第一章_数据库基础知识.ppt

1、SQL Server 2000,1.1 基本概念 1.2 数据库技术及发展 1.3 数据库系统的结构,第一章 数据库基础知识,SQL Server 2000,1.1 基本概念,一、数据（Data） 定义：数据是信息的一种表现形式，它不仅是数字，还包括 文字、图像、声音等。信息则是数据的内涵，是对数据语义的解释。 特征： 数据有“型”和“值”之分 数据的型指数据结构，即数据的内部构成和对外联系 数据的值指数据的具体取值 数据受数据类型和取值范围的约束 数据有定性和定量之分 数据需要载体和具有多种形式,SQL Server 2000,二、数据库（DB） 数据库是长期存储在计算机内，有组织的、统一管

2、理的相关数据的集合。 三、数据库管理系统（DBMS） 指位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 DBMS能为数据库提供数据定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能，保证多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。 目前比较著名的DBMS有：Foxpro, ACCESS, MYSQL, IBM DB2, SQL Server , ORACLE , INFORMIX , SYBASE等等,1.1 基本概念,SQL Server 2000,四、数据库系统（DBS） 指采用数据库技术的计算机系统，一般由计算机硬件、数据库、数据库管理系统及其开发工具、应用软

3、件、数据库管理员和用户等构成。 五、数据库技术 指研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。,1.1 基本概念,SQL Server 2000,1.1 基本概念,数据库 数据库管理系统 数据库系统 数据库技术,数据 软件 系统 学科,SQL Server 2000,1.2 数据库技术的发展,一、数据处理 数据处理是指从某些已知的数据出发，推导加工出一些新的数据，这些新的数据又表示了新的信息。数据处理工作分为三类： （1）数据管理：指数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作，这部分操作是数据处理业务的基本环节。 （2）数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会

4、得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势。 （3）数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。,SQL Server 2000,二、数据管理技术的发展 数据管理技术经历手工管理、文件管理和数据库技术三个阶段。,1.2 数据库技术的发展,SQL Server 2000,1、手工管理阶段20世纪50年代前,特点： 不保存大量数据 没有软件系统对数据进行管理 基本没有“文件”概念 一组数据对应一个程序,1.2 数据库技术的发展,SQL Server 2000,应用程序和数据之间的关系,1.2 数据库技术的发展,1、手工管理阶段20世纪

5、50年代前,SQL Server 2000,2、文件管理阶段20世纪50年代后期到60年代中期,特点： 数据以文件的形式可长久保存在外设 由专门的数据管理软件提供数据存取、查询及维护功能 数据文件具有多样性 数据存取以记录为单位 缺点： 数据冗余度大 文件系统与程序之间缺乏独立性，应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。,1.2 数据库技术的发展,SQL Server 2000,应用程序与文件的关系,1.2 数据库技术的发展,2、文件管理阶段20世纪50年代后期到60年代中期,SQL Server 2000,3、数据库技术阶段20世纪60中期开始,标志 IBM公司1968年成功研制层次数据管

6、理系统(IMS)。它是首例成功的数据库管理系统的商品软件 美国数据系统语言协商会CODASYL（Conference On Data System Language）1971年公布的DBTG报告提出网络数据库系统，它是数据库网状模型的基础和典范 IBM公司E.F.Codd 1970发表论文“大型共享数据库的关系模型”，奠定了关系数据库系统（RDBMS）理论基础,1.2 数据库技术的发展,SQL Server 2000,特点： 数据库设计时面向数据模型对象 数据冗余度小，数据共享度高 数据与程序具有较高独立性 具有数据安全性、完整性控制 数据最小存取单位为数据项,1.2 数据库技术的发展,3、数

7、据库技术阶段20世纪60中期开始,SQL Server 2000,应用程序与数据库的关系,1.2 数据库技术的发展,3、数据库技术阶段20世纪60中期开始,SQL Server 2000,3、数据库技术阶段20世纪60中期开始,1.2 数据库技术的发展,DBMS的工作模式,SQL Server 2000,三、当代数据库研究的内容,1、数据库管理系统软件的研制 研制的目标是扩大功能、提高性能和提高用户的生产率。 2、数据库设计技术的开发 研究数据库系统的设计方法和设计工具、数据模型和数据建模方法的研究、计算机辅助设计数据库的设计方法及软件系统的研究、数据库设计规范的研究。 3、数据库理论的研究

8、研究关系的规范化理论、关系数据库理论、分布式数据库、数据仓库、演绎数据库和知识数据库系统的研制等。,1.2 数据库技术的发展,SQL Server 2000,各种基于数据管理的信息系统 因特网上的Web数据库 多媒体数据库 工程数据库 辅助决策支持 人工智能领域的知识库,数据库技术的广泛应用领域,1.2 数据库技术的发展,SQL Server 2000,1.2 数据库技术的发展,数据库系统的特点 数据结构化 与文件系统的根本区别 传统文件系统中数据最小单位是：记录；而数据库系统中能细化到数据项 文件系统中，记录内部有了某些结构，但记录之间没有联系；数据库系统不仅要描述数据本身，还要描述数据之间

9、的联系,SQL Server 2000,1.2 数据库技术的发展,数据库系统的特点 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据面向整个系统 减少数据的不一致性 易于扩充，适应不同用户的需求,SQL Server 2000,1.2 数据库技术的发展,数据库系统的特点 数据独立性高 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。,SQL Server 2000,1.2 数据库技术的发展,数据库系统的特点 DBMS对数据统一管理和控制

