数据库原理第一章

1、班级班级：数学科学学院数学科学学院 20132013级级 信息专业信息专业 应数专业应数专业 统计专业统计专业时间时间：2015.3.9-2015.7 教学教学16周周 任课教任课教 师师： 张志强数据库原理与应用数据库原理与应用数据库原理 ：数据库系统的体系结构、功能、和组成；数据库系统的体系结构、功能、和组成； 数据模型、系统结构、关系数据库理论。数据模型、系统结构、关系数据库理论。 数据库系统概论数据库系统概论、数据库系统基础数据库系统基础。数据库管理系统：管理数据库的软件管理数据库的软件 系统软件系统软件 、 DBMSDBMS语言语言 ORACLEORACLE、SYBASESYBASE

2、、DB2DB2、SQL SERVERSQL SERVER、VFPVFP开发数据库应用系统：具体应用背景、调研、规划、设计、具体应用背景、调研、规划、设计、 编程开发。编程开发。DASDAS：管理技术与信息技术相融合产生各种管理系统，其核心：管理技术与信息技术相融合产生各种管理系统，其核心 技术是数据库技术技术是数据库技术教学内容： 第一部分：数据库原理第一部分：数据库原理 第二部分：数据库管理系统第二部分：数据库管理系统 SQL SERVER 2000 (2005、 2003、2003R2、2005、2008、 2008R2、2012、2014） 教材： 数据库原理及应用教程数据库原理及应用教

3、程 陈志泊，邮电出版社陈志泊，邮电出版社 参考书:数据库系统概论数据库系统概论 萨师煊萨师煊 王珊王珊 ，高教出版社，高教出版社 各种类型习题集均可各种类型习题集均可教学目的：1。了解关系数据库的基本概念；。了解关系数据库的基本概念； 2。学习一门数据库管理系统。学习一门数据库管理系统SQL Server 2000 3。掌握。掌握SQL（Structured Query Lanquage) 4。开发数据库应用系统。开发数据库应用系统不仅要学习计算机语言能做什么，更重要的是要学会如何做。数据库的应用： 现代管理的理念现代管理的理念+先进的硬件设备先进的硬件设备+DBMS(数据库管理系统数据库管理

4、系统)+开发人员开发人员 单机、网络（单机、网络（C/S B/S）、大中小型、集成、）、大中小型、集成、商品、开发、云计算、大数据。商品、开发、云计算、大数据。考试方式： 上机上机 + 考勤考勤 为为1030% 期末考试期末考试 为为7090% 上机实习是学习中十分重要的一环。 数据库技术产生于数据库技术产生于20世纪年代中期世纪年代中期.1963年，年，美国美国Honeywell公司的公司的IDS（Integrated Data Store）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。 20世纪世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代，网状系年代是数据库蓬勃发展的

5、年代，网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅处于实验阶段。处于实验阶段。 20世纪世纪80年代，关系系统由于使用简便以及硬件年代，关系系统由于使用简便以及硬件性能的改善，逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。性能的改善，逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。 20世纪世纪90年代，关系数据库已成为数据库技术的年代，关系数据库已成为数据库技术的主流。进入主流。进入21世纪以后，无论是市场的需求还是技术条件世纪以后，无论是市场的需求还是技术条件的成熟，对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普及的成熟，对象数据库技术、网络数据库技术

6、的推广和普及已成定局。已成定局。 数据处理技术成为计算机应用的主要方面数据处理技术成为计算机应用的主要方面,数据库技数据库技术是计算机领域发展最快的学科之一术是计算机领域发展最快的学科之一, 图灵奖图灵奖（Turing Award 美美.66年年)1973年授予查理士年授予查理士.巴巴赫曼（赫曼（Charles.Bachman),1981年授予埃德加年授予埃德加.科德（科德（Edgar F. Codd), 1998年授予数据库专家年授予数据库专家 詹姆士詹姆士.格雷格雷 （James.gray) 数据库技术与网络通信技术、面向对象技术、多媒数据库技术与网络通信技术、面向对象技术、多媒体技术、人

