《课数据库基础》PPT课件.ppt

1、1,数据库原理与应用,主讲：向小华,水文水资源学院,2/42,个人信息,电话:办公室),Add your title in here,手机:Email: ,QQ: 11431454,3/42,几个小问题,以前知道数据库吗？知道哪几种数据库？试举几个例子,是否自己有计算机？,是否选修过VB？,4/42,如何学习数据库？,听,实践,5/42,课程考核,平时成绩：50,最后考核：50,上课出勤情况 课堂回答问题 作业完成情况 小组开发的DBMS,考核形式：开卷or半开卷？,6/42,本节内容,7/42,数据库发展所经历的几个阶段,文件系统阶段 (

2、50年代后期至60年代中期),人工管理阶段 (50年代中期以前),数据库系统阶段 (60年代末开始),8/42,数据库发展所经历的几个阶段,人工管理阶段,打孔卡片,纸带,盒式录音磁带,盘式磁带,9/42,数据库发展所经历的几个阶段,人工管理阶段,这一阶段计算机主要用于科学计算。 硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。 软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。 数据处理的方式基本上是批处理。,10/42,数据库发展所经历的几个阶段,人工管理阶段 数据不保存 当时计算机主要用于科学计算，对于数据保存的需求尚不迫切 系统没有专用的软件对数据进行管理 每个应用程序都要包括数

3、据的存储结构、存取方法、输入方式等，程序员负担很重。 数据不共享 一组数据只能对应一个程序，多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义，因此程序之间有大量的冗余数据。 数据不具有独立性 程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的修改。,11/42,数据库发展所经历的几个阶段,人工管理阶段,12/42,数据库发展所经历的几个阶段,文件系统阶段,5寸盘,3寸盘,磁鼓,13/42,数据库发展所经历的几个阶段,文件系统阶段,这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。 硬件有了磁盘

4、、磁鼓等直接存储设备。 在软件方面，出现了高级语言和操作系统。操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。 处理方式有批处理，也有联机处理。,14/42,数据库发展所经历的几个阶段,文件系统阶段 1)数据以文件形式可长期保存下来 用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理。 2)文件系统可对数据的存取进行管理 程序员只与文件名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序员的负担。 3)文件形式多样化 有顺序文件、倒排文件、索引文件等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更便于存储和查找数据。 4)程序与数据间有一定独立性 由专门的软件即文件系统进行数据管理，程序和数据间由软件提

5、供的存取方法进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行。,15/42,数据库发展所经历的几个阶段,文件系统阶段,16/42,数据库发展所经历的几个阶段,文件系统阶段缺点,1)数据冗余度大 各数据文件之间没有有机的联系，一个文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。 2)数据独立性低 数据和程序相互依赖，一旦改变数据的逻辑结构，必须修改相应的应用程序。 而应用程序发生变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序，也需修改数据结构。 3)数据一致性差 由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。,17/42,数据库发展所经历的几个阶段,数据库系统阶段,光盘,移动硬

6、盘,U盘,18/42,数据库发展所经历的几个阶段,数据库系统阶段,60年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加； 硬件：出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量数据成为可能； 硬件价格下降，而软件价格上升，使开发和维护系统软件的成本增加。文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的需要。 为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。,19/42,数据库发展所经历的几个阶段,数据库系统阶段,1)数据共享性高、冗余少 数据不再面向某个应用程序而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。 减少了不必要的数据冗余，节约存储空间，

7、同时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。 2)数据结构化 按照某种数据模型，将各种数据组织到一个结构化的数据库中，整个组织的数据不是一盘散沙，可表示出数据之间的有机关联。,20/42,数据库发展所经历的几个阶段,数据库系统阶段,3) 数据独立性高,数据的总体逻辑结构改变时，数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。,当数据的存储结构改变时，数据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。,21/42,数据库发展所经历的几个阶段,数据库系统阶段,22/42,数据库系统的结构,数据库,用户,应用程序,硬件,软件,D

8、BMS,DBMS：Database Management System 数据库管理系统,数据库系统的组成,23/42,数据库系统的结构,硬件,24/42,数据库系统的结构,数据库系统的三级模式,内模式 模式 外模式,25/42,数据库系统的结构,又称存储模式或内视图，是三级结构中的最内层，也是靠近物理存储的一层，即与实际存储数据方式有关的一层，由多个存储记录组成，但并非物理层，不必关心具体的存储位置。 DBMS 提供内模式描述语言（内模式 DDL）来定义内模式。 在数据库系统中，内模式只能有一个。 内模式是整个数据库实际存储的表示,内模式,26/42,数据库系统的结构,模式,又称概念模式或概念

9、视图。是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。视图可理解为一组记录的值，用户或程序员看到和使用的数据库的内容。 模式处于三级结构的中间层，它是整个数据库实际存储的抽象表示，也是对现实世界的一个抽象，是现实世界某应用环境(企业或单位)的所有信息内容集合的表示，也是所有个别用户视图综合起来的结果，所以又称用户共同视图。 DBMS 提供模式描述语言(模式 DDL)来定义模式。 模式只能有一个。,27/42,数据库系统的结构,外模式,又称子模式或用户模式或外视图，是三级结构的最外层，个别用户只对整个数据库的一部分感兴趣，所以外视图是个别用户看到和使用的数据库内容，因此也常把外视图称为用户数据库。 它

