数据库基础知识课件.ppt
课程性质与设置目的,性质计算机相关所有专业的必修课、专业课数据库技术是计算机软件学科的重要分支应用领域广大,目的掌握数据库的基本原理和方法掌握数据库管理系统软件SQL SERVER的基本使用方法能应用数据库管理软件和开发工具开发数据库系统,课程教材及参考书,教材数据库系统原理及应用教程 (机械工业出版社)自学参考书萨师煊，王珊：数据库系统概论(高等教育出版社）SQL Server 2005相关书籍ASP、VB等数据库系统开发相关书籍,课程学习方法,理论学习上课认真听，掌握基本概念课下看课件、多看例题，多做习题理论指导实践，实践提高认识实践学习勤思考，多动手（动笔）上机发现打游戏一次扣5分发现拷贝他人作业一次,本次作业不得分，并倒扣一次作业分数,课程考试,考核方式总成绩100平时成绩（40%）闭卷考试（60%）平时成绩：包括书面作业、上机实验、考勤,生活中的数据库,举出你用过的三个数据库,案例1 身份证数据库,第二代身份证登记信息：登记项目（姓名、性别、民族、出生、住址、公民身份号码 公民的政治、经济等权益和事务，比如说办理个人信贷、入学、就业、办理出国护照、参与股票期货交易等内容,案例2 搜索引擎,案例3 图书馆,案例4 超市购物系统,问题：超市购物系统数据库有哪些用处,盘点、补充货架、进货哪些物品经常被顾客购买？ 一般用户的购买过程中是否存在一定的购买时间序列？同一次购买中，哪些商品经常会被一起购买？,啤酒与尿布的故事,某大型超市发现每到周末，啤酒与尿布的销量就会同时大增，这是什么原因呢？,经过研究人员分析发现，原来家里的太太们让丈夫们去超市给孩子买尿布，而丈夫们在买尿布的时候往往顺便买上几瓶啤酒回去喝。这样就产生了这个比较奇怪的现象。,处理：重新布置了货架，啤酒类商品、婴儿尿布、土豆片之类的佐酒小食品、男士们日常生活用品就近布置。结果：上述几种商品的销量几乎马上成倍增长,案例5 电子商务网站,北京市政务网奥运网站几乎所有网站卡拉OK点歌系统,案例6,同学们申请QQ的时候，要填写一个个人的信息,1.1 数据库的特点及概念 1.1.1 信息与数据 1.1.2 数据管理与数据库 1.1.3 数据库管理系统与数据库应用系统1.2 数据库系统及发展 1.2.1 手工管理数据阶段 1.2.2 文件系统数据管理的特点和缺陷 1.2.3 数据库系统发展历程和研究方向 1.2.4 数据库系统管理数据的特点 1.3 数据库系统的结构 1.3.1 数据库系统的体系结构 1.3.2 数据库管理系统的功能结构 1.3.3 数据库系统的三级数据模式结构,第1章 数据库基础知识, 1.1.1 信息与数据,信息(Information)：广义地说，就是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的信号和消息；是客观存在的事物，是客观事物运动和变化的一种反映。, 1.1.1 信息与数据, 1.1.1 信息与数据,数据（Data）：是指人们看到的形象和听到的事实，是信息的具体表现形式，是一些未经组织的事实的集合。, 1.1.1 信息与数据,信息和数据的关系：是两个相互联系、相互依存、又相互区别的概念,数据：当信息采用数据形式来表示时，数据就是信息的载体。数据具有多种多样的形式，也可以进行转换，但其中包含的信息内容不会改变。,信息：是经过加工并对人类社会实践和生产经营活动产生决策影响的数据；是对数据的说明和解释；是数据处理的结果。,数据和信息都直接反映了客观事物, 1.1.1 信息与数据,信息处理：获取原始信息、对其进行加工整理（转换、识别、分类、加工、整理、存储等），使之成为有用信息的过程称为信息处理,信息系统（Information System，IS）：基于计算机技术、网络互联技术、现代通讯技术和各种软件技术，各种理论和方法于一体，提供信息服务的人机系统,信息系统一般包括：数据处理系统、管理信息系统、决策支持系统和办公自动化系统。,(1) 数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据；(2) 数据加工：对数据变换、抽取和运算，得到更有用的数据，指导或控制人的行为或事物的变化；(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。,1. 数据处理及分类,1.1.2 数据管理与数据库,组织和保存数据，即将收集到的数据合理地分类组织，将其存储在物理载体上，使数据能够长期地被保存；进行数据维护，即根据需要插入新数据、修改原数据和删除失效数据的操作；提供数据查询和数据统计功能，以便快速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求。,数据管理是其他数据处理的核心和基础。,2. 数据管理及内容,3. 数据库及数据库中数据的性质,数据库就是存放数据的仓库。数据库中的数据并非相互独立的简单归集到一起，而是根据数据之间的固有关系分门别类的存储起来。,数据库的定义数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。,1) 数据库中的数据具有数据整体性。2) 数据库中的数据具有数据共享性。 