Lession1 Database system introduction

1、2学习经历学习经历 郑州大学郑州大学 计算机及应用计算机及应用 本科本科 解放军信息工程大学解放军信息工程大学 计算机应用计算机应用 硕士硕士 天津大学天津大学 计算机应用技术计算机应用技术 博士博士研究方向研究方向 数据挖掘、计算机网络、云计算、生物信息学数据挖掘、计算机网络、云计算、生物信息学自我介绍（王栋）自我介绍（王栋）上课之前上课之前3 课程学习的几个特点课程学习的几个特点 1、“尽信书不如无书尽信书不如无书” 2、“不求甚解，有的放矢不求甚解，有的放矢” 3、“耳听为虚，眼见为实耳听为虚，眼见为实” 4、学习途径：、学习途径： (a)解决具体问题解决具体问题 (b)考试考试上课之前

2、上课之前4 一、一、 教学目的教学目的 本课程以本课程以SQL Server 2000为例，介绍网络数为例，介绍网络数据库的原理、创建、使用、管理等，详细讲解数据据库的原理、创建、使用、管理等，详细讲解数据库的查询、存储过程及触发器、以及数据库的备份库的查询、存储过程及触发器、以及数据库的备份与恢复。与恢复。 学会学会“用用”数据库！数据库！ 课程说明课程说明5 二、二、 课程内容课程内容 课程说明课程说明网络数据库技术基础 SQL语言数据库的创建与管理数据库查询视图索引游标事务存储过程和触发器安全性管理备份与恢复ASPADO网络数据库技术6三、三、 课程特点课程特点n 实践为主，应用为王实践

3、为主，应用为王n 各部分内容相对独立各部分内容相对独立n 不要求复杂的理论不要求复杂的理论 四、考试形式：笔试四、考试形式：笔试 五、考试时间：课程结束后两周五、考试时间：课程结束后两周 课程说明课程说明7六、六、 教材与参考书教材与参考书l 逯燕玲逯燕玲. 网络数据库技术（第网络数据库技术（第2版）版）. 电子工业出版社电子工业出版社. l 七、七、 怎样学好这门课怎样学好这门课 注重自学，勤学好问注重自学，勤学好问 注重理解，背书无用注重理解，背书无用 注重上机，重视实验注重上机，重视实验学习方法：预习教材学习方法：预习教材+听课作笔记听课作笔记+上机练习（实验报告）上机练习（实验报告）课

4、程说明课程说明8八、上机安排八、上机安排时间：时间：2-7周周 周三周三 下午下午7、8节节 地点：龙子湖校区菊潭机房一地点：龙子湖校区菊潭机房一 注意：每次上机时需穿鞋套方可进入，且按座号就座！注意：每次上机时需穿鞋套方可进入，且按座号就座！课程说明课程说明网络数据库技术（第网络数据库技术（第2版）版）第第1章章 数据库系统概述数据库系统概述 逯燕玲逯燕玲 戴红戴红 李志明李志明 主编主编10n1.1 计算机数据处理计算机数据处理 n1.2 数据模型数据模型 n1.3 数据库系统的基本概念数据库系统的基本概念 n1.4 数据库设计数据库设计 第第1章章 数据库系统概述数据库系统概述 111.

5、1 计算机数据处理计算机数据处理1.1.1 数据及数据处理数据及数据处理n数据（数据（data）是数据库中存储的基本对象，是指对）是数据库中存储的基本对象，是指对客观存在的事物的一种描述，其表现形式可以是数客观存在的事物的一种描述，其表现形式可以是数字、文字、图像、声音等，这些数据经过数字化才字、文字、图像、声音等，这些数据经过数字化才能为计算机识别和处理。能为计算机识别和处理。n数据处理：对各种数据进行收集、存储、加工和传数据处理：对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。播的一系列活动的总和。 121.1.2 数据处理的三个阶段数据处理的三个阶段 n人工管理阶段人工管理阶段n

