数据库原理第1讲

数据库原理

主讲：李芳芳

fangli@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AFirstCourseinDatabaseSystems

(3rdedition)，UllmanandWidom

《Database:Principles,Programming,andPerformance》第2版，PatrickO’Neil,高等教育出版社，2001数据库系统实现(第2版)，JeffreyD.Ullman等，机械工业出版社，2010数据挖掘：概念与技术，JiaweiHanMichelineKamber

JianPei，机械工业出版社，2012上机软件ORACLEDB2SQLServer参考资料/~ullman/fcdb.html在线课程：/courses/Engineering/db/2014_1/aboutPostgreSQL官方网站，包括最新版本源代码、文档等：

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turingaward得主

C.W.Bachman、E.F.Codd和JamesGray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JamesGray数据库技术和“事务处理”专家

Charles.W.Bachman网状数据库之父

EdgarF.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,Vol13,Vol6,1970）1981年获得图灵奖，84年从IBM退休创办了一个研究所：关系研究所（TheRelationalInstitute）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、数据库管理系统什么是DBMS数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，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---DatabaseSystem

?四、数据库系统数据库系统（DatabaseSystem，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

数据库应用系统应用开发工具

操作系统

数据库管理系统数据库管理员用户用户用户

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--50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)

应用程序１数据集１应用程序２数据集２应用程序ｎ数据集n...…...…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)应用程序１文件１应用程序２文件2应用程序ｎ文件n存取方法...…...…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：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)DBMS应用程序1应用程序2数据库…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。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、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TheRelationalInstitute和一个公司Codd&Associations；1990年出版了专著TheRelationalModelforDatabaseManagement：Version2

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.Date)

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（JimGray）

JimGray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出重大贡献而获此殊荣的学者。曾参与主持过IMS、SystemR、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：TransactionProcessing:ConceptsandTechniques。

MichaelStonebraker

MichaelStonebraker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。Stonebraker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