《SQLServer数据库系统基础》课件001

第1章数据库概述1.1

数据库的应用1.2

数据库管理技术的发展1.3

数据系统的概念1.4

数据库系统模型和结构1.5

关系数据库概述1.6

实战训练小结

思考题

信息、物质和能量是人类赖以生存和发展的三大要素。信息时代的来临使得人类对数据库的需求越来越多。数据库技术的发展已经成为先进信息技术的重要组成部分，它是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。本章任务：  了解数据库的广泛应用，掌握数据库的基本概念。要明确学习数据库的意义，首先就要了解数据库的具体应用。1.1数据库的应用数据库技术从20世纪60年代中期产生到现在仅仅几十年，其发展速度之快、应用范围之广是其他技术所远不能及的。今天的数据库系统已经跨过第一代的网状、层次数据库系统阶段，进入第二代的关系型数据库系统阶段，并在各领域中成熟应用，而第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统也日趋焕发出勃勃生机。1.1.1数据库在各个领域中的应用从中小企业使用的CRM(客户关系管理)系统到大型企业使用的ERP(企业资源计划)系统，都需要使用数据库系统来对数据进行保存、维护、增删、查询等操作。在我们熟知的各类企业管理软件系统中，数据库系统发挥着极其重要的作用。ERP是目前企业管理信息系统中十分流行的一种形式，其意义在于以经营资源最佳化为出发点，整合企业整体的业务管理，并最大限度地提高企业经营的效率。ERP的信息集成范围广阔，支持动态监控，支持多行业、多地区、多模式。ERP具有强大的系统功能、灵活的应用环境和实时控制能力，在全面解决企业在供销存、财务、计划、质量、制造等核心业务问题方面均能起到良好的作用并提高效益。今天，ERP已成为企业信息化的代名词。一个大型集团企业的CFO(财务总监)可以在几分钟之内通过集中式财务管理系统了解整个集团的财务状况。利用网络分销系统，集团、事业部领导可以随时了解整个集团销售、库存、应收帐款的真实情况，把握供需的变化。要整合企业的整体业务管理，必须实现数据库系统的共享。

数据库系统是企业IT系统的核心部分。对于一个企业来说，不仅需要数据库服务器具有极强的处理能力，而且要求数据库服务器系统具有很高的可靠性，以保证应用系统能够随时访问数据库中的数据。此外，还出现了许许多多新的数据库应用领域，如计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)、计算机集成制造(CIM)、办公信息系统(OIS)、地理信息系统(GIS)、知识库系统和实时系统等，它们均需要数据库的支持。1.1.2数据库在互联网中的应用随着科学技术的飞速发展和计算机的普及，特别是网络经济的快速发展，网络正在渗透到科学、教育及经济生活的各个领域，正在改变着人类的思维方式、学习方式、工作方式和获取信息的方式，网络已经成为人们获取信息资源的主要途径和有效手段。据调查，在研究课题所利用的各类资料中，网上信息占80%，用户对当前互联网中文信息丰富性的满意程度为40.6%。中国互联网络信息中心(CNNIC)的最新调查数据显示，我国大陆网友中有64.2%的用户对中国网络文化整体感到不满意，我国网络信息资源的建设已成为广大用户最关心的问题之一。网络信息资源建设主要包括信息网络建设和信息资源建设两个方面，而信息资源建设的核心问题是网络数据库的开发。

在所有的在线数据库中，企业网站拥有的在线数据库数量最多，占全部在线数据库总数的54.3%；其次是商业网站拥有的在线数据库，占全部在线数据库总数的14.1%；非赢利机构网站拥有的在线数据库数量排第三位，占全部在线数据库总数的9.3%；其他网站的在线数据库总和占22.3%，如图1-1所示。图1-1在线数据库分布图

