数据库系统教学课件：第1讲-introduction

1、课程名称课程名称: : 数据库系统数据库系统 -12授课特点以学生为中心的教学模式（问题驱动+自主学习+案例法+讨论式）授课方式课前预习课堂讨论课堂讲解课外答疑课外训练学习评价对学生的要求分组，预习，必备教材3主用教材：主用教材：Database System Database System ComceptsComceptsSixthSixth EdtionEdtion, , SilberschatzSilberschatz A.A.( A.A.(英文英文) )或者：数据库系统概念第6版（中文版-简版范围），耶鲁大学等学校，西尔伯沙茨等著，杨冬青（北京大学）等译，机械工业出版社。本教材相关网站

2、主页(耶鲁大学) /avi/db-book//avi/db-book/参考参考书目：书目：数据库系统基础教程数据库系统基础教程( (中译本中译本) )机械工业出版社出版，机械工业出版社出版，2006.03, 2006.03, 第第1 1版版3 3次印刷次印刷，或：A First Course in Database Systems(斯坦福大学),Jeffrey D. Ullman, Edition 2 China Machine Press,July 2006,First Version,First P

3、rint）数据系统原理教程王珊等，清华大学出版社关系数据库石树刚等，清华大学出版社数据库原理王能斌，机械工业出版社4学生课程最终成绩的评价采用百分制！注重对学习过程的考核！最终成绩的构成： 平时综合成绩平时综合成绩（占60%）,包括： 上机&作业&Project30% 课堂讨论15% 课堂测验15%期末期末考试成绩考试成绩（占40%）希望在商业或技术行业从事哪种职业？对哪种类型的工作感兴趣？通过哪些方式来为此做准备？ 5劳动统计报告显示，在许多领域内，掌握数据库与互联网技能的人才的就业机会正在稳定上升，这些领域包括： 出版业 贸易 商务服务 会员组织 随着 Web 展示的重要性

4、不断增加，企业对有能力开发和支持 Web 应用程序的专业人员的需求也越来越大。 6可能的职业路线 1 职务：初级数据库工程师 维护数据完整性；运行数据库查询 要求：0 - 2 年工作经验 + 学士学位 薪金：$25,000 - $50,000 美元 职务：数据库管理员 (DBA) (DBA) 进行全面的数据库分析并解决问题；维护数据库配置并保证数据的准确性 要求：2 - 5 年工作经验 + 学士学位 薪金：$65,000 - $90,000 美元 职务：高级数据库管理员 开发、实施、增强、支持和维护数据库 要求：5 年以上工作经验 + 学士学位 薪金：$100,000 美元以上 7可能的职业路

5、线 2 职务：初级顾问 安装客户机系统并排除故障 要求：0 - 3 年工作经验 + 学士学位 薪金：$35,000 - $45,000 美元 职务：销售顾问 协助销售代表进行系统演示和客户需求评估 要求：2 - 3 年工作经验 + 学士学位 薪金：$50,000 - $90,000 美元 职务：项目经理 管理系统的设计、工程、实施和集成；培养和保持与合作伙伴的关系 要求：4 年以上工作经验 + 学士学位 薪金：$90,000 美元以上 89激发学习兴趣并帮助培养在职场取得成功的技能。 10数据信息数据库数据库系统11数据库中会存储各类信息（学校记录、移动电话记录、下载的铃音、商品采购）。我们每

6、天都在自觉或不自觉地与数据库打交道。 了解数据库中存储了哪些内容以及可以从数据库中检索到什么内容是非常重要的。 如果从事信息技术行业，则了解数据在数据库中的建模及存储方式是非常重要的。 如果从事其他行业，则很可能需要处理存储在计算机中的数据，并且可能需要使用工作中的数据创建报表和（或）做出决定。 12“数据”和“信息”这两个词常常被用作同义词。但是，它们有不同的意义。 数据：可以从中得出结论的原始资料；可以据此得出新论点的论据。 信息：知识、情报、有特定意义或作用的一项特定数据。信息通常是对数据进行组合、比较和计算的结果。 13无论何时，只要学生、教师、管理员（或使用计算机的任何人员）与网站进