不同的用户可按各自的用法使用数据库中的数据。 多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。,数据库方法与文件方法相比，具有以下两个特征。,财务处,人事处,校医院,科研处,“职工”数据库,文件系统阶段,补贴,系别,姓名,学号,财务处,住址,系别,性别,姓名,学号,后勤处,学位,学分,系别,姓名,学号,教务处,学位,出身,年龄,系别,性别,姓名,学号,学工处,“学生”数据库,学号,姓名,性别,系别,年龄,住址,出身,学位,学分,补贴,教务处,后勤处,学工部,财务处,数据库系统的特点,数据处理的三个阶段人工管理阶段(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-现在),1.2 数据库技术及发展,一、人工管理,时期40年代中-50年代中产生的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,人工管理(续),特点1数据的管理者：应用程序，数据不保存。,人工管理(续),特点2数据面向的对象：某一应用程序 应用程序与数据的对应关系图,2022/12/5,40,可编辑,人工管理(续),特点3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,二、文件系统,时期50年代末-60年代中产生的背景应用需求科学计算、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,文件系统(续),特点1数据的管理者：文件系统，数据可长期保存,应用程序与数据的对应关系(文件系统),特点2数据面向的对象：某一应用程序 应用程序与数据的对应关系,文件系统(续),特点3数据的共享程度：共享性差、冗余度大,文件系统(续),特点4数据的结构化：记录内有结构,整体无结构文件系统中数据的结构记录内有结构 学生人事记录数据的结构是靠程序定义和解释的。,文件系统(续),数据一般是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。学生人事主记录,家庭成员记录,奖惩情况记录,文件系统(续),家庭成员记录,奖惩情况记录,文件间是独立的，因此数据整体无结构。,间接实现数据整体的有结构也比较困难。 数据的最小存取单位是记录。,文件系统(续),特点5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,三、数据库系统,时期60年代末以来产生的背景应用背景大规模管理硬件背景大容量磁盘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,数据库系统(续),特点1数据的管理者：DBMS,数据库系统(续),特点2数据面向的对象：现实世界 应用程序与数据的对应关系,数据库系统(续),特点3数据的共享程度：共享性高数据的高共享性的好处降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性使系统易于扩充,数据库系统(续),特点4数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性数据的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。数据的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。,数据库系统(续),特点5数据的结构化：整体结构化数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。数据库中实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。数据可以变长。数据的最小存取单位是数据项。,数据库系统(续),特点6 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,数据管理三个阶段的比较,数据库系统的出现使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。,1.3.1 数据库系统的体系结构,1. 数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求,1) 计算机内存要尽量大。2) 计算机外存也要尽量大。3) 计算机的数据传输速度要快。,2. 数据库系统的软件组成,操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、主语言系统、应用程序软件和数据库。