信息技术应用创新教程 课件 项目4数据库

信息技术应用创新教程初识JSP数据库相关概念及基本操作项目4数据库相关概念数据库系统发展史数据库的体系结构国产数据库现状及发展项目实战知识

目标理解数据库基本概念。了解数据库系统发展的三代演变。理解数据库技术的相关概念。了解国产数据库的现状及未来。能力目标能够安装和使用国产数据库。能够正确操作数据的增删改查作业。素养目标培养学生分析和应用信息数据的能力。培养学生良好的职业道德行为，提升学生职业道德素养。培养学生实事求是的学习态度。本讲目标知识

目标理解数据库基本概念。了解数据库系统发展的三代演变。理解数据库技术的相关概念。了解国产数据库的现状及未来。能力目标能够安装和使用国产数据库。能够正确操作数据的增删改查作业。素养目标培养学生分析和应用信息数据的能力。培养学生良好的职业道德行为，提升学生职业道德素养。培养学生实事求是的学习态度。引言从每天必需的食堂消费，到手机中的电话簿，甚至是图书馆中的图书借阅、学校的教学管理、电子商务平台的商品以及销售数据等，人们在日常生活和工作中随时随地接触到大量数据。从大量的数据中提取出来的有用信息可以被视为人类社会中一种极其重要的资源。数据库相关概念数据库基本概念数据库管理系统数据库系统011数据库基本概念数据之所以有价值，是因为有用的数据能够表现信息，是载荷信息的物理符号。换言之，信息是对现实世界的描述，它反映了客观事物的物理状态。例如，某高校的每年本科生招生人数是5000人，这个5000是一个数据，而它又表示了这所高校的本科生招生规模这一信息。数据库基本概念有：数据信息数据处理数据库数据引入数据库技术的目的就是为了高效地管理及共享大量的信息，而信息与数据是分不开的。数据：定义：描述事物的符号记录，也是数据库中存储、用户操纵的基本对象。类型：数据不仅是数值，而且可以是文字、图形、动画、声音、视频等。数据是信息的符号表示。数据（续）数据的特性：数据是有“型”和“值”之分。数据的型是指数据的结构，数据的值是指数据的具体取值。数据有定性表示和定量表示之分。数据受数据类型和取值范围的约束。数据类型是针对不同的应用场合设计的数据约束。数据类型不同，则数据的表示形式、存储方式以及能进行的操作运算也是各不相同。数据具有载体和多种表现形式。信息定义：信息是有一定含义的，经过加工处理的，对决策有价值的数据。信息是对现实世界中存在的客观实体、现象、联系进行描述的有特定语义的数据，它是人类共享的一切知识及客观加工提炼出的各种消息的总和。信息和数据既有联系，又有区别。在数据库领域，通常处理的是像学生记录这样的数据，它是有结构的，称之为结构化数据。正因为如此，通常对数据和信息不作严格区分。信息与数据的关系可以归纳为：数据是信息的载体，信息是数据的内涵。即数据是信息的符号表示，而信息通过数据描述，又是数据语义的解释。数据处理定义：又称为信息处理，是指对各种形式的数据进行收集、存储、传播和加工直至产生新信息输出的全过程。目的：一是借助计算机科学地保存和管理大量复杂的数据，以方便而充分地利用这些宝贵的信息资源；二是从大量已知的表示某些信息的原始数据出发，抽取、导出对人们有价值的、新的信息。数据处理例如，为了统计每个班的男生和女生的人数，首先要获取所有学生的基本数据，如图左表所示，通过数据处理，产生如图右表所示的汇总信息，从中可以看到，1701和1703两个班的男生人数均为两人，女生人数均为一人。数据库起源：起源于20世纪中叶，当时美军为作战指挥需要建立起了一个高级军事情报基地，把收集到的各种情报存储在计算机中，并称之为“数据库”。定义：数据库(DataBase，DB)是按照一定结构组织并长期存储在计算机内的、可共享的大量数据的集合。概括起来说，数据库具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点。数据库相关概念数据库基本概念数据库管理系统数据库系统012数据库管理系统数据库管理系统(DataBaseManagementSystem，DBMS)是对数据库中的数据资源进行统一管理和控制的大型软件系统。