6、文件系统阶段文件系统阶段n数据库系统阶段数据库系统阶段131. 人工管理阶段人工管理阶段时间：时间：20世纪世纪50年代中期以前年代中期以前 背景：背景： 硬件：无直接存储、存取设备硬件：无直接存储、存取设备软件：汇编语言软件：汇编语言数据处理方式：批处理数据处理方式：批处理 特点：特点： 数据不进行保存数据不进行保存 应用程序管理数据应用程序管理数据 （没有软件系统对数据进行管理）（没有软件系统对数据进行管理）数据不共享数据不共享 数据不具有独立性数据不具有独立性14管理阶段应用程序与数据之间的对应关系管理阶段应用程序与数据之间的对应关系应用程序1应用程序1应用程序1数据组1数据组2数据组n

7、特点特点: 一组数据对应一个程序，一组数据对应一个程序，数据是面向应用的。数据是面向应用的。152. 文件系统阶段文件系统阶段时间：时间：20世纪世纪50年代末到年代末到60年代中期年代中期 背景：背景： 硬件：磁盘磁鼓等直接存取的外存设备硬件：磁盘磁鼓等直接存取的外存设备 软件：专门的数据管理软件软件：专门的数据管理软件处理方式：文件批处理联机实时处理处理方式：文件批处理联机实时处理 特点：特点： 数据可以长期保存在磁盘上数据可以长期保存在磁盘上文件系统管理数据文件系统管理数据数据共享性差，冗余度大数据共享性差，冗余度大 数据独立性差数据独立性差 16数据共享性差，冗余度大数据共享性差，冗余

8、度大17应用程序与数据之间的对应关系应用程序与数据之间的对应关系特点：进行数据管理，以记录为存取单位应用程序1应用程序1应用程序1数据组1数据组2数据组n存取方法183. 数据库系统阶段数据库系统阶段时间时间:20世纪世纪60年代末年代末 背景：背景： 硬件：大容量的磁盘硬件：大容量的磁盘 ，价格下降，价格下降软件：价格上升软件：价格上升处理方式：联机实时处理处理方式：联机实时处理 特点：特点： 数据的结构化数据的结构化 数据共享性高，冗余度低，易扩充数据共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高数据独立性高 数据由数据库管理系统数据由数据库管理系统(DBMS,database manageme

9、nt system) 统一管理和控制统一管理和控制19程序甲程序甲（COBOL）程序乙程序乙（PL/1）程序戊程序戊（C语言）语言）程序丁（FORTRAN）程序丙程序丙（COBOL）数据库系统阶段数据库系统阶段数据集合20 例：例： 人事基本记录人事基本记录 部部 职职 姓姓 职职 性性 年年 出出 成成 政治政治 工资工资 工工 门门 号号 名名 务务 别别 龄龄 身身 份份 面貌面貌 级别级别政治历史记录政治历史记录 年年 事件事件 代代姓姓 状况状况 与职工与职工名名 关系关系(a)人事基本记录人事基本记录 信信 王王 讲讲 职职 学学 党党 高教高教 息息 10317 男男 37 系系

10、 一一 师师 员员 生生 员员 10级级1972 2009政治历史记录政治历史记录丁 一社会关系记录社会关系记录社会关系记录社会关系记录(b)人事记录人事记录年月年月 工资级别工资级别 与职工与职工姓名姓名 状况状况 关系关系业务记录业务记录子部门子部门 最后学历最后学历 专长专长学历学历年代年代 学校学校 单位单位科研经历科研经历年月年月 项目项目教学经历教学经历 职工记录职工记录 部部 职职 姓姓 职职 性性 年年 工工 工资级别工资级别 门门 号号 名名 务务 别别 龄龄 出出 成成 政治面貌政治面貌 身身 份份 年代年代 事件事件 政治政治 历史历史教学经历教学经历年年 课课 授课授课

