第1章数据库基础教程(SQL-Server平台)[顾韵华][电子教案].ppt

1、第一章数据库概要，1.1数据管理技术的进展1.2数据库系统1.3数据库系统结构1.4数据模型1.5数据库系统的发展，实例、概念和认识，1.1数据管理技术的进展，1.1.1人工管理阶段1.1.2文件系统阶段(2)如果应用程序管理数据、将数据和程序结合的数据的逻辑结构或物理结构发生变化，就必须修改程序，将这种特性称为数据和程序没有独立性。 (3)数据面向应用，数据组对应于程序，数据不共享。 如果多个应用程序处理相同的数据，则必须分别定义它们。 1.1.2文件系统阶段，优点： (1)数据可以长期保存，可以重复进行查询、修改等操作。 (2)专业软件管理数据，并在应用程序和数据之间转换文件系统提供的访问

2、方法，在程序和数据之间具有一定的独立性。 缺点： (1)数据共享性差，冗馀度大。 (2)数据独立性差。 1.1.3数据库系统的阶段，特点： (1)数据结构化(2)数据共享性高，冗馀度低，容易扩展(3)数据独立性高(4)数据统一管理和控制，1.2理解数据库系统，1.2.1实例商品订单管理系统左图是系统的主界面。 主界面包含系统功能的导航菜单。 系统的主要功能包括维护顾客数据(包括追加、删除、变更)、维护商品数据(包括追加、删除、变更)、输入订单数据、变更和删除订单数据、查询订单数据等。 商品、客户、订单数据存储在数据库系统中。 点击1.2.1样品商品订单管理系统、“订单数据”“订单数据查询”菜单

3、命令，应用程序就向数据库管理系统发出数据查询请求，数据库管理系统从商品订单数据库中检索相应的数据，并向应用程序发送1.2.1实例商品订单管理系统，上图为客户数据维护接口。 可以添加、修改和删除客户的数据。 1.2.1实例商品订单管理系统，用户访问数据库中的数据的路径，用户操作命令应用程序DBMS数据库，1.2.2数据库系统是指在计算机系统中引入数据库技术的数据库数据库系统是一种具有数据库，利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。数据库系统是一种计算机系统。 DBS有两个基本要素。 一是DBS首先是计算机系统；二是该系统的目标是存储数据，并支持用户查询和更新所需的数据。 1.2.2数据库系统是指

4、数据库系统的配置：数据库管理系统(及其开发工具)数据库管理员(DataBase Administrator，DBA )数据库应用程序的用户， 1.3数据库系统的构成1.3.1数据库系统的三级模式结构1.3.2数据库系统的二级影像1.3.3数据库管理系统1.3.4数据库系统所需人员，1.3.1数据库系统的三级模式结构另外，模式(Schema )、模式也称为逻辑模式或概念模式，是数据库内的数据整体的逻辑结构和特征的描述。 架构是所有用户共同的数据视图，是数据库的全局视图。 数据库只有一种模式，不包含物理存储的详细信息，也不包含应用程序和编程语言。 为了定义模式，不仅要定义数据的逻辑结构，还必须定义

5、数据之间的连接、与数据相关的安全性和完整性要求。 外部架构、外部架构也称为子架构或用户架构，是架构的子集。外部模式具体是面向应用，是数据库用户(包括应用程序编程人员和最终用户)可使用的本地数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图。 因为每个应用程序都有不同的外部模式，所以一个数据库可以有多个外部模式。 内部和内部模式(也称为存储模式)是数据库的物理结构，是存储介质上数据库的存储结构。 内部模式主要描述数据的物理结构和存储方法。 例如，记录以b树结构存储、以散列方式存储、如何组织索引、数据被加密等。 数据库中只有一个内部架构. 1.3.2数据库系统的次映像，数据库系统的次映像(mapp

6、ing )是指外部模式和模式之间、模式和内部模式之间的映像关系。 对于外部模式/模式图像和各外部模式，数据库系统有外部模式/模式图像，定义外部模式和模式的对应关系。 外部模式/模式图像的说明通常包含在外部模式中。 外部模式/模式图像保证了数据的逻辑独立性。 如果更改了模式，例如添加新的数据类型或数据项，则可以更改各自的外部模式/模式图像，从而在不更改应用程序的情况下更改外部模式。 架构/内部架构映像和数据库系统的架构/内部架构映像是唯一的，定义了数据库全局逻辑结构和存储结构之间的对应关系，该说明通常包含在架构定义中。 架构/内部架构映像确保数据库的物理独立性。 在数据库的存储结构发生更改时，可

