数据库系统原理自考-第1章数据库系统基本概念.ppt

1、数据库系统的原理，本书的主要内容，全书第9章主要阐述了数据库技术的基础知识和相关数据库理论，数据库设置修订和数据库标准语言SQL，以及数据库管理和数据库软件的运用知识。 在本书中，自考内容的重点章节有2、3、4、5章。 学习目的，本书的主要目的是使读者掌握数据库技术的基本原理，方法和应用技术，有效利用现有的数据库管理系统和软件工具，掌握数据库结构的修改和数据库应用系统的开发原理。 第一章：数据库系统的基本概念、学习目的：1.了解数据管理技术的四个发展阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库阶段、高级数据库阶段及各阶段的特征2 .了解实体、实体集、属性的概念， 理解逻辑设置修改中的数据描述中常用

2、的术语；3 .理解实体之间的三个联系；4 .理解数据库管理系统的概念和功能；5 .理解数据库系统的配置； 重点：概念设定修订中的数据记述、逻辑设定修订中的数据记述、物理设定修订中的数据记述、ER模型、概念模型、逻辑模型、关系模型、数据库管理系统的功能、数据库系统的构成。 难点：数据抽象的四种模式，三层模式，两阶段图像。 第一章绪论、数据库的应用与发展史、数据库中的基本名词、数据模型、数据库系统结构、1 .在数据库各个领域的应用情况2 .数据管理发展3 .数据库系统的发展、数据、信息、数据管理、数据库、数据库数据库应用系统1 .概念模型、逻辑模型、物理模型2 .层次模型、网格模型、关系模型、三级

3、模型、二级影像、课程内容、1.1数据管理技术的发展1.2数据描述1.3数据抽象化的级别1.4数据库管理系统1.5数据库1.1数据管理技术数据管理对数据的分类、组织、编码、保存、检索和维护是数据处理的中心问题数据管理技术的发展过程人工管理阶段(40年代中-50年代中)文件系统阶段(50年代末-60年代中)数据库系统阶段(60年代末-。 没有时期40年代中-50年代发生的背景应用需求科学订正算硬件级直接访问存储设备软件级OS处理方式批处理， 时期50年代末-60年代发生的背景应用需求科学订正计算管理硬件级磁鼓软件级OS处理方式有在线实时处理批处理1.1.3数据库阶段， 时期60年代末产生的背景应用

4、背景大规模管理硬件背景大容量光盘软件背景数据库管理系统处理方式在线实时处理、分布式处理、批处理数据库系统阶段的特点：采用数据模型，数据结构复杂，数据独立性高提供方便用户的用户界面数据库系统，提供相应的数据控制功能，提高系统灵活性，数据管理技术进入数据库系统阶段的三大重要事项： 12，1969年美国CODASYL组织发表的DBTG报告3、1970年美国IBM公司E.F.Codd提出了相关模型。 数据库系统提供四种数据控制功能： 1、数据库恢复2、数据库并发控制3、数据完整性4、数据安全性、对应术语(重点关注) 1、数据库(DB) 2、数据库管理系统(DBMS) 3 从事物的特性到修正计算机的具体

5、表现，数据记述经过概念设定修正、逻辑设定修正、物理设定修正3个阶段。 在介绍概念设置修订中数据之间的关联之前，本节先介绍这三个阶段的数据说明。1.2.1概念设定订正中的数据记述，1、实体客观存在，能够相互区别的称为实体。 2 .实体集合性质相同的同种实体的集合，称为实体集合。 3 .属性实体的性质、特性。 4 .实体标识符可以唯一地识别实体的属性或者属性集。 1.2.2逻辑设置修订中的数据描述、字段：识别实体属性的命名单位称为字段或数据项记录：字段的有序集合称为记录文件：相同类型的记录的集合称为文件关键字代码：字段名，该行被称为密钥代码1 .物理存储介质层1、高速缓冲存储器(cache) 2、