11、月月 程程 对象对象(c)社会关系记录社会关系记录22数据库系统的特点数据库系统的特点n数据的共享性高，冗余度小，易扩充数据的共享性高，冗余度小，易扩充n数据面向整个系统，而不是面向某一应用，数据集中管理，数据共享，因数据面向整个系统，而不是面向某一应用，数据集中管理，数据共享，因此冗余度小此冗余度小n节省存储空间，减少存取时间，且可避免数据之间的不相容性和不一致性节省存储空间，减少存取时间，且可避免数据之间的不相容性和不一致性n每个应用选用数据库的一个子集，只要重新选取不同子集或者加上一小部每个应用选用数据库的一个子集，只要重新选取不同子集或者加上一小部分数据，就可以满足新的应用要求，这就是

12、易扩充性分数据，就可以满足新的应用要求，这就是易扩充性n数据独立性高数据独立性高n数据的物理独立性数据的物理独立性n数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性n数据由数据库管理系统（数据由数据库管理系统（DBMS）统一管理和控制并发共享）统一管理和控制并发共享 DBMS必须提供以下几方面的数据控制功能：必须提供以下几方面的数据控制功能：n数据的安全性保护数据的安全性保护n数据的完整性检查数据的完整性检查n并发控制并发控制n数据库恢复数据库恢复23数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系数据库数据库管理系统DBMS应用程序1应用程序2用户24数据库技术的发展数据

13、库技术的发展20世纪世纪70年代以前，数据库系统没有一个完整和坚固年代以前，数据库系统没有一个完整和坚固的数学理论基础，数据库产品直接按照应用的要求的数学理论基础，数据库产品直接按照应用的要求来设计。来设计。这段时期的数据库产品以层次型数据库系统为主，业这段时期的数据库产品以层次型数据库系统为主，业界称为界称为“前关系型数据库系统（前关系型数据库系统（Pre-Relational Database）” 。1970年，年，IBM公司的研究员公司的研究员Codd发表了题为发表了题为“大型数大型数据库的数据关系模型据库的数据关系模型”的文章，从此数据库系统的的文章，从此数据库系统的发展进入到发展进入

14、到“关系型数据库系统（关系型数据库系统（Relational Database）”时期。时期。关系型数据库系统以关系代数为理论基础，经过几十关系型数据库系统以关系代数为理论基础，经过几十年的发展和实际应用，技术越来越成熟和完善。年的发展和实际应用，技术越来越成熟和完善。25n数据模型（数据模型（Data Model）是用于表示现）是用于表示现实问题的数据概念、数据关系以及数据约实问题的数据概念、数据关系以及数据约束的集合，是数据库系统中用于提供信息束的集合，是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式架构表示和操作手段的形式架构1.2 数据模型数据模型 261.2 数据模型数据模型 1.2.

15、1 信息的三个世界信息的三个世界 27信息的三个世界术语的对应关系信息的三个世界术语的对应关系 现实世界现实世界信息世界信息世界数据世界数据世界特征特征属性属性数据项数据项事物个体事物个体实体实体记录记录事物总体事物总体实体集实体集文件文件事物间的联系事物间的联系实体间的联系实体间的联系数据间的联系数据间的联系概念模型概念模型逻辑模型逻辑模型281.2.2 概念模型概念模型 n所谓概念模型，就是为正确、直观地反映客观事所谓概念模型，就是为正确、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物及其联系，对所研究的信息世界建立的一个抽象的模型。象的模型。 n概念模型具有以下特征：概念模

16、型具有以下特征：n具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识语义知识 n简单、清晰、易于理解简单、清晰、易于理解 n独立与计算机系统，完全不涉及信息在计算机中的表示独立与计算机系统，完全不涉及信息在计算机中的表示 n独立于任何数据库管理系统，可以方便地转换为计算独立于任何数据库管理系统，可以方便地转换为计算机上任意数据库管理系统所支持的特定数据模型机上任意数据库管理系统所支持的特定数据模型 29概念模型的表示方法概念模型的表示方法实体实体-联系方法（联系方法（ E-R图，图，Entity-Relationship A