7、以适当地更改模式/内部模式映像，从而在不更改模式的情况下修改应用程序。 数据库系统的三级模式和二级映像具有以下优点，保证数据的独立性。 通过划分外部模式和模式，分离确保数据的逻辑独立性的内部模式和模式，可以保证数据的物理独立性。 有利于数据共享，减少数据冗馀。 有助于数据的安全性。 不同的用户在各自的外部模式下根据要求操作数据，只能操作有限的数据。 简化了用户界面。 用户无需理解数据库的全局逻辑结构和内部存储结构，就可以在外部模式下创建应用程序和输入命令，以方便用户使用。 1.3.3数据库管理系统、数据库管理系统数据库管理系统(DBMS )是统一管理和控制数据的专业系统软件。 数据库管理系统的

8、功能是有效地组织、访问和维护数据。 数据定义功能。 DBMS使用数据定义语言(DDL )来定义数据库中的各种数据对象，如数据结构、数据约束等。 数据操作功能。 DBMS提供数据操作语言(DML )，用户使用DML来查询、添加、删除、修改数据库中的数据。 数据库的事务管理和执行管理。 DBMS提供数据控制语言(Data Control Language，DCL )，数据库管理员使用DCL来提供数据库控制功能，如数据库安全、完整性检查、并发控制和数据库恢复。 数据库的构建和维护功能。 其他功能。 包括输入和转换数据库的初始数据、转储数据库、重新组织数据库、数据库性能监视和分析、数据通信等，这些功能

9、通常由DBMS提供的实用程序和管理工具执行。 1.3.4数据库系统所需人员、开发、管理、使用数据库系统的人员主要是数据库管理员系统分析人员和数据库设计人员应用程序设计师的最终用户、数据库管理员、DBA管理数据库和DBMS的一部分其具体责任是，(1)参加数据库设计。 (2)数据的完整性和安全管理。 (3)数据库的运行维护和性能评价。 (4)数据库的改良和重建。系统分析师和数据库设计师、系统分析师负责应用系统的需求分析和规格说明，与用户和DBA协商，确定系统的软硬件配置，参与数据库系统的概要设计。 数据库设计者是数据库设计的核心人员，负责数据库的数据内容和结构的确定，数据库各级模型的设计。 数据库

10、设计师必须参与用户需求调查和系统分析，并进行数据库设计。 数据库设计者通常由DBA或系统分析师负责。 应用程序编程人员、应用程序编程人员负责数据库应用程序的设计和开发、调试和安装。 最终用户(最终用户)和最终用户通过应用程序的用户界面来使用数据库. 一般的接口方式有菜单驱动、表操作、图形显示等。 1.4数据模型，1.4.1数据模型的概念1.4.2概念数据模型1.4.3逻辑数据模型，1.4.1数据模型的概念，数据库中用数据模型这一工具抽象、表现、处理现实世界的数据和信息。 一般而言，数据模型是对现实世界的模拟。 比如地图，航空模型飞机。 数据模型应该满足三方面的要求，将现实世界在比较容易理解的计

11、算机上实现，数据抽象过程，客观对象的抽象过程二阶段抽象现实世界的客观对象抽象转换为作为概念模型的概念模型某DBMS支持的数据模型数据模型的层次也被称为(1)概念数据模型、概念模型或者信息模型。 这是面向用户的模型，是从现实世界到机械世界的中间水平。 其基本特征是以用户的角度对信息进行建模，与具体的DBMS不相关。 (2)逻辑数据模型也被称为结构数据模型，其特征在于，从计算机系统的观点对数据进行建模，以用于DBMS的应用。 结构化数据模型包括层次模型、网格模型、关系模型等。 (3)物理数据模型用于描述存储介质上的数据的组织结构，与具体的DBMS有关，与操作系统和硬件有关，是物理层的数据模型。 1