6、主存储器3、闪存(Flash Memory) 4、盘存储器5、光存储器6、磁带、校正计算机系统的存储层2、物理存储中的数据记述位1字块：也称为物理块或物理记录。 块是内存和外部内存交换信息的最小单位。 桶：外部记忆的逻辑单位。 一个桶可以包括一个物理块或多个物理块。 卷：一个I/o设置修订可以装载的所有有用信息。 1.2.4数据关联的描述、关联(Relationship )现实世界中事物内部和事物之间的关联是指信息世界中实体内部的关联和实体之间的关联两个实体一对多关联(1:1 )三个实体一对多关联(1:n )之一如果实体集合a中的每个实体在实体集合b中连接至多一个实体，则两个实体之间的连接一对

7、一的情况反之亦然。 记为1:1。 实例类与类长的联系：一个类中只有一个正类长一个类长在一个类中工作，两个实体间的联系(续)，对于一对多的联系实体集a的各实体，对于实体集b的各实体，相反，对于实体集b的各实体，进行实体集1:n实例班与学生之间的关联：一个班有多个学生，每个学生只在一个班学习，两个实体之间的关联(续)，多对多的关联(m:n ) 实体集a分别记作m:n实例课程和学生间的联络：一个课程同时多个学生可以选择一个学生并同时选择多个课程的多个实体型间的联络(续)、多个实体型间的一对多联络若干实体集E1、E2、En有联络，实体集EJ (如果在最多仅与Ei中的一个实体关联，则可以说Ei与E1、E

8、2、Ei-1、Ei 1、En之间的关联是一对多的。多个实体型之间的联系(续)，实例课程，教师和参考书的三个实体型，一个课程有多个教师可以讲课的话，可以使用多个参考书，一个教师只能讲一个课程，一个参考书只能讲一个课程，教师和参考书之间的联系就是一对多的实体型之间的多对多的联系作为同一实体集的一对多联络实例员工实体集内部有指导者和被指导者联络的某员工(干部)“指导者”只有数名员工一个人直接被其他员工指导是一对多的联络一对多联络，1.3数据抽象的水平， 1.3.1数据抽象的过程数据抽象的水平定义了4种模型：概念数据模型，4个模型之间的相互关系是视频、视频、数据库抽象过程(即数据库设置修改过程) 1，

9、根据用户的需要而定义的数据托盘2 .根据转换规则将概念模型转换为数据库的逻辑模型。 3 .根据用户的业务特征，设定不同的外部模型，4、在实现数据库时，根据逻辑模型设定其内部模型。 1.3.2概念模型、概念模型的特点： 1、表现数据的整体逻辑结构，它是系统用户对整个应用程序项目相关数据的全面描述。 2 .要领模型从用户的需求出发，对数数据建模3，概念模型与硬件和软件相独立。 不依赖于具体的硬件设备。 4 .概念模型是数据库设置修订者与用户之间进行通信的工具。 以下是某大学中学生、教师、课程实体间的E-R图、1.3.3逻辑模型，需要在选择了DBMS后，按照所选择的DBMS的特征将概念模型转换为逻辑

10、模型。 逻辑模型的特征是，逻辑模型表现DB的总逻辑结构，设置者对整个应用项目进行全面描述。 从数据库实现的观点出发，对对数数据进行建模。 不依赖硬件，但依赖软件。 数据库设定修订者和应用程序程序员之间进行交流的工具。 逻辑模型主要有三种： 1、层次模型2、网格模型3、关系模型1、层次模型，满足以下两个条件的基本层次的连接的集合是层次模型。 1 .有，只有一个节点没有父节点，此节点是根节点2 .有根以外的其它节点，只有一个父节点，分层模型的结构图，2，网状模型节点之间的连接不受分层的限制，任意连接，其结构是节点的连通图3、在关系模型和关系数据模型中，二维表称为关系，表中的列称为属性，列中的值取自