7、工智能技术等互相渗透、相互结合成为当体技术、人工智能技术等互相渗透、相互结合成为当代数据库技术发展的主要特征代数据库技术发展的主要特征.l 信息资源的经济价值和社会价值越来重要，信息信息资源的经济价值和社会价值越来重要，信息资源的核心基础资源的核心基础-数据库技术应用越来越广泛数据库技术应用越来越广泛l 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现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极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透l 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用数据库的建设规模、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频度

8、已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志l 数据库产生了巨大的软件产业数据库产生了巨大的软件产业l 进入社会工作的基本本领进入社会工作的基本本领 1.1 信息、数据、数据处理与数据管理信息、数据、数据处理与数据管理1.2 数据库技术的产生、发展数据库技术的产生、发展1.3 数据库系统的组成数据库系统的组成1.4 数据库系统的模式结构数据库系统的模式结构1.5 数据库系统的外部体系结构数据库系统的外部体系结构1.6 数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS）1.7 数据模型数据模型1.8 四种数据模型四种数据模型1.9 数据库系统的发展数据库系统的发展1.10 数据库技术与其他相关技术的结合数据库

9、技术与其他相关技术的结合1.1 信息、数据、数据处理与数据管理信息、数据、数据处理与数据管理1.1.1 数据与信息数据与信息数据是数据库中存储的基本对象数据是数据库中存储的基本对象.数据数据(Data) : 描述事物的符号记录描述事物的符号记录.(是信息的载体是信息的载体. . 一种信息可以有多种不同的数据形式来表现）一种信息可以有多种不同的数据形式来表现）信息信息(Information):):现实世界事物存在方式或运动状态的反现实世界事物存在方式或运动状态的反映映 数据是信息的符号表示或载体数据是信息的符号表示或载体; ; 信息是数据的信息是数据的内涵，是对数据的语义解释内涵，是对数据的语

10、义解释 数据与信息在概念上是有区别的。从信息处理数据与信息在概念上是有区别的。从信息处理角度看，任何事物的属性都是通过数据来表示的，数角度看，任何事物的属性都是通过数据来表示的，数据经过加工处理后，使其具有知识性并对人类活动产据经过加工处理后，使其具有知识性并对人类活动产生决策作用，从而形成信息。生决策作用，从而形成信息。 从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能够被计算机识别处理的符号。机接受并能够被计算机识别处理的符号。 数据是信息的表现形式，信息是通过数据符号数据是信息的表现形式，信息是通过数据符号来传播的。来传播的。 数据的种类数据的种

11、类: 数字、文字、日期、逻辑值、文本、数字、文字、日期、逻辑值、文本、 图形、图象、声音。图形、图象、声音。数据的特点数据的特点: 数据与其语义是不可分的，共同构成数据与其语义是不可分的，共同构成信息信息例例: 学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录 (一组数据一组数据): （李明，男，（李明，男，1993，包头，包头，175，70, 数学系，数学系，2013）语义：（学生姓名，性别，出生年月，籍贯，语义：（学生姓名，性别，出生年月，籍贯，身高，体重，所在系别，入学时间身高，体重，所在系别，入学时间) 例：只有数据不知所云。例：只有数据不知所云。数据：数据：170 语义：身高语义：身高理解了

12、理解了数据数据和和信息信息的含义后，一般情况下：的含义后，一般情况下：数据数据、信息信息 不严格区分，信息处理、信息不严格区分，信息处理、信息资源、信息采集资源、信息采集 数据处理、数据资源、数据采数据处理、数据资源、数据采集集数据处理数据处理:是利用计算机对各种形式的数据进行处理。是利用计算机对各种形式的数据进行处理。包括：数据采集、整理、编码、输入、加工、计算、包括：数据采集、整理、编码、输入、加工、计算、分类、分类、 检索、传输、输出等一系列的活动。检索、传输、输出等一系列的活动。将数将数据转换成信息。据转换成信息。 信息数据数据处理信息数据数据处理“数据处理数据处理”的真正含义应该是为

13、了产生信息而处理的真正含义应该是为了产生信息而处理数据数据数据管理数据管理:数据的收集、整理、组织、编码、存储、数据的收集、整理、组织、编码、存储、维护、检索、传输等操作。是数据处理的中心问题。维护、检索、传输等操作。是数据处理的中心问题。 数据库技术就是应数据管理任务的需要而产生的数据库技术就是应数据管理任务的需要而产生的 数据库的特征：数据库的特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存（有结构）数据按一定的数据模型组织、描述和储存（有结构）可为各种用户共享可为各种用户共享冗余度较小冗余度较小数据独立性较高数据独立性较高易扩展易扩展数据库数据库(Database,简称简称DB)：是：是长期长