7、行交互，网站就会收集一些相关数据。网站应用程序可能是该学校或该公司所特有的，但后台是怎样的？ 14以考试成绩为例。 如果一个班级中的每名学生都得到一个分数，则通过这些分数可以计算出班级平均分数。然后通过班级平均分数又可以计算出学校的平均分数。数据库软件可以将记录/存储的数据和统计数据转换成有用的信息。 数据：每名学生的测试分数都是一项数据。 信息：班级的平均分数或学校的平均分数。 15数据库是集中存储在计算机系统中的一组结构化数据。 数据库提供检索、添加、修改和删除数据的功能， 以便用户在需要时使用。 数据库还提供将检索到的数据转换成有用信息的功能。 数据库通常由数据库管理员 (Databas

8、e Administrator, DBA) 进行管理。16在最先进的数据库中，可以存储并检索多种 数据和文档。在数据 库中，数据以“原始”形式进行存储。当查询或检索该原始数据时，会将其转换成更有用的信息。17答案：其密切程度超出您的想像 您访问的许多网站都是由数据库驱动的。18问题：如果您从事下面列出的一种职业，您会怎样利用数据库？1.汽车修理店的技工 2.出租车司机 3.园艺师 19问题：您曾经在没有收据的情况下向商店退货吗？ 您必须提供什么样的信息？ 您是否成功地退回了商品？2020 20 世纪 60 60 年代：计算机已成为私人企业的一种高效、低成本的存储方式且存储能力不断增加。 197

9、0-72 1970-72 年：E.F. Codd 提出了数据库的关系模型，将逻辑组织与物理存储分离开来。 19761976：P. Chen 提出了用于数据库设计的实体关系模型 (Entity Relationship Model, ERM)。2120 20 世纪 80 80 年代早期：20 世纪 80 年代初期，随着 OracleVersion2 的诞生，出现了第一个商用关系数据库系统。 20 20 世纪 80 80 年代中期：SQL（结构化查询语言）成为 “数据库的行业标准”。 20 20 世纪 90 90 年代早期：行业经历了衰退期，仅有少数公司渡过难关。 2220 20 世纪 90 90

10、 年代中期：这期间发生了一件震撼性的事件。便于使用的 Internet/万维网 (WWW) 出现了。互联网的 飞速发展可以让人们远程访问存储了原有数据的计算机 系统。 20 20 世纪 90 90 年代后期：互联网公司的大规模投资带来了 Web/Internet/DB 连接器工具市场的繁荣。 21 21 世纪早期：数据库应用继续稳步发展。例如：商业网 站（、）、政府系统（公民和移民服务局、人口统计局）、艺术博物馆、 医院、学校等。2320 20 世纪 70 70 年代 数据库软件驻留在大型主机中。几乎所有的计算机处理都在这些大型主机中进行。这些计算机有的比教室还大！ 小型计算机（或“简易终端机

11、”）用于访问大型机和执行命令。终端机依赖于大型机，并且仅在大型机完成处理后才能显示结果。它们自身并不能进行很多处理。 2420 世纪 80 年代 随着个人计算机 (PC) 的迅猛发展以及广泛使用，处理过程从大型机转移到了台式机上。 由于个人计算机有自己的软件，并且自身能够进行一些处理，因此称为“智能客户机”或“工作站”。 由于客户机拥有了处 理能力，因此掀起了 一股开发图形用户界 面 (GUI) 应用程序的 热潮。现在许多常见的应用程序（Word、Excel、PowerPoint）都是在此时期产生的。 25在多个客户机工作站上安装多个应用程序导致了新的问题。在本示例中，不同系统上的不同软件需要

12、集成在一起。这通常十分麻烦且费用高昂。如果要升级一个软件应用程序，则必须同时升级每台服务器和每台客户机。请考虑这样一个学区，该学区在一个系统上更新学校班级，并在另一个系统上更新学生出勤情况。学生毕业时，需要将所有这些信息都收集到一起。如果没有集成的系统，这将是一个非常困难 的过程。如果有数千 名学生来学校上课且 在校时间持续数年， 这种情况会尤为严重。谁来收集全部相关数 据？怎么实现？ 26使用 Internet 和处理速度高的服务器来满足企业在存储数据和生成信息方面的需求。管理数据的软件位于数据库服务器。它负责处理存储和检索。 业务运营所需的应用程序位于应用程序服务器上。它会与数据进行交互，