12、.4.2概念数据模型、概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模，是因为从现实世界到机械世界的中间层次在数据库设计的有力工具数据库设计者和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求有很强的语义表现能力，在应用中概念模型的表现方法、概念模型的表现方法大多是实体的连接方法(E-R方法)用E-R图来表现现实世界的概念模型E-R方法也被称为E-R模型，E-R模型的三要素，(1)实体(Entity )。 实体是客观存在的，是可以互相区别的。 实体可以是人、事、物，也可以是抽象的概念。 一个商品、一个客户、一个订单等是实体。 (2)属性。 实体通常有几个特性，每个特性称为实体的属性。 属性表示了实体在某一方

13、面的特性。 例如，商品实体的属性有商品编号、商品类别、商品名、制造商等。 (3)联系(Relationship )。 现实世界中事物间的联系反映在E-R模型中是实体间的联系。 例如，订单是顾客和商品的联系。 实体型和实体值、实体型(Entity Type )是一种数据结构和特征的记述。 通常，实体型通过实体名和属性名的集合被抽象化，描述同样的实体。 例如，商品(商品编号、商品类别、商品名、制造商、单价、库存量、保质期)是一体型。 实体值(Entity Value )以具体内容由描述实体的各个属性值构成。 例如，(50020005，体育用品，足球，优秀的体育用品公司，120，20，2012-1-

14、1 )是实体值。 相关分类、E-R模型的显示E-R图、实体的显示为矩形，在矩形框内标明实体名。属性以椭圆形表示，并通过无方向边连接到相应的图元。 联系人本身：以菱形显示，在菱形框内注明联系人名称，分别与无方向边相关实体连接，并在无方向边旁边联系的类型(1:1、1:n或m:n )。 联系的属性：联系本身也是实体体型，也可以具有属性。 如果链接具有属性，则这些属性也以无方向边链接。 【例】商品实体具有商品编号、商品类别、商品名、制造商、单价、库存量、保质期等属性，用E-R图表示。【例】客户订购某种商品有数量的话，实体型“客户”和实体型“商品”的联系有属性“数量”，其E-R图表示如下。 1.4.3逻

15、辑数据模型、逻辑模型三要素逻辑数据模型是严格定义的一系列概念的集合，通常被称为逻辑数据模型的三要素，主要由数据结构、数据操作和数据完整性约束三部分组成。 数据结构、数据结构是系统静态特性的描述，主要描述数据库结构对象和对象之间的关系。 数据结构是描绘数据模型最重要的方面。 因此，数据库系统通常会为数据模型指定数据结构的类型。 主要的数据模型是层次模型的网格模型关系模型、数据操作、数据操作是指，通过与可以对数据库内的各种对象(类型)的实例(值)执行的操作相关联的操作规则，记述了数据库的动态特性。 数据库中的数据操作主要分为查询、更新两类，数据更新主要指数据记录的增加、删除、更改。 在数据模型中，

16、需要定义这些操作的含义、操作符号、操作规则以及实现操作的相关语句。 数据完整性约束、完整性约束是一组数据完整性规则。 完整性规则是给定数据模型的数据及其关联的约束和存储规则，限制匹配数据模型的数据库状态和状态的变化，以保证数据的准确、有效和兼容性。 关系模型，(1)数据结构。 关系模型的基本数据结构是表，关系模型使用二维表来表示实体及其关系。 (2)数据操作。 关系模型中的数据操作主要包括查询和更新。 关系数据操作具有两个显着特征：一是关系操作是集合操作，即操作的对象和结果是集合；二是关系模型把操作中的访问路径隐藏给用户，只说明用户在做什么，而无需指出他们在做什么。 (3)数据完整性制约。 关

17、系模型中的数据操作必须满足关系完整性约束规则。 关系完整性约束规则分为三类：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。 关系模型的特征，(1)关系模型基于严格的数学理论。 (2)数据结构易懂，使用方便。 关系模型的数据结构虽然简单，但可以表现丰富的意义，很好地表现出现实世界的实体和实体之间的各种各样的联系。 (3)数据物理访问路径对用户是透明的，并且具有更高的数据独立性和更好的数据安全性。1.5数据库系统的发展，1.5.1数据库系统的发展阶段1.5.2数据库系统的主要研究领域，1.5.1数据库系统的发展阶段，数据库技术是计算机科学和技术中发展最快的分支之一。 自从20世纪60年代末数据库技术诞生以来，根据数据模型的发展阶段，数据库系统的发展大致可分为三代。 采用第一代数据