图1-2显示了在线数据库内容类型的分布。在拥有在线数据库的网站中，56.7%的网站拥有产品信息数据库；16.5%的网站拥有报刊新闻数据库；14.2%的网站拥有企业名录数据库；14.0%的网站拥有科技信息数据库；8.2%的网站拥有政策法规数据库；8.1%的网站拥有人物数据库；2.2%的网站拥有金融股票信息数据库。各网站可同时拥有多个数据库。多数在线数据库的更新周期很短。例如，政策法规数据库中，21.4%的数据库每月更新，20.2%的数据库每日更新，13.3%的数据库每周更新；金融股票信息数据库中，52%的数据库每日更新，24%的数据库每周更新；报刊新闻数据库中，45.5%的数据库每日更新，20.1%的数据库每周更新，13.2%的数据库每3日更新。图1-2在线数据库内容类型的分布1.2数据管理技术的发展数据管理技术的发展可以分为三个阶段，即人工管理阶段、文件系统阶段和数据库管理系统阶段。

1.人工管理阶段

20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。外部存储器只有磁带、卡片和纸带等，还没有磁盘等直接存储设备。软件只有汇编语言，尚无数据管理方面的软件。数据处理方式基本是批处理。这个阶段有如下特点：

(1)计算机系统不提供对用户数据的管理功能；

(2)程序和数据是一个不可分割的整体，数据脱离了程序就无任何存在的价值，数据无独立性；(3)数据不能共享，不同的程序均有各自的数据，程序与程序之间存在大量的重复数据。

2.文件系统阶段

20世纪50年代后期至60年代中期，计算机不仅用于科学计算，还用于信息管理。随着数据量的增加，数据的存储、检索和维护问题变得日益突出，数据结构和数据管理技术迅速发展起来。数据处理方式有批处理，也有联机实时处理。这个阶段有如下特点：

(1)数据以“文件”的形式保存在外部存储器(如磁盘)上；

(2)由于计算机的应用转向信息管理，因此对文件要进行大量的查询、修改和插入等操作；(3)数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用；

(4)对数据的操作以记录为单位；

(5)文件的建立、存取、查询、插入、删除、修改等操作都要用程序来实现；

(6)随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加，文件系统显露出数据冗余大、一致性差、数据联系弱等缺陷。文件系统阶段是数据管理技术发展中的一个重要阶段。3.数据库管理系统阶段

20世纪60年代后期，数据管理技术进入数据库管理系统阶段。数据库管理系统克服了文件系统的缺陷，提供了对数据更高级、更有效的管理。这个阶段的程序和数据的联系通过数据库管理系统来实现。海量数据的出现产生了分布式数据库和数据库的并行处理技术。经过几十年的发展，众多的商业数据库产品在联机处理功能方面都已经比较完备，目前新的发展趋势是在数据库系统的基础上提供更好的数据仓库技术和数据挖掘能力。1.3数据库系统的概念1.3.1数据库数据库是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户所共享。其中，冗余度是指数据定义和存储的多余的和重复的内容；数据的独立性是指数据描述、定义从应用程序中分离出来，独立于应用程序而存在；易扩展性是指随着数据量的增大，数据库能较好地适应变化，而不必做结构性的修改。1.3.2数据库管理系统当需要管理和组织存储在数据库中的数据时，通常会通过一些专用的软件来完成，这类软件便被称为数据库管理系统，如Access、Oracle、SQLServer、DB2等。具体来说，数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，是一系列非常复杂的程序的集合，为用户或应用程序提供控制数据的组织方式、存储方式以及访问数据功能。对于数据库管理系统的使用者来说，要存取、修改数据，必须通过数据库管理系统来完成。