11、对应的域，并且域是属性能够取的所有值的集合。 表的行称为元组，元组由关键字标识。 2d表格的说明称为关系模式。 关系模型是由几种关系模式组成的集合。 关系模型用二维表示实体集合及其属性，用二维表示实体集合之间的联系。 关系模型的例子，书的第16页的例子1.7所示的：1.3.4外部模型，在应用系统中，根据业务的特征分为多个业务单位，各个业务单位有特定的制约和需求，制作不同的外部模型(视图)视图2、有助于数据库安全性保护3、外部模型是对概念模型的支持，1.3.5内部模型，内部模型也称为物理模型，是数据库最下层的抽象化，描述在磁盘等存储器中存储数据的方式、访问设备、访问方法。1.3.6三层图案和二层

12、影像、1、三层图案构造、图案：是DB中的全部数据的逻辑构造和特征的记述、数据图案是DB的框架，反映了DB中的数据的构造和其相互关系。DB的三次模式：概念模式外模式内模式、DB的三次模式构造、概念模式(模式、DB模式、逻辑模式) DB中的全部数据整体的逻辑构造和特征的记述。 现实世界中的一个组织或部门实体及其关联的抽象模型在具体的DBS中的实现。 一个DB只有一个概念模型，是DBS三次模型结构的中间层。 是一个结构框架，用于组装数据，而不是DB本身，而是DB中整个数据的逻辑描述。 概念模型由DBMS提供的DDL定义和解释。 另外，外部模式(子模式、用户模式)是在用户观念中的本地数据结构的逻辑描述

13、，是DB用户能看到的本地数据的逻辑结构与特征的描述。 是用户和DBS之间的接口。 外部模式因用户而异。 DB可以有多种外部模式，代表用户了解的实体、实体属性和实体之间的关系。 外部模式是概念模式的逻辑子集。 外部模式由DBMS提供的DDL定义和解释。 内部模式(存储模式)是DB中的数据的物理构造和存储方式的记述，是DB内部的数据的表现。 一个DB只有一个内部模式。 内部模型优化了所有数据的物理组织以及性能、响应时间和存储空间需求等信息。 是DBMS管理的底层，是将数据存储到物理存储设备时的物理抽象。 内部模式由DBMS提供的DDL定义和描述。22级图像、DBS三级模式将数据抽象化为三级，用户可

14、以逻辑抽象地处理数据，而不必在意机器上数据的具体表现方法或存储方法。 为了实现三个抽象级别的联系和转换，DBMS提供了两个级别的图像。 外部模式/概念模式图像概念模式/内部模式图像：是表示图像如何转换的对应规则。 外部模式/概念模式映射定义了每个外部模式和概念模式之间的映射关系。 可以具有对应于同一概念模式的多个外部模式，其中，每一个外部模式定义DBS具有外部模式/概念模式映像，并将外部模式与概念模式的对应关系。 图像定义通常以各自的外部模式描述。 概念模式/内部模式图定义了DB全局逻辑结构和存储结构之间的对应关系。 这两个级别的数据结构可能不一致。 也就是说，由于记录类型、字段类型的名称和构

15、成可能不同，因此此图像显示了概念记录和内部记录的对应关系。 概念模式/模内图像一般描述为模内模式。 3、如果修改二级数据独立性、物理数据独立性DB的内部模式(DB的物理结构发生变化)，则只修改概念模式/内部模式映射即可。 尽量不要改变概念模型。 也就是说，内部模型的修改尽量不影响概念模型，对外部模型和应用程序的影响更小。 修改逻辑数据独立性DB的概念模型(添加记录类型或添加数据项)时，仅修改外部模型/概念模型图像，尽量不更改外部模型和应用程序。1.4数据库管理系统(DBMS )、DBMS的动作模式DBMS的主要功能、DBMS的动作模式DBMS接收应用程序的数据请求和处理请求，将用户的数据请求(高级指令)转换为复杂的机器代码(下位指令)，从而对DB提供防护用户操作DB的是，DBMS将操作从应用程序带入外部等级、概念等级，导入内部等级，进而在OS中操作存储器中的数据。 DBMS在应用程序的内存中打开DB的系统缓冲区，用于数据的传输和格式转换。 三阶模结构定义存储在DD中。 用户访问DB的步骤如图所示。DBMS的主要功能