17、pproach）表示实体型，表示实体型，框内写实体名。框内写实体名。表示实体的属性表示实体的属性 表示实体间的联系表示实体间的联系连接各部分连接各部分30两个实体之间的联系两个实体之间的联系 31 例例1-1：实体间联系：实体间联系 在学校里的班主任和班级之间（约定一个教师只能担任一在学校里的班主任和班级之间（约定一个教师只能担任一个班级的班主任），由于一个班主任至多带一个班级，而一个个班级的班主任），由于一个班主任至多带一个班级，而一个班级至多有一个班主任，因此班主任和班级之间是一对一联系。班级至多有一个班主任，因此班主任和班级之间是一对一联系。在学校里的班主任和学生之间，由于一个班主任可以

18、带多在学校里的班主任和学生之间，由于一个班主任可以带多个学生，而一个学生至多有一个班主任，因此班主任和学生之个学生，而一个学生至多有一个班主任，因此班主任和学生之间是一对多联系。间是一对多联系。在学校里的教师和学生之间，由于一个教师可以带多个学在学校里的教师和学生之间，由于一个教师可以带多个学生，而一个学生可以有多个教师，所以教师和学生之间是多对生，而一个学生可以有多个教师，所以教师和学生之间是多对多联系。多联系。32实体型间实体型间1：1联系联系实体型间实体型间1：n联系联系实体型间实体型间m：n联系联系三个实体型间三个实体型间1：n联系联系同一实体型间同一实体型间1：n联系联系领导领导学生

19、学生1n管理管理班主任班主任班级班级11组成组成学生学生班级班级1n讲授讲授教师教师课程课程参考书参考书1mn选修选修学生学生课程课程mn33实体与属性：实体与属性：学生学生学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄实体及其联系图（实体及其联系图（E-R图）图）讲授讲授教师教师课程课程参考书参考书组成组成学生学生班级班级选修选修成绩成绩人数人数领导领导34 例例1-2 为为“学生选课系统学生选课系统”设计设计E-R模型。模型。 在学校里的学生和课程之间，由于一名学生可以在学校里的学生和课程之间，由于一名学生可以选修多门课程，而每门课程可以有多名学生选修，选修多门课程，而每门课程可以有多名学生选修，所以学

20、生和课程之间是多对多联系。所以学生和课程之间是多对多联系。351.2.3 逻辑模型逻辑模型层次模型、网状模型、关系模型、面向层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型对象模型n层次模型层次模型n有且仅有一个结点有且仅有一个结点无双亲，这个结点无双亲，这个结点称为根结点。称为根结点。n其它结点有且仅有其它结点有且仅有一个双亲。一个双亲。R1R2R3R4R536层次模型优缺点层次模型优缺点例例1-2 P9 学校管理数据库的层次模型学校管理数据库的层次模型n优点：优点： 结构简单清洗、层次分明；结构简单清洗、层次分明； 查询简单高效查询简单高效n缺点缺点 只能反映实体间一对多联系，无法描述复杂只能反

21、映实体间一对多联系，无法描述复杂关系；数据冗余度增加，查询必须通过双亲关系；数据冗余度增加，查询必须通过双亲节点，不够灵活；插入删除复杂，编程困难。节点，不够灵活；插入删除复杂，编程困难。37网状数据模型的数据结构网状数据模型的数据结构学生宿舍学生宿舍学生学生专业系专业系教研室教研室教师教师学生学生课程课程网状数据模型更具普遍性，其结构也有很多种。网状数据模型更具普遍性，其结构也有很多种。简单网状结构简单网状结构复杂网状结构复杂网状结构例例1-3 P10 医院数据库系统网状模型医院数据库系统网状模型38网状数据模型网状数据模型 的优缺点的优缺点优点：优点： 更直接地描述现实世界；更直接地描述现