数据管理任务是通过数据库提供的数据操作语言实现的。此外，数据库管理系统还控制数据的安全性和完整性。这样，数据库的使用者就无需关心数据存储的细节问题，而是由数据库管理系统来解决这些底层问题。数据库管理系统的任务是科学地组织和存储数据，高效地获取和维护数据。1.4数据库系统模型和结构数据库系统模型指的是数据库中数据的存储结构。数据库中高度结构化的数据使得我们在设计数据库系统时不仅要考虑记录中应当存放什么样的数据项，还要考虑各个记录之间的关系。在数据库系统的发展过程中曾经出现过许多种数据模型，其中最为常见的主要有三种，它们是层次模型、网络模型和关系模型。相应地，采用这三种数据模型的数据库分别称为层次型数据库、网络型数据库和关系型数据库。下面分别对这三种数据模型进行简单的介绍，其中的关系模型将在后面专门介绍。1.4.1层次模型层次模型是按树状的层次结构对数据进行组织和存储的。这种树状结构由节点和连线组成。其中，节点表示实体，连线表示实体之间的联系。数据按照这种关系分门别类地进行层次存储。层次模型体现了从客观世界抽象出来的一种层次关系，易于被人理解。在层次模型中，最上方的节点称为根节点。在一个层次模型中，只能有一个根节点。每个节点上方的节点称为该节点的父节点，每个节点下方的节点称为该节点的子节点。在层次模型中，每个节点只能有一个父节点(只有根节点没有父节点)，但可以有多个或者没有子节点。没有子节点的节点称为叶节点。

层次模型的结构类似于金字塔，它层次分明，结构清晰，但是层次模型同时也有明显的缺点。首先，层次模型只能表示1对多的关系，如果所需的数据具有多对多的关系，则必须首先拆分成多个l对多的关系，然后再建立层次模型。另外，层次模型是纵向发展的，因而难以建立横向联系，所以有些数据可能会重复出现在树状结构的各个位置，造成管理上的不便。1.4.2网络模型网络模型的组成元素与层次模型的组成元素相同，都是由节点和连线组成的。在网络模型中，至少要有一个节点没有父节点。网络模型允许一个节点有多个父节点，而且至少存在一个节点有两个或两个以上的父节点才能称为网络模型。

我们看到，网络模型没有限制节点的父节点数目，可以表示多对多的关系，因此更容易表达实体之间复杂的关联，同时也避免了模型中数据项重复出现的情况。但是，当数据量增多时，数据项之间的关系可能变得非常复杂，因而对这些关系的维护工作也变得更加复杂。1.4.3关系模型关系模型使用二维表格的形式来表示实体之间的联系。这个二维表格称为数据表。表中的每一行数据称为一条记录，用来描述一个对象的信息。表中的每一列称为一个字段(也可以称为域或属性)，用来描述对象的一个属性。各个数据表之间也可以建立联系，以便进行相关数据的查询。但数据表之间是相互独立的，因而在添加、删除和修改一个表中的数据时不会影响到其他的数据表。关系模型是数据库系统中应用最为广泛的数据模型，它结构简单，管理方便，同时又能表示数据之间复杂的关系。SQLServer数据库管理系统所应用的就是关系模型。1.5关系型数据库概述

1.5.1关系数据模型关系数据模型由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三大要素组成。

(1)关系数据结构。关系模型的数据结构单一，在关系模型中，现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系表示。从用户的角度看，这种结构就是一张二维表。

(2)关系操作集合。其特点是采用集合操作方式，即采用关系代数运算来进行关系数据库的操作。常用的操作有：选择、投影、联接、除、并、交、差、查询、插入、删除、更新等。关系操作的能力通过两种方式表示：关系代数和关系演算。

(3)关系完整性约束。关系完整性约束指数据库中数据的正确性和相容性。1.5.2基本术语关系型数据库是基于关系模型的。对于关系模型，要掌握如下基本术语：

(1)关系(relation):一个关系就是一张二维表，每个关系有一个关系名。

(2)属性(attribute):表中的列称为属性，每一列有一个属性名。属性值相当于记录中的数据项或者字段值。

(3)值域(domain):属性的取值范围，即不同元组对同一个属性的值所限定的范围。

(4)元组(tuples):表中的一行即为一个元组，对应存储文件中的一个记录值。(5)候选关键字(candidatekey):属性或属性组合，其值能够唯一地标识一个元组。

(6)主关键字(primarykey):在一个关系中可能有多个候选关键字，从中选择一个作为主关键字，简称为主键。

(7)外关键字(foreignkey):如果一个关系中的属性或属性组并非该关系的关键字，但它们是另外一个关系的关键字，则称其为该关系的外关键字，简称为外键。1.6实战训练

1.实训任务