10、数据的安全性（Security）保护 数据的完整性（Integrity）检查 数据完整性：数据的正确性、有效性和相容性。 并发（Concurrency）控制 数据库恢复（Recovery）,SQL Server 2000,1.2 数据库技术的发展,数据库系统的特点 数据的最小存取单位是数据项 在文件系统中，最小存取单位是记录,SQL Server 2000,1.3 数据库系统结构,一、数据库系统的体系结构,数 据 库 系 统,硬件 软件 人,操作系统（OS） DBMS 主语言系统 开发工具 应用软件 数据库,系统开发人员 系统使用人员：用户 系统管理人员：网络管理员、软件维护人员、数据库管理员

11、,系统分析员 系统设计员 程序员 测试人员,SQL Server 2000,数据库系统层次结构图如下图,1.3 数据库系统的组成,由上图看出： DBMS在操作系统（OS）的支持下工作， 应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。,SQL Server 2000,1.3 数据库系统结构,（1）软件 (Software) 负责数据库存取、维护和管理的软件系统，即数据库管理系统（Data Base Management System，简称DBMS），数据库系统的各类人员对数据库的各种操作请求，都由DBMS完成， DBMS是数据库系统的核心软件。 （2）硬件（Hardware） 存储和运行数据库系统的硬

12、件设备。 包括CPU、内存、大容量的存储设备、外部设备等。,SQL Server 2000,1.3 数据库系统结构,（3）用户：用户是指使用数据库的人，即对数据库的存储、维护和检索等操作。用户分为三类： 1. 第一类用户，终端用户（End User） 主要是使用数据库的各级管理人员、工程技术人员、科研人员，一般为非计算机专业人员； 2. 第二类用户，应用程序员（Application Programmer） 负责为终端用户设计和编制应用程序，以便终端用户对数据库进行存取操作。 3. 第三类用户，数据库管理员（Database Administrator，简称DBA） DBA是指全面负责数据库系

13、统的“管理、维护和正常使用的”人员，其职责如下：,SQL Server 2000,二、数据库管理员的职责,参与数据库和应用系统的设计 参与数据的存储结构和存取策略的设计 定义数据安全性和完整性要求 系统维护及数据备份 数据库的改进与重组,1.3 数据库系统结构,数据库系统管理员是指专门从事数据库的设计、建立、管理、维护和协调各用户对数据库的要求等工作的人员。,SQL Server 2000,三、数据库管理系统（DBMS）的功能,数据定义：提供数据定义语言（DDL） 数据操纵：提供数据操纵语言（DML），实现数据的插入、修改、删除、查询、统计等功能。有两种形式： （1）宿主型（只能嵌入到其他高级

14、语言中使用）（2）自主型 数据库的建立与维护：数据的载入、转储、重组织、恢复，库结构有修改 运行管理功能：并发控制、存取控制、完整性条件的检查与执行,1.3 数据库系统结构,SQL Server 2000,四、数据库系统的模式结构,应用A,应用B,应用C,应用D,应用E,外模式1,外模式2,外模式3,模式,内模式,数据库,外模式/模式映射,模式/内模式映射,1.3 数据库系统结构,SQL Server 2000,1、三级模式结构,模式（逻辑模式、概念模式）：数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述。 如：用户表，学生信息表、课程表，学生成绩表等 模式规定了数据库中应该有哪些数据、数据之间有什么联

15、系。不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与应用软件、开发工具、高级语言无关。 由于模式是对数据库中所有数据的描述，因此一个数据库只有一个模式。,1.3 数据库系统结构,SQL Server 2000,外模式(External Schema)（子模式或用户模式）：是数据库用户（包括程序员和 最终用户）看见和使用的局部数据的逻辑结构和特性的描述。 如：视图 一个数据库可以由多个外模式 采用外模式的好处： 不必考虑、了解与己无关的数据，简化了用户操作。 由于用户接触的只是自己相关的部分数据，不能访问其他数据，因此有利于数据的安全与保密。 增加、删除、修改用户时，不必修改模式，只需调整子模式，所以有利

16、于数据的独立性。,1.3 数据库系统结构,1、三级模式结构,SQL Server 2000,内模式(Internal Schema)（存储模式或物理模式）：数据的物理结构和存储方式的描述，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。 一个数据库系统只有一个内模式,1.3 数据库系统结构,1、三级模式结构,SQL Server 2000,1.3 数据库系统结构,4. 三级结构的优点 （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

17、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。 （4）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。,SQL Server 2000,2、二级映射模式/内模式映象：用于定义模式和内模式之间的对应关系。 外模式/模式映象：用于定义外模式和模式间的对应关系。 二级映象的作用：三级结构间通过两级映射进行相互转换，保证数据的独立性，从而保证应用程序的相对独立性。,1.3 数据库系统结构,SQL Server 2000,3、数据独立性： 数据独立性是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。数据独立性分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两个级别。,1.3 数据库系统结构,SQL Server 2000,1.3 数据库系统结构,SQL Server 2000,3、数据独立性： 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。当逻辑结构改变时，通过修改模式/外模式映象，可以使外模式不必修改，从而使应用程序不必修改，保