22、实世界； 具有良好的性能，存取效率高。具有良好的性能，存取效率高。缺点：缺点： 结构复杂，不利于数据库扩充；结构复杂，不利于数据库扩充； 数据操作复杂，编程困难；数据操作复杂，编程困难； 数据独立性差。数据独立性差。39关系模型关系模型 关系模型时数据模型中最重要的模型，几乎所关系模型时数据模型中最重要的模型，几乎所有数据库管理都支持关系模型，应用最为广有数据库管理都支持关系模型，应用最为广泛。泛。关系模型把世界看成是由实体和联系构成的，关系模型把世界看成是由实体和联系构成的，用二维表描述实体和联系。每一行描述一个用二维表描述实体和联系。每一行描述一个实体，每一列描绘实体的一个特征或属性。实体

23、，每一列描绘实体的一个特征或属性。40关系数据模型关系数据模型一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。每一行描述一个实体，一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。每一行描述一个实体，每一列描绘实体的一个特征或属性。每一列描绘实体的一个特征或属性。关系江苏江苏山东山东北京北京北京北京 山西山西2019181921计科计科信息信息数学数学计科计科物理物理男男女女女女男男男男李伟李伟刘力刘力王成王成张明张明杨东杨东95001950029500395004 95700籍贯籍贯年龄年龄系别系别性别性别姓名姓名学号学号学生登记表关系名主码属性（列）属性名元组41关系模型数据结构关系

24、模型数据结构n关系：关系：一个关系对应于一张表。一个关系对应于一张表。n元组：元组：表中的一行称为一个元组。表中的一行称为一个元组。n属性：属性：表中的一列称为属性。表中的一列称为属性。n主码：主码：唯一标识一个元组的某个属性组。唯一标识一个元组的某个属性组。n域：域：属性的取值范围。属性的取值范围。n分量：分量：元组中的一个属性值。元组中的一个属性值。n关系模式：关系模式：对关系的描述。对关系的描述。 关系名（属性名1 )学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）42关系模型关系模型 的优缺点的优缺点优点：优点： 建立在严格的数学概念基础上，具有坚实的理论基础；建立在严格的数学概念基础上，具

25、有坚实的理论基础； 用表的概念表示实体之间的联系，结构清晰、理解简单；用表的概念表示实体之间的联系，结构清晰、理解简单； 采用结构化查询语句，数据独立，编程简单；采用结构化查询语句，数据独立，编程简单； 具有良好的性能，存取效率高。具有良好的性能，存取效率高。缺点：缺点： 联结等查询操作开销较大，对计算机性能要求较高。联结等查询操作开销较大，对计算机性能要求较高。43面向对象模型面向对象模型n面向对象数据库系统是数据库技术与面向面向对象数据库系统是数据库技术与面向对象程序设计相结合的产物。对象程序设计相结合的产物。n优点是能够完整地描述现实世界的数据结优点是能够完整地描述现实世界的数据结构，具

26、有丰富的表达能力；构，具有丰富的表达能力；n缺点是模型相对比较复杂。缺点是模型相对比较复杂。441.3 数据库系统的基本概念数据库系统的基本概念 1.3.1 数据库系统的组成数据库系统的组成 n数据库系统（数据库系统（DataBase System，DBS）由计算机硬）由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、数据库应用程序和件、数据库、数据库管理系统、数据库应用程序和用户组成，是一个计算机应用系统。用户组成，是一个计算机应用系统。 45数据库系统数据库系统(DBS)用户用户用户用户用户用户应用系统应用系统应用开发工具应用开发工具数据库管理系统数据库管理系统操作系统操作系统数据库数据库数据库管理员数据库管理员DBMS数据库系统一般由数据库、数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（及其开数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。据库管理员和用户构成。DBA461.3.2 数据库管理系统的功能数据库管理系统的功能 n数据库定义功能（数据库定义功能（DDL）；）；