10、由多种外记录值构成，这些记录值是概念视图的某一部分的抽象表示。 从逻辑关系上看，外模式包含于概念模式。 DBMS 提供子模式描述语言(子模式 DDL)来定义子模式。 外模式可有多个。,28/42,数据库系统的结构,外模式m,数据库系统的三级模式,29/42,数据库系统的结构,数据库系统的三级模式优点,1)保证数据的独立性 将模式和内模式分开，保证了数据的物理独立性； 将外模式和模式分开，保证了数据的逻辑独立性。 2)简化了用户接口 按照外模式编写应用程序或敲入命令，而不需了解数据库内部的存储结构，方便用户使用系统。 3)有利于数据共享 在不同的外模式下可有多个用户共享系统中数据，减少了数据冗余

11、。 4)有利于数据的安全保密 在外模式下根据要求进行操作，不能对限定的数据操作，保证了其他数据的安全。,30/42,数据库管理系统的组成及功能,组成,语言编译处理程序 数据定义语言DDL及其编译程序 数据操纵语言DML及其编译程序 宿主型：嵌入在高级语言中，不能单独使用； 自主型或自含型：可独立地交互使用。,31/42,数据库管理系统的组成及功能,组成,系统运行控制程序 系统总控程序：DBMS运行程序的核心，用于控制和协调各程序的活动。 安全性控制程序：防止未被授权的用户存取数据库中的数据。 完整性控制程序：检查完整性约束条件，确保进入数据库中的数据的正确性、有效性和相容性。 并发控制程序：协

12、调多用户、多任务环境下各应用程序对数据库的并发操作，保证数据的一致性。 数据存取和更新程序：实施对数据库数据的检索、插入、修改、删除等操作。 通信控制程序：实现用户程序与DBMS间的通信。,32/42,数据库管理系统的组成及功能,组成,系统建立、维护程序 数据装入程序：完成初始数据库的数据装入。 重组程序：当数据库系统性能变坏时(如查询速度变慢)，需要重新组织数据库，重新装入数据。 系统恢复程序：当数据库系统受到破坏时，将数据库系统恢复到以前某个正确的状态。 性能监督程序 工作日志程序,33/42,数据库管理系统的组成及功能,组成,数据字典(Data Dictionary, DD) 描述数据库

13、中有关信息的数据目录,包括数据库的三级模式、数据类型、用户名、用户权限等有关数据库系统的信息 起着系统状态的目录表的作用 帮助用户、DBA 、DBMS本身使用和管理数据库。,34/42,数据库管理系统的组成及功能,主要功能,数据定义 DBMS提供数据定义语言DDL (Data Define Language) 定义数据的内模式、模式和外模式三级模式结构 定义模式/内模式和外模式/模式二级映象 定义有关的约束条件,35/42,数据库管理系统的组成及功能,主要功能,数据操纵 DBMS提供数据操纵语言DML（Data Manipulation Language） Including: 检索、插入、修

14、改、删除 SQL语言就是DML的一种,36/42,数据库管理系统的组成及功能,主要功能,数据库运行管理 数据的安全性(security)控制：防止不合法使用数据造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密。 数据的完整性(integrity)控制：系统通过设置一些完整性规则以确保数据的正确性、有效性和相容性。 正确性是指数据的合法性； 有效性是指数据是否在其定义的有效范围； 相容性是指同一事实的两个数据应相同。 并发(concurrency)控制：多用户同时存取或修改数据库时，防止相互干扰而提供给用户不正确的数据，并使数据库受到破坏。 数据恢复(recovery)：当数据库被破坏或数据不可靠时，

15、系统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态。,37/42,数据库管理系统的组成及功能,主要功能,数据库的建立和维护功能 初始数据的装入 数据库的转储、恢复、重组织 系统性能监视、分析等功能,数据通信 与其他软件系统进行通信的功能 用户程序与DBMS之间的通信,38/42,流行数据库管理系统简介,DBF（DBaseFoxbaseFoxpro）数据库，在DOS时代风靡一时，其特点是，每个表（Table）或索引（Index）都是一个独立的文件，使用相当简单，性能还可以，安全性非常的差，但应用非常广泛（主要是DOS时代遗留下来的）。它在今天还能占有一席之地，其主要原因之一是：因为简单和使

16、用广泛，使得对它的访问是最容易的，甚至根本无需第三方接口，就可直接对其进行字节级的读写。但是由于每个表（Table）或索引（Index）都是一个独立的文件，在数据库变大之后管理上会带来很多麻烦。而且它对多媒体数据的处理，比如声音、图像乃至基于OLE的对象进行处理时很不方便。,39/42,流行数据库管理系统简介,Access是Office办公套件中一个极为重要的组成部分。自从1992年开始销售以来，Access已经卖出了超过6000万份，现在它已经成为世界上最流行的桌面数据库管理系统。 后来微软公司通过大量地改进，将Access的新版本功能变得更加强大。与其他的数据库管理系统（如Visual F

17、oxPro）相比更加简单易学，一个普通的计算机用户即可掌握并使用它。而且最重要的一点是，Access的功能足够强大，足以应付一般的数据管理及处理需要，当然，配上合适的数据访问手段，它也能满足多用户，多线程的访问。它对于访问量及数据量不是太大的系统，尤其是桌面数据库系统的开发很具优势，而且从它升级到SQL Server比较容易。,40/42,流行数据库管理系统简介,SQL Server是微软公司的数据库高端产品，其最新版本为SQL Server 2008。SQL Server 2008代表着下一代Microsoft.NET.Enterprise Servers（企业服务器）数据库的发展趋势。SQL server 2008是为创建可伸缩电子商务、在线商务和数据仓储解决方案而设计的真正意义上的关系型数据库管理与分析系统。很重要的一点是，SQL Server很好用。可以这样说，SQL Server是一种傻瓜型的功能强大的数据库系统，从Access转到SOL Server 2008是一件