仍然对应于特定的应用程序，文件仍然是面向应用的。数据的逻辑结构一旦改变，仍需要修改应用程序，不是一个弹性的无结构数据集合，存在着数据冗余度大，文件不易扩充等缺点。,15/68,1.2数据管理技术的产生和发展,16/68,1.2数据管理技术的产生和发展,数据库系统阶段60年代中期以后，计算机用于大规模管理。磁盘技术已经成熟，价格下降。数据库技术应运而生，解决了多用户数据共享的问题，实现了对数据的统一集中管理，并提供了并发、安全和保护措施。,17/68,1.2数据管理技术的产生和发展,18/68,数据管理技术的发展过程,19/68,1.2数据管理技术的产生和发展,数据库的发展和分支分布式数据库系统数据物理上分布，逻辑上整体；场地自治；数据冗余和透明。并行数据库系统利用通用并行计算机硬件的并行能力提高DBMS的性能。面向对象数据库系统数据库技术和面向对象设计方法的结合产物。面向对象语言程序员在做程序时，可直接以对象的形式存储数据数据仓库和数据挖掘利用已有数据资源，从中挖掘出知识，是决策系统的基础。知识库系统、主动数据库、模糊数据库、多媒体数据库、工程数据库、统计数据库、空间数据库,20/68,1.3数据库特点,实现了整体数据的结构化数据记录采用了变长模式等技术，节省了存贮空间。可以建立整体的数据结构，使数据不再只针对某一个具体应用，存取数据的方式也比较灵活。实现了数据的共享，降低了数据冗余数据库中的数据可以被多个用户和多个应用所共用，减少了数据重复，保证了数据的一致性。应用程序的需求发生变化后，对原来的数据结构做扩充即可满足要求。,21/68,1.3数据库特点,确保了数据的独立性应用程序和数据库是分离的，数据的物理存贮和数据的逻辑结构改变后，应用程序可以保持不变，简化了程序的维护和修改。保证了数据的安全性数据库管理员可以对数据库用户设置详细的权限，避免数据泄密和非法使用所造成的数据破坏。,22/68,1.3数据库特点,数据的完整性检查可以检查数据的正确性、有效性和兼容性，将数据控制在正确和有效的范围内，或保证数据之间满足预设的某种关系。并发控制多个用户同时存取和修改数据库时，可以保证数据或事务处理的正确性，不致于因为相互干扰产生错误结果。数据库的备份和恢复提供多种数据库备份的方式，数据库出现问题时，可以将数据库从错误状态恢复到已知的某个正确状态。,23/68,1.4数据模型的概念和组成,数据模型概念指数据库中数据的存贮和组织方式，即如何表示实体以及实体之间的联系。它是数据库系统的核心和基础。数据模型的组成数据结构确定实体及其联系按照何种方式存贮。描述系统的静态特性。数据操作允许对数据进行何种操作(如查询、插入、删除和修改)。描述系统的动态特性。约束条件完整型约束。如输入年龄的区间范围。,24/68,1.5数据模型的抽象过程,一般来说，数据从现实世界到计算机数据库的具体表示要经历三个领域，即现实世界、信息世界和计算机世界，三者的关系如图所示：,25/68,1.5数据模型的抽象过程,现实世界现实世界是指客观存在的事物及其联系，现实世界有个体和总体等概念。个体：一个客观存在的可识别事物。例如：一本具体的书，一名公司员工等。个体也可以是抽象的，例如某个城市的天气等。个体特征：每个个体都有一些区别于其他个体的特征。例如一本书的特征可以有：书名，作者，价格，出版社，页数等。总体：所有同类个体的集合成为总体。例如：所有的“书”就是一个总体。事物联系：同类个体之间或不同类个体的关系。,26/68,1.5数据模型的抽象过程,信息世界现实世界反映在人的头脑中，经过收集、认识、分类和抽象就形成了信息。信息世界是对客观世界的一种抽象描述。目前一般采用E-R（实体-关系）图表示。实体：被认识的个体即为实体。例如一名员工就是一个实体，是真实的员工在人头脑中的概念。属性：实体具有的某一特性称为属性。例如一名员工的属性可以由ID号、姓名、性别、年龄、职务和部门等组成，这些特征的组合标识了一名员工。实体集：同类实体的集合称为实体集。例如全体员工即为一个实体集。实体联系：实体内部或实体之间的对应关系称为联系。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。,27/68,1.5数据模型的抽象过程,计算机世界计算机世界是在信息世界上的进一步抽象，数据库管理系统的数据模型在该层上实现。