数据库管理系统是数据库系统的重要组成部分，是数据处理的核心机构。数据库管理系统是用户与数据库之间的接口，用户通过它来实现对数据库的各种操作。数据库管理系统在计算机软件系统的层次结构中，它位于用户和操作系统之间，需要在操作系统的支持下运行。数据库管理系统也属于计算机的基础软件。从一个数据库管理系统想要更好地发挥其作用，必须为用户提供某种工具来完成建立数据库，以及对数据进行检索、修改、删除和插入等操作。而这个工具就是数据库语言。数据库语言是用户与DBMS之间的媒介。通常，数据库管理系统提供的数据库语言包括数据描述语言和数据操纵语言两大类，前者负责描述和定义数据库，后者负责说明对数据要进行的各种操作。数据库管理系统的功能(1)数据定义功能。DBMS提供数据定义语言(DataDefinitionLanguage，简称DDL)，用户通过它可以方便地对数据库中的数据对象进行定义，比如数据库表结构的定义。(2)数据操纵功能。DBMS还提供数据操纵语言(DataManipulationLanguage，简称DML)，用户可以使用DML操纵以数据以实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。数据库管理系统的功能（续）(3)数据库的运行管理。数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。(4)数据库的建立和维护功能。数据库的建立是指对数据库各种数据的组织、存储、输入、转换等，包括以何种文件结构和存储方式组织数据，如何实现数据之间的联系等。数据库的维护是指通过对数据的并发控制、完整性控制和安全性保护等策略，以保证数据的安全性和完整性，并且在系统发生故障后能及时回复到正确的状态。数据库相关概念数据库基本概念数据库管理系统数据库系统013数据库系统数据库系统(DataBaseSystem，DBS):定义：指计算机引入数据库后的系统作用：能够有组织地、动态地存储大量的数据，提供数据处理和数据共享机制组成：一般由硬件系统、软件系统、数据库和人员组成由于数据库的建立、使用和维护等工作只能靠一个DBMS是不够的，还需要专门的专业人员协助完成简化表示：DBS=计算机系统（硬件、软件平台、人）+DBMS+DB数据库系统-数据库系统的组成数据库系统包含了数据库、DBMS、软件平台与硬件支撑环境及各类人员；DBMS在操作系统(OperatingSystem,OS)的支持下，对数据库进行管理与维护，并提供用户对数据库的操作接口。DB、DBMS、DBS之间的关系如右图所示。数据库系统-数据库在整个计算机系统中的地位数据库相关概念数据库系统发展史数据库的体系结构国产数据库现状及发展项目实战数据库系统发展史第一代数据库第二代数据库第三代数据库02数据库系统的特点1第一代数据库（人工管理）计算机数据管理的初级阶段时期：20世纪50年代中之前产生背景：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：批处理第一代数据库（人工管理）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：应用程序自己控制第一代数据库程序与数据之间的对应关系数据库系统发展史第一代数据库第二代数据库第三代数据库02数据库系统的特点2第二代数据库（文件系统管理）时期：20世纪50年代末--60年代中产生背景：应用需求：科学计算、数据管理 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、批处理第二代数据库（文件系统管理）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：应用程序自己控制第二代数据库程序与数据之间的对应关系数据库系统发展史第一代数据库第二代数据库第三代数据库02数据库系统的特点3第三代数据库（数据库系统管理）时期：20世纪60年代末以来产生背景：应用背景：大规模管理