,1.3 数据库系统的结构,数据库系统的组成与结构,DBMS的运行过程,系统缓冲区,应用程序用户工作区,数据库管理系统,数据字典,数据库,操作系统,9,11,12,1,7,10,5,8,2，3，6,DBMS的运行过程,Step 1用户向DBMS发出调用数据库数据的命令Step 2DBMS对命令进行语法检查、语义检查、存取权限检查，决定是否执行该命令Step 3DBMS执行查询优化，把命令转换为一串单记录的存取操作序列Step 4执行存取操作序列（反复执行以下各步，直至结束）Step 5DBMS首先在缓冲区内查找记录，若找到转10，否则转6,DBMS的运行过程,Step 6DBMS查看存储模式，决定从哪个文件存取哪个物理记录Step 7DBMS根据6的结果，向操作系统发出读取记录的命令Step 8操作系统执行读取数据的命令Step 9操作系统将数据从数据库存储区送到系统缓冲区Step 10DBMS根据用户命令和数据字典的内容导出用户所要读取的数据格式Step 11DBMS将数据记录从系统缓冲区传送到用户工作区Step 12DBMS将执行状态信息返回给用户,数据库系统的人员由开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。软件管理人员称为数据库管理员（DBA），职责为： 1) 参与数据库和应用系统的设计。2) 参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。3) 负责定义数据的安全性要求和完整性条件。4) 负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作。5) 负责数据库的改进和重组。,3. 数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责,那么到底什么是数据库管理系统呢？,1.3.2 数据库管理系统的功能结构,数据库管理系统,你可以把数据库看成是一个仓库，在仓库里放着数据，还有一个仓库的保管员，这个保管员负责数据的搬进、整理和搬出。这样仓库、数据和保管员就组成了一个数据库管理系统，这里的仓库是文件，保管员是管理软件。仓库数据就是数据库。,1. 数据定义功能：能够提供数据定义语言（简称DDL）和相应的建库机制。用户利用DDL可以方便地建立数据库。,2. 数据操纵功能：实现数据的插入、修改、删除、查询、统计等数据存取操作的功能。数据库管理系统通过提供数据操纵语言（DML）实现其数据操纵功能。,3. 数据库的建立和维护功能：指数据的载入、转储、重组织功能及数据库的恢复功能;指数据库结构的修改、变更及扩充功能。,4. 数据库的运行管理功能：包括并发控制、数据的存取控制、数据完整性条件的检查和执行、数据库内部的维护等。,数据库管理系统的功能结构,模式内模式映象,数据模型用数据描述语言给出的精确描述称为数据模式。,1.3.3 数据库系统的三级数据模式结构,外模式(Sub-Schema)用户的数据视图是数据的局部逻辑结构，模式的子集模式(Schema)所有用户的公共数据视图是数据库中全体数据的全局逻辑结构和特性的描述内模式(Storage Schema)又称存储模式是数据的物理结构及存储方式,1. 数据库的三级模式结构,数据库模式,S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE),S(S#,SNAME,ADDRESS),教务处,S(S#,SNAME,CREDIT),后勤处,视图,视图,模式,数据库模式,B(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT),S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE),S(S#,SNAME,ADDRESS),教务处,S(S#,SNAME,CREDIT),后勤处,M(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DISSERTATION),视图,视图,视图,模式,模式,数据库模式,ANSI/X3/SPARC(75,78)提出SPARC报告，其ANSI模型将数据库模式分为外部级、概念级、内部级,存储视图,概念视图,用户视图2,用户视图3,用户视图1,1) 外模式/模式的映象：定义并保证了外模式与数据模式之间的对应关系。2) 模式/内模式的映象及作用：定义并保证了数据的逻辑模式与内模式之间的对应关系。,2. 数据库系统的二级映象技术及作用,本章结束 谢谢,补充说明,数据的高共享性的好处降低数据的冗余度，节省存储空间避免数据间的不一致性使系统易于扩充田永诉北京科技大学拒绝颁发毕业证、学位证行政诉讼案,原告田永，男，北京科技大学应用科学学院物理化学系94级学生被告北京科技大学。法定代表人杨天钧，校长 1994年9月，田永考入北京科技大学，取得本科生学籍。1996年2月29日，田永在参加电磁学课程补考过程中，随身携带写有电磁学公式的纸条，中途去厕所时，纸条掉出，被监考教师发现。按照考场纪律，当即停止了田永的考试。,北京科技大学于同年3月5日按照“068号通知”第三条第五项关于“夹带者，包括写在手上等作弊行为者”的规定，认定田永的行为是考试作弊，根据第一条“凡考试作弊者，一律按退学处理”的规定，决定对田永按退学处理，4月10日填发了学籍变动通知。但是，北京科技大学没有直接向田永宣布处分决定和送达变更学籍通知，也未给田永办理退学手续。田永继续在该校以在校大学生的身份参加正常学习及学校组织的活动。,2022/12/5,79,可编辑,