13、或者处理、开发或操纵数据以创建文档。客户机能够访问和直观显示服务器上的信息。客户机可以有自己的应用程序，但对于关键的业务应用程序，则需要使用 Internet 浏览器从客户机进行访问。 27分布式计算网格计算云计算28数据库软件 (DBMS & programming language)硬件用户29A Database Management System (DBMS) is a tool that allows us to store, modify, and query data.However, I can store, modify and query data in a tex

14、t file!What can a DBMS do that I cant do with my text file solution?A simple solution to manage data:- stick them all in a text file!30With the text file solution, there is no way to enforce integrity constraints on the data. In other words people can put bad data into the text file.In contrast, a D

15、BMS allows us to enforce all kinds of constraints. This really helps (but does not guarantee) that our data is correct.A typo gives Roberta Wickham a GPA of 44.0031The text file solution might work for small datasets. What happens when we have big datasets?Most real world datasets are so large that

16、we can only have a small fraction of them in main memory at any time, the rest has to stay on disk.32The text file solution would allow me to search for keywords or certain numbers (slowly).With a DBMS I can search with much more expressive queries. For example I can ask. “Find all students whose GP

17、A is greater than 2.5, and who dont own a phone” or “what is the average GPA of the students”33I could write some program that might allow more expressive queries on my text file, but it would be tied into the structure of my data and the operating system etc.With a DBMS we are completely isolated f

18、rom the physical structure of our data. If we change the structure of our data (by adding a field, for example) or moving from a PC to a Mac, nothing changes at the front end!34The text file solution only allows one view of the data.With a DBMS I can arrange for different people to have different vi

19、ews of the data. For example, I can see everything, a student can see only his/her data, the TA can see data for students in his/her section, etc.35Suppose I leave my text file on UNIX account, and I log in and begin to modify it at the same time my TA is modifying it!A DBMS will automatically make

20、sure that this kind of thing cannot happen.36Suppose I leave my text file on UNIX account, and a student hacks in and changes their gradesA DBMS will allow multiple levels of security.37Suppose I am editing my text file and the system crashes!A DBMS is able to guarantee 100% recovery from system cra

21、shes(to a consistent state).38Applications are insulated from how data is structured and stored.Logical data independence: Protection from changes in logical structure of data.Physical data independence: Protection from changes in physical structure of data.One of the most important benefits of usin

22、g a DBMS!39Provide support for “easy-to-use” data Data model (data) Transaction model (operation)Provide efficient storage and access of the data in terms of the data model and transactional model.40Easier and More EfficientData independence and efficient access.Query expressivenessReduced applicati

23、on development time.Data integrity and security.Concurrent access, recovery from crashes.Any reasons to NOT use a DBMS?41Many decisions about how to use a DBMS for an application depend on the capabilities of the DBMSTo use it well, its necessary to also understand how a DBMS works.42Database: A ver

24、y large, integrated collection of data. Models real-world enterprise. Entities (e.g., students, courses) Relationships (e.g., John taking English )A Database Management System (DBMS) is a software package designed to store, provide access and manage databases.43End users (or DB application users)DB

25、application programmers (more precisely, they are DBMS users) E.g. webmastersDatabase administrator (DBA) Designs logical /physical schemas Handles security and authorization Data availability, crash recovery Database tuning as needs evolve4445数据建模的第一步是调查企业的信息需求。 例如：下面是一组信息需求。 我是一家大型公司人力资源部门的负责人。我们需

26、要存储 公司每个雇员的数据。需要跟踪每名雇员的名字、姓氏、 职务或职位、聘用日期以及薪金。对于每名有佣金的雇员，还需要跟踪他可能有的佣金。每名雇员都分配有一个唯一的雇员编号。 公司有多个部门。每个雇员都分配到一个部门 例如，会计部门、销售部门或开发部门。我们需要知道每名雇员所属的部门以及此部门的位置。每个部门都有一个唯一的编号。 有一些雇员是经理。我们需要知道每个雇员隶属于哪个经理，还需要知道每个经理管理哪些雇员。 46实体关系图应完全捕获并准确反映组织的信息需求，并支持业务功能。 47步骤二（开发过程的数据库设计阶段）将在实体关系图上建模的信息转换为表实例图。 表实例图列出信息的设计规范，其中包括下