14、期储存在计算机储存在计算机内、有内、有组织组织的、可的、可共享共享的的大量大量数据集合（数据集合（P8)数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库管理系统数据库管理系统: （DBMS，Database Management System） 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。维护数据库、接受和完成用户或命令提出的访问数维护数据库、接受和完成用户或命令提出的访问数据的各种请求。据的各种请求。DBMS的用途：的用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据数据库

15、系统数据库系统 ( DataBase System ，DBS ）：是）：是指计算机系统引入数据库技术后的系统构成。指计算机系统引入数据库技术后的系统构成。组成：组成：1.数据库数据库 2.硬件系统及操作系统硬件系统及操作系统 3.数据库管理系统及相关软件数据库管理系统及相关软件 4.数据库应用系统数据库应用系统 5.数据库管理员（数据库管理员（DBA，DataBase Administrator) 和用户。和用户。 一般常将一般常将数据库系统数据库系统简称为简称为数据库数据库数据管理技术的发展动力：数据管理技术的发展动力： 应用需求的推动应用需求的推动 计算机软件的发展计算机软件的发展 计算机

16、硬件的发展计算机硬件的发展数据管理技术的发展过程：数据管理技术的发展过程： 一一. .人工管理阶段人工管理阶段(40(40年代中期年代中期-50-50年代中期年代中期) ) 二二. .文件系统阶段文件系统阶段(50(50年代后期年代后期-60-60年代中期年代中期) ) 三三. .数据库系统阶段数据库系统阶段(60(60年代后期年代后期-现在现在) )产生的背景：产生的背景：（40年代中期年代中期-50年代中期）年代中期） 计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单，计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等；如高阶方程、曲线拟和等； 外存为顺序存取设备：数据不保存在计

17、算机内部，外存为顺序存取设备：数据不保存在计算机内部，而是存储在磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取而是存储在磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备；设备； 没有专用数据管理软件：用户用机器指令编码，没有专用数据管理软件：用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作；户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作； 数据是面向程序的：每一组数据对应一个程序，数据是面向程序的：每一组数据对应一个程序，两个程序之间不能共享数据。两个程序之间不能共享数据。特点：特点： 用户完全负责数据管理工作

18、：数据的组织、用户完全负责数据管理工作：数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等存储结构、存取方法、输入输出等 数据完全面向特定的应用程序：每个用户数据完全面向特定的应用程序：每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走 数据与程序没有独立性：程序中存取数据数据与程序没有独立性：程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变的子程序随着存储结构的改变而改变 磁带的特点（非直接存取）磁带的特点（非直接存取） 应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.背景：背景：(50(50年代后期年代后期-60-60年代中期

19、年代中期) )计算机不但用于科学计算，还用于管理计算机不但用于科学计算，还用于管理外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备：外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备： 无须顺序存取无须顺序存取 由地址直接访问所需记录由地址直接访问所需记录 有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统：有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统： 文件存储空间的管理文件存储空间的管理 目录管理目录管理 文件读写管理文件读写管理 文件保护文件保护 向用户提供操作接口向用户提供操作接口 特点特点:数据以文件的形式长期存储于外部存储器数据以文件的形式长期存储于外部存储器系统提供一定的数据管理功能系统提供一定的数据管理功能存取方法（索引文件

20、、链接文件、直接存取文件等）存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件等）支持对文件的添加、查询、删除等基本操作，用户支持对文件的添加、查询、删除等基本操作，用户程序不必考虑物理细节程序不必考虑物理细节数据的存取基本上以记录为单位数据的存取基本上以记录为单位数据是面向应用的数据是面向应用的一个数据文件对应一个或几个用户程序一个数据文件对应一个或几个用户程序数据与程序有一定的独立性（设备独立性）数据与程序有一定的独立性（设备独立性）修改存储设备时不必改应用程序，但修改数据的逻辑修改存储设备时不必改应用程序，但修改数据的逻辑结构时必须修改程序。结构时必须修改程序。应用程序应用程序文件文件应用程序应