硬件背景：大容量磁盘、磁盘阵列 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，批处理文件系统到数据库系统，标志着数据管理技术的飞跃第三代数据库（数据库系统管理）程序和数据之间的关系：数据库管理系统（DBMS）操纵数据库中的数据，对数据库进行统一控制数据管理3个阶段的比较数据管理3个阶段的比较（续）数据库系统发展史第一代数据库第二代数据库第三代数据库02数据库系统的特点4数据库系统的特点数据结构化数据的共享性高，冗余度低且易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制数据结构化数据的整体结构化是数据库的主要特征之一整体结构化不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系数据记录可以变长数据的最小存取单位是数据项数据的结构用数据模型描述，无需应用程序定义

数据的共享性高，冗余度低且易扩充数据库系统从整体角度看待和描述数据数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。数据共享的好处减少数据冗余，节约存储空间避免数据之间的不相容性与不一致性

使系统易于扩充数据独立性高物理独立性指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。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。数据独立性由数据库管理系统的二级映像功能来保证数据由DBMS统一管理和控制数据由DBMS统一管理和控制，用户和应用程序通过DBMS访问和使用数据库。数据库的共享是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中的同一个数据。数据由DBMS统一管理和控制（续）DBMS提供的数据控制功能(1)数据的安全性（Security）保护保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。(2)数据的完整性（Integrity）检查保证数据的正确性、有效性和相容性。(3)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(4)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数据由DBMS统一管理和控制（续）数据库管理阶段应用程序与数据之间的对应关系数据库相关概念数据库系统发展史数据库的体系结构国产数据库现状及发展项目实战数据库体系结构数据库系统的三级模式结构数据库的二级映像与数据的独立性两级数据独立性031数据库系统的三级模式结构从数据库管理系统角度来看，数据库系统内部的体系结构通常采用三级模式结构，即由子模式、模式和内模式组成。数据库系统的模式结构图：模式定义：模式（也称概念模式或逻辑模式）是数据库中全体数据的逻辑结构特征的描述，是所有用户的公用数据库结构。概念模式描述：所有实体、实体的属性和实体间的联系。数据的约束。数据的语义信息。安全性和完整性信息特性：(1)一个数据库只有一个模式。(2)模式与具体应用程序无关，它只是装配数据的一个框架。(3)模式用语言描述和定义，需定义数据的逻辑结构、数据有关的安全性等。子模式定义：子模式（也称外模式或用户模式）是数据库用户所见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是用户所用的数据库结构。子模式是模式的子集，它主要描述用户视图的各记录的组成、相互联系、数据项的特征等。特性：(1)一个数据库可以有多个子模式；每个用户至少使用一个子模式。(2)同一个用户可使用不同的子模式，而每个子模式可为多个不同的用户所用。(3)模式是对全体用户数据及其关系的综合与抽象，子模式是根据所需对模式的抽取。内模式定义：内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方法的描述。它是整个数据库的最低层结构的表示。内模式定义的是存储记录的类型，存储域的表示，存储记录的物理顺序、索引和存取路径等数据的存储组织。特性：(1)一个数据库只有一个内模式。内模式对用户透明。(2)一个数据库由多种文件组成，如用户数据文件、索引文件及系统文件等。(3)内模式设计直接影响数据库的性能。03数据库体系结构数据库系统的三级模式结构数据库的二级映像与数据的独立性两级数据独立性2数据库的二级映像与数据的独立性为实现数据独立性，数据库系统在三级模式之间提供了两级映像：外模式／概念模式映像和概念模式／内模式映像。映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。二级映像功能子模式／模式映像：子模式／模式映像是指由模式生成子模式的规则。它定义了各个子模式和模式之间的对应关系。模式／内模式映像：模式／内模式映像是说明模式在物理设备中的存储结构。它定义了模式和内模式之间的对应关系。特性：模式/内模式映像是唯一的。子模式／模式映像不唯一。二级映像功能三级模式结构和它们之间的两层映像，保证了数据库系统的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。有效地实现三级模式之间的转换是DBMS职能。注意模式与数据库概念的区别：模式是数据库结构的定义和描述，只是建立一个数据库的框架，它本身不涉及具体的数据；数据库是按照模式的框架装入数据而建成的，它是模式的一个“实例”。数据库中的数据是经常变化的，而模式一般是不变或很少变化的。03数据库体系结构数据库系统的三级模式结构数据库的二级映像与数据的独立性两级数据独立性3两级数据独立性数据独立性是指数据与程序间的互不依赖性。一般分为物理独立性与逻辑独立性。物理独立性是指数据库物理结构的改变不影响逻辑结构及应用程序。即数据的存储结构的改变，如存储设备的更换、存储数据的位移、存取方式的改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不会引起应用程序的变化，这就是数据的物理独立性。逻辑独立性是指数据库逻辑结构的改变不影响应用程序。即数据库总体逻辑结构的改变，如：修改数据结构定义、增加新的数据类型、改变数据间联系等，不需要相应修改应用程序，这就是数据的逻辑独立性。三级模式结构与两层映像的优点数据库系统的三级模式结构与两层映像的优点：(1)保证数据的独立性。(2)方便用户使用，简化用户接口。(3)保证数据库安全性的一个有力措施。(4)有利于数据的共享性。(5)有利于从宏观上通俗地理解数据库系统的内部结构。数据库相关概念数据库系统发展史数据库的体系结构国产数据库现状及发展项目实战04国产数据库现状及发展国产数据库现状国产数据库发展趋势常见的国产数据库管理系统随着信息化建设的不断深入，国内数据库市场规模持续扩大，给社会经济发展带来深远影响。新技术、新变革催生新需求，数据也成为数字经济时代的关键生产要素，数据管理在行业发展中的战略地位日益凸显。1国产数据库现状政府与公共服务电信与通信金融行业教育与科研大数据与云计算04国产数据库现状及发展国产数据库现状国产数据库发展趋势常见的国产数据库管理系统2国产数据库发展趋势(1)技术创新国产数据库需加快创新步伐，满足市场需求。(2)跨平台整合国产数据库需要提供跨平台的数据服务。(3)开放性和互操作性国产数据库需要提供更加开放和易于整合的数据服务。(4)生态建设国产数据库产业的发展需要整个生态系统的协同发展，及上下游产业积极合作。(5)安全可控国产数据库需要注重数据的安全性和可控性。04国产数据库现状及发展国产数据库现状国产数据库发展趋势常见的国产数据库管理系统1.

