数据库原理李芳芳第1讲

1、数据库原理,主讲：李芳芳 ,课程概况,课程信息 课程简介 学习目标 学习内容 重点与难点 教材与参考书,教学重点,数据库基本概念 关系模型 SQL语言 数据库设计 完整性与模式管理 安全性与故障恢复,教材, 教材 王珊，萨师煊：数据库系统概论(第四版) ， 高等教育出版社，2012 王珊：数据库系统概论(第四版)学习指导与习题解答，高等教育出版社，2008,参考书, 参考书 A First Course in Database Systems(3rd edition) ， Ullman and Widom Database:Principles,Programming,and Performa

2、nce第2版，Patrick ONeil,高等教育出版社，2001 数据库系统实现(第2版)， Jeffrey D.Ullman等，机械工业出版社，2010 数据挖掘：概念与技术，Jiawei Han Micheline Kamber Jian Pei ，机械工业出版社，2012 上机软件 ORACLE DB2 SQL Server,参考资料,/ullman/fcdb.html 在线课程： /courses/Engineering/db/2014_1/about PostgreSQL官方网站，包括最新版本源代码、文档等

3、： PostgreSQL中文网站： ,学习要求,精读与泛读结合 读书，不是PPT 做笔记。 理解与表达并重 理论与实践结合 熟悉典型系统，掌握设计方法，动手性能调优,学习要求,读书 要求：读懂、读深、读活 读懂：读懂 某一章或某一个TOPIC的原理、技术 读深：和相关的内容（其他章节）联系起来读。 DBMS是个整体，要进一步学懂每一部分在整体中的作用、和其他部分的关系。 读活：能够用自己的话写出某一章或某一个TOPIC的理，要点，难点。 能够变为自己的技术，应用到实际的系统设计中去。,教学目标,熟悉关系模型,了解DBMS实现技

4、术 具备数据库设计能力 成为更好的大型应用开发人员 能够进行数据库的维护,提高数据库的性能,考试成绩,平时成绩 -20% （书面作业、实验） 期末考试 -80%,数据库技术发展回顾,经历了三代演变 层次/网状系统、关系系统、新一代数据库系统家族 造就了三位图灵奖turing award得主 C.W.Bachman、E.F.Codd和James Gray 发展了一门计算机基础学科 以数据模型和DBMS核心技术为主，内容丰富、领域宽广 形成了一个巨大的软件产业 DBMS及其相关工具产品、应用解决方案,三位图灵奖得主,Edgar.F.Codd 关系数据库之父,James Gray 数据库技术和“事务

5、处理”专家,Charles.W.Bachman 网状数据库之父,Edgar F. Codd关系数据库之父 美国工程院院士,原是英国人，1923年生于英格兰中部波特兰 第二次世界大战应征入伍，在皇家空军服役，1942 1945年任机长，参与了许多惊心动魄的空战 英国牛津大学数学专业学士与硕士学位，毕业后到IBM公司从事操作系统和自动机理论研究 年近40重返密歇根大学进修计算机与通讯专业，1963年获得硕士学位，1965年又获得博士学位 60年代后期开始数据库研究，1970年提出关系模型概念（CACM, Vol 13, Vol 6, 1970） 1981年获得图灵奖，84年从IBM退休 创办了一个

6、研究所：关系研究所（The Relational Institute）和一个公司：Codd & Associations，进行关系数据库产品得研发、销售、咨询业务,第一讲,数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS) 数据管理技术的发展,一、数据,数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 文字、图形、图像、声音、HTML 、XML 数据的特点 数据与其语义是不可分的,二、数据库(续),数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合,三、数据库管理

7、系统,什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。,什么是数据库系统？,数据库：DB 数据库管理系统：DBMS 数据库系统：DBS-Database System ?,四、数据库系统,数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。 数据库系统的构成 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。 DBS=DB+DBMS+APPLICATION+DBA+USER,

8、数据库系统构成,DBMS的主要功能,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 数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML) 操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改),DBMS的主要功能,数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等,1.1.2 数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理 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 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-5

9、0年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在),一、人工管理,时期 40年代中-50年代中 产生的背景 应用需求科学计算 硬件水平无直接存取存储设备 软件水平没有操作系统 处理方式批处理,人工管理(续),特点 数据的管理者：应用程序，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、冗余度极大 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,应用程序与数据的对应关系(人工管理),二、文件系统,时期 50年代末-60年代中 产生的背景 应用需求科学计算、管理 硬件水平磁盘、磁鼓 软件水平有文件系

10、统 处理方式联机实时处理、批处理,文件系统(续),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,应用程序与数据的对应关系(文件系统),三、数据库系统,时期 60年代末以来 产生的背景 应用背景大规模管理 硬件背景大容量磁盘 软件背景有数据库管理系统 处理方式联机实时处理,分布处理,批处理,数据库系统(续),特点 数据的管理者：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性

11、：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性 数据的结构化：整体结构化 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),数据的高共享性的好处,降低数据的冗余度，节省存储空间 避免数据间的不一致性 使系统易于扩充,数据独立性,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了，应用程序不用改变。 逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释

12、。 数据可以变长。 数据的最小存取单位是数据项。,DBMS对数据的控制功能,数据的安全性（Security）保护 使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 数据的完整性（Integrity）检查 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。,DBMS对数据的控制功能,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。,小结,数据库系统相关的术语和基本概念 数据库技术的发展 问题： 如何看待数据、数据库、

13、数据库管理系统和数据库系统之间的关系？ 数据库的发展阶段有哪些启示？,数据库史上重要人物,埃德加考特（EdgarF.Codd） 计算机界公认的关系数据库之父。1970年他提出了关系模型的理论，1970年以后，E.F.Codd继续完善和发展关系理论；之后创办了一个研究所 The RelationalInstitute和一个公司Codd & Associations；1990 年出版了专著The Relational Modelfor Database Management：Version 2 E.F.Codd 以其对关系数据库的卓越贡献获得了1983 年ACM图灵奖。,C.J.戴特(C.J.Da

14、te) C.J.Date 是最早认识到Codd 在关系模型方面所做的开创性贡献的学者之一，他是关系数据库技术领域中非常著名的独立撰稿人、学者和顾问，他使得关系模型的概念普及化。他参与了IBM公 司的SQL/DS和DB2两大产品的技术规划和设计。30多年来，Date 一直活跃在数据库领域中，其著作有数据库系统导论，对象关系数据库基础：第三次宣言（1998） 吉姆格雷（Jim Gray）Jim Gray使关系模型的技术实用化，他为RDBMS成熟并顺利进入市场起到了关键性的作用。他在事务处理方面取得了突出的贡献，使他成为该技术领域公认的权 威，他也成为图灵奖诞生32 年来第三位在数据库技术的发展中作

15、出重大贡献而获此殊荣的学者。曾参与主持过IMS、System R、SQL/DS、DB2等项目的开发。他的研究成果反映在他发表的一系列论文和研究报告之中，最后结晶为一部厚厚的专著：Transaction Processing: Concepts andTechniques。,Michael Stonebraker Michael Stonebraker是Ingres的创始人。他是加州大学伯克利分校的教授，著名的数据库学者，他在1992 年提出对象关系数据库模型。S t o n e b r a k e r 教授领导了称为Postgres 的后Ingres 项目。这个项目的成果是非常巨大的，在现代数据