记录：记录是实体的数据表示，由若干个属性值组成。字段（或数据项）：描述实体属性的数据表示。可以是数字或者字符串。文件：同类记录的集合。文件包括记录的结构和记录的值。数据模型：实体的联系在计算机世界里要按照一定的模式去表示，即采用不同的数据模型。,28/68,1.5数据模型的抽象过程,三个世界的术语的联系如图所示。,29/68,1.6常用的数据模型,当前流行的数据库的数据模型有四种，即层次模型（HierarchicalModel）、网状模型（NetworkModel）、关系模型（RelationalModel）和面向对象模型（ObjectOrientedModel）。它们的区别在于记录之间联系的表示方式不同。其中，关系模型是目前应用最为广泛的模型，市面上绝大多数数据库管理系统都是关系型。,30/68,1.6常用的数据模型,层次模型层次模型是数据库系统中最早使用的模型，它的数据结构类似一颗倒置的树，每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系是一对多的联系。,31/68,1.6常用的数据模型,层次模型的特点：结构简单，容易实现，对于某些特定的应用系统效率很高，但如果需要动态访问数据（如增加或修改记录类型）时，效率并不高。另外，对于一些非层次性结构（如多对多联系），层次模型表达起来比较繁琐和不直观。高校系级组织,层次模型结构图,33/68,1.6常用的数据模型,网状模型网状模型可以看作是层次模型的一种扩展。它采用网状结构表示实体及其之间的联系。一个节点可以没有父节点；也可以有多于一个的父节点。,34/68,1.6常用的数据模型,网状模型的特点：与层次模型相比，提供了更大的灵活性，能更直接地描述现实世界，性能和效率也比较好。网状模型的缺点是结构复杂，用户不易掌握，记录类型联系变动后涉及链接指针的调整，扩充和维护都比较复杂。教师、学生、课程、教室,网状模型结构图,36/68,1.6常用的数据模型,关系模型关系模型是目前应用最多、也最为重要的一种数据模型。关系模型建立在严格的数学概念基础上，采用二维表格结构来表示实体和实体之间的联系。二维表由行和列组成。,37/68,1.6常用的数据模型,关系模型中没有层次模型中的链接指针，记录之间的联系是通过不同关系中的同名属性来实现的。例如，教师信息表和课程表中都有教师编号属性，如果要查询薛智永老师讲授课程的情况，可以从教师信息表找到该老师的编号，然后在课程表中找到该编号所对应的课程信息。这个查询中，教师编号将两个表连接起来。关系模型的基本特征是：建立在关系数据理论之上，有可靠的数学基础可以描述一对一，一对多和多对多的联系表示的一致性。实体本身和实体间联系都使用关系描述关系的每个分量的不可分性，也就是不允许表中表,38/68,1.6常用的数据模型,关系模型的特点：概念清晰，结构简单，实体、实体联系和查询结果都采用关系表示，用户比较容易理解。另外，关系模型的存取路径对用户是透明的，程序员不用关心具体的存取过程，减轻了程序员的工作负担，具有较好的数据独立性和安全保密性。,39/68,1.6常用的数据模型,面向对象模型面向对象模型是采用面向对象的观点来描述现实世界中实体及其联系的模型，现实世界中的实体都被抽象为对象，同类对象的共同属性和方法被抽象为类。,40/68,1.6常用的数据模型,面向对象模型的特点：面向对象模型是一种接近现实世界、很自然的模型，可以定义复杂数据关系。由于具有继承特性，面向对象模型提供了快速创建各种变种记录类型的能力。面向对象模型的缺点是查询功能相对比较弱。,41/68,1.7数据库的模式结构,数据库模式的概念模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。模式仅涉及数据结构和属性的描述，不涉及具体的值，模式的一个具体值称为模式的一个实例（Instance）。一个模式可以有很多实例。数据库管理系统的结构，一般划分为三个层次，它们是概念模式、外模式和内模式。,42/68,数据库管理系统,1.7数据库的模式结构,43/68,1.7数据库的模式结构,三级模式结构内模式（InternalSchema）数据物理结构和存贮方式的描述；索引如何组织；数据压缩的加密的方法等。一个数据库只有一个内模式。