达梦数据库（DMDB）开发商：武汉达梦数据库股份有限公司类型：关系型数据库（支持OLTP/OLAP混合负载）特点：完全自主研发，兼容Oracle、MySQL等主流数据库语法，迁移成本低。支持高可用集群、分布式架构，满足金融、电信等关键领域的高并发需求。通过国家信息安全认证，广泛应用于政务、能源、军工等信创场景。应用场景：金融核心系统、电子政务、大型企业ERP。3常见的国产数据库管理系统2.

华为openGauss/GaussDB开发商：华为类型：关系型数据库（openGauss开源版，GaussDB企业级商用版）特点：基于PostgreSQL内核深度优化，支持分布式事务和高性能查询。GaussDB提供云原生服务，支持AI优化引擎，适用于混合负载场景。在金融、运营商等行业实现国产化替代，如中国工商银行核心系统。应用场景：金融核心交易、运营商计费系统、云数据库服务。常见的国产数据库管理系统3.OceanBase开发商：蚂蚁集团（阿里巴巴生态）类型：分布式关系型数据库特点：原生分布式架构，支持横向扩展，曾以TPC-C测试打破性能世界纪录。强一致性与高可用性设计，适应金融级场景（如支付宝核心交易）。提供公有云与私有化部署，兼容MySQL/Oracle协议。应用场景：高并发支付系统、大型电商平台、金融级分布式业务。常见的国产数据库管理系统4.人大金仓KingbaseES开发商：北京人大金仓信息技术股份有限公司类型：关系型数据库特点：国内最早成立的数据库企业之一，参与多项国家级数据库标准制定。兼容Oracle和PostgreSQL，支持事务处理与数据分析。在党政、能源、国防等领域广泛应用，信创市场份额领先。应用场景：政府信息化、电力调度系统、军工数据管理。常见的国产数据库管理系统数据库与数据库管理系统数据管理技术的发展历程数据模型数据库的体系结构项目实战05项目实战达梦数据库在windows上的安装与使用达梦数据库管理系统（简称DM）是由达梦公司推出的、我国具有完全自主知识产权的、比较具有代表性的高性能数据库管理系统。达梦数据库管理系统的最新版本是8.0版本，简称DM8。DM8是达梦数据库有限公司推出的新一代高性能数据库产品。它具有开放的、可扩展的体系结构，易于使用的事务处理系统，以及低廉的维护成本，是达梦公司完全自主开发的产品。DM8以RDBMS为核心，以SQL为标准，是一个能跨越多种软硬件平台且具有大型数据综合管理能力的、高效稳定的通用数据库管理系统。项目实战项目实战

数据库的安装与应用是一项复杂且关键的任务，需根据具体的需求和场景进行精心选择与配置。在实际操作过程中，数据库的安装过程可能因不同的数据库系统和操作系统而有所不同。

项目实战以达梦数据库为例，介绍达梦数据库在windows上的安装与使用方法。步骤1

下载。进入官网，主页→服务与合作→下载中心。本次安装使用DM8。选择X86平台WIN64操作系统下载。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤2

下载后得到一个安装包，解压得到两个文件。装载iso文件或者解压，双击运行setup.exe。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤3

安装。1）选择下一步并接受协议。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤3

安装。2）默认安装所有服务，点击下一步。（安装路径可自行决定。）达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤3

安装。3）安装结束后选择初始化数据库，创建数据库实例。（默认信息无需修改。）达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤3

安装。4）修改默认字符集GB18030为UTF-8。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤3

安装。5）设置密码，为避免忘记可先统一密码，此处密码一定要记住。至此安装完毕。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤4

使用管理工具连接并测试（推荐使用官方提供的DM管理工具）。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤5

输入在创建实例时统一设置的密码，（如未设置默认为SYSDBA或SYSDBA001）。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤6

为了数据安全，可创建一个提供给外部系统使用的用户。（1）打开用户栏，右击管理用户，选择创建用户。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤6

为了数据安全，可创建一个提供给外部系统使用的用户。（2）击确认之后会在左边栏目【模式】下自动生成同名表空间（在模式上右键鼠标出现刷新并点击刷新才会出现新用户对应的表空间）。达梦数据库在windows上的安装与使用项目实战步骤7

数据库的创建与表的增删改查。