21、用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.三个缺陷：三个缺陷：数据冗余（数据冗余（redundancy）: 由于文件之间缺乏联由于文件之间缺乏联系，即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时，系，即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须建立各自的文件进行存储，而不能共享相同也必须建立各自的文件进行存储，而不能共享相同的数据。的数据。数据不一致数据不一致（inconsistency）:由于数据存在很多由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成数据的不一致性。文件系统的出现并没有从根本上数据的不一致性。文件系统的

22、出现并没有从根本上改变数据与程序紧密结合的状况，数据的逻辑结构改变数据与程序紧密结合的状况，数据的逻辑结构改变则必须修改应用程序。改变则必须修改应用程序。数据之间的联系弱（数据之间的联系弱（poor data relationship） :这是由于文件之间相互独立，文件之间缺乏联系造这是由于文件之间相互独立，文件之间缺乏联系造成的。数据分散管理，文件类型多，数据格式多。成的。数据分散管理，文件类型多，数据格式多。职工工资文件职工工资文件职工档案文件职工档案文件职工保健文件职工保健文件oooooo 职工的职工的电话号码电话号码的存放：的存放：在文件系统重复存放在文件系统重复存放3 3 次，次，

23、在数据库中存放在档在数据库中存放在档案文件中，另两个存放指针值指向即可案文件中，另两个存放指针值指向即可文件系统文件系统数据库数据库时期时期:60年代后期以来年代后期以来产生的背景产生的背景:应用背景应用背景_大规模管理大规模管理硬件背景硬件背景_大容量磁盘大容量磁盘软件背景软件背景_有数据库管理系统有数据库管理系统处理方式处理方式_联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处理批处理 数据管理技术进入数据库阶段的标志是数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪世纪60年代年代末的三件大事：末的三件大事： 1968年美国年美国IBM公司推出层次模型的公司推出层次模型的IMS（Informa

24、tio Management System)系统系统 。1969年美国数据系统语言研究会年美国数据系统语言研究会CODASYL（Conference On Data System Language) 发布了数据发布了数据库任务组库任务组DBTG（Data Base Task Group)提出的系统提出的系统方案方案DBTG报告，总结了当时各式各样的数据库，提报告，总结了当时各式各样的数据库，提出网状模型。出网状模型。1970年美国年美国IBM公司的公司的E.F.Codd 连续发表论文，提连续发表论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。 特点特点数

25、据的管理者：数据的管理者：DBMS数据面向的对象：现实世界数据面向的对象：现实世界数据的共享程度：共享性高数据的共享程度：共享性高数据的独立性：高度的物理独立性和一定的数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性逻辑独立性数据的结构化：整体结构化数据的结构化：整体结构化数据控制能力：由数据控制能力：由DBMS统一管理和控制统一管理和控制DBMS应用程序应用程序1应用程序应用程序2数据库数据库 降低数据的冗余度，节省存储空间降低数据的冗余度，节省存储空间 避免数据间的不一致性避免数据间的不一致性 使系统易于扩充使系统易于扩充数据库的数据库的整体逻辑结构整体逻辑结构用户的局部用户的局部逻辑结

26、构逻辑结构数据库的数据库的物理结构物理结构逻辑数据逻辑数据独立性独立性物理数据物理数据独立性独立性数据库系统的结构数据库系统的结构 物理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指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据结构是相互独立的。当数据的物理存储改变了，据结构是相互独立的。当数据的物理存储改变了，不影响逻辑结构，应用程序不用改变不影响逻辑结构，应用程序不用改变。 逻辑独立性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，用户程序也可以立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变不变。整体数据的

27、结构化是数据库的主要特征之一。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。数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据可以变长。数据可以变长。数据的最小存取单位是数据项。数据的最小存取单位是数据项。数据的安全性（数据的安全性（Security）保护）保护使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，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保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。和破坏。数据的完整性（数据的完整性（Integrity）检查）检查 正确性、有效性、相容性正确性、有效性、相容性将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足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。一定的关系。 并发（并发（Concurrency）控制）控制对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相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。互干扰而得到错误的结果。 数据库恢复（数据库恢复（Recovery）将数据库