模式（Schema）以一种数据模型为基础，考虑用户需求，形成数据在逻辑级上的视图。例如，数据记录有哪些数据项，其名称、类型和取值范围，完整要求和安全要求等一个数据库只有一个模式。外模式（ExternalSchema）经过部分屏蔽的用户视图，应用只能访问视图中的数据。一个数据库可有多个外模式。但一个应用程序使用一个外模式。,44/68,1.7数据库的模式结构,二级映象数据库系统提供映象功能，使数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。外模式/模式映象该映象定义了外模式/模式之间的对应关系；当数据库模式改变(例如增加新的属性)，可对映象做改动，外模式保持不变。应用程序依赖与外模式，因此可以保证程序的逻辑独立性。模式/内模式映象该映象定义数据库全局逻辑结构和存贮结构之间的关系。当物理存贮结构改变后，可对映象做相应改变，模式保持不变。从而保证了数据的物理独立性。,45/68,1.8数据库系统组成,数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统。数据库系统要维持正常运转，需要硬件、软件和人员三方面的共同支持和协作。硬件数据库系统的数据量常常很大，对计算机资源的占用和消耗都比较高。因此，在建立数据库系统时，需要对硬件设备进行投资或升级，购买高性能的服务器。一般要求硬件有较大的计算机内存、存贮设备的容量要足够大、配备磁带设备；系统要有较高的通道能力；配备UPS设备。,46/68,1.8数据库系统组成,软件支持数据库管理系统的操作系统，常用的是UNIX和Windows操作系统。数据库管理系统。即建立、使用、维护和配置数据库的软件系统。与数据库接口连接的高级开发语言编译环境，用于编译、调试和跟踪应用程序。例如，可以用C+开发ODBC接口的应用程序。以数据库管理系统为核心的应用开发工具，利用这些工具可以快速开发和定制本数据库所支持的应用程序。为某些特定应用环境开发的数据库应用系统，如MIS系统，ERP系统等。,47/68,1.8数据库系统组成,人员系统管理员（DBA）：具有比较高的权限，全面管理、监督和配置数据库系统。系统分析员：负责应用系统的需求调查和分析，参与数据库系统的概要设计，决定数据库中的数据结构，完成数据库各级模式的设计。应用程序员：负责应用程序的设计、编码和测试。最终用户：即最终使用数据库系统的人员。最终用户不直接操作数据库，但可以通过应用程序的界面进行交互，间接存取数据。,1.9ACCESS系统概述,MicrosoftAccess2010是Microsoftoffice2010系列应用软件的一个主要组成部分，是目前最普及的关系数据库管理软件之一。Access2010不仅具有传统的数据库管理系统的功能，还具备面向对象的特性，使其应用更加简单。Access提供多种向导和控件，使用户不必编写代码，就可以得到具有较强功能的数据库应用程序。,1.9.1ACCESS的功能和特性,MicrosoftAccess2010与Microsoftoffice应用程序高度集成，为用户提供了友好的用户界面和方便快捷的运行环境。一.ACCESS的功能1完善的数据库管理2完善的帮助和向导3良好的兼容性4“所见即所得”的窗体和报表5强大数据库转换功能6不同格式的文件的转换7面向对象的集成开发环境8集成Internet/Intranet,二.Access2010的新特性1）全新的用户界面2）更强大的对象创建工具3）改进的数据显示4）新的数据类型和控件5）共享Web网络数据库6）增强的安全性,1.9.2ACCESS集成环境和基本操作,1Access2010的启动方法有以下几种：从“开始”菜单启动。通过桌面上的快捷方式。通过文件夹中的Access文件图标。直接打开某个数据库文件。,2Access2010的退出退出可使用以下方法：单击文件菜单中的“退出”命令。单击Access2010窗口右上角的“关闭”按钮。按快捷键Alt+Space，在弹出的快捷菜单中选择“关闭”命令。按组合键Alt+F4。,3Access主界面Access2010的界面布局随操作的对象的变化而不同。,标题栏由标题、自定义快速访问工具栏、“最小化”按钮、“最大化”按钮和“关闭”按钮组成。自定义快速访问工具栏提供了常用文件操