数据库技术与应用第一章(共三章).ppt
数据库技术与应用,2006/2007学年第一学期,2023/11/14,数据库技术与应用(1),2,教学内容,第1章 数据库系统导论第2章 关系数据模型第3章 关系规范化基础第4章 数据库应用系统设计第5章 ACCESS数据库管理系统的简单应用第6章 ACCESS数据库管理系统的高级应用第7章 结构化查询语言-SQL第8章 数据库应用系统的开发,2023/11/14,数据库技术与应用(1),3,教学安排,参考资料：数据库基础与应用教程刘卫国主编 北京邮电出版社Visual Foxpro及其应用系统开发史济民等编 清华大学出版社数据库系统及应用教程 汪洋等编著 清华大学出版社数据库技术及应用 丁爱萍编著 西安电子科技大学出版社数据库应用技术ACCESS篇李新燕主编 人民邮电出版社学时安排：授课：40学时考试方式：以所讲内容为主,2023/11/14,数据库技术与应用(1),4,第1章 数据库系统导论,本章内容主要包括：数据与信息的概念 计算机数据管理的主要发展阶段 数据库系统的组成和功能 数据库保护 数据模型,2023/11/14,数据库技术与应用(1),5,1.1 数据与信息的概念,一、信息的定义 信息（Information）是人们进行各种活动所需要的知识，是现实世界各种状态的反映。如“2007年硕士研究生将扩招30%”。,简单地说：信息就是新的、有用的事实和知识。,二、数据的定义 数据（data）是用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体表现形式。,注意：数据不等于信息,“2007”、“30%”。“08/18/83”,三、数据处理 数据处理（Data Processing）是指将数据转换成信息的过程。广义：处理包括对数据的收集、存储、加工、分类、传播等一系列活动。狭义：处理是指对所输入的数据进行加工整理。,信息=数据+数据处理,四、数据管理 数据管理（Data Management）是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。内容：组织和保存数据 进行数据维护 提供数据查询和数据统计功能,MIS 管理信息系统DSS 决策支持系统,2023/11/14,数据库技术与应用(1),9,1.2计算机数据管理的发展,主要经历三个阶段：人工管理阶段 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,时期40年代中-50年代中,2023/11/14,数据库技术与应用(1),10,人工管理(续),特点数据的管理者：应用程序，数据不保存。数据面向的对象：某一应用程序 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,应用程序与数据的对应关系（人工管理）,文件系统阶段 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、高级语言、OS-处理方式联机实时处理、批处理,时期：50年代末-60年代中,2023/11/14,数据库技术与应用(1),13,文件系统(续),特点数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的独立性：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,应用程序与数据的对应关系（文件系统）,数据库系统阶段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,时期60年代末以来,2023/11/14,数据库技术与应用(1),16,数据库,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数据库的特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展,2023/11/14,数据库技术与应用(1),17,数据库（举例）,2023/11/14,数据库技术与应用(1),18,数据库管理系统,数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。DBMS的用途科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,2023/11/14,数据库技术与应用(1),19,数据库系统(续),特点数据的管理者：DBMS数据面向的对象：现实世界数据的共享程度：共享性高数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性数据的结构化：整体结构化数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,2023/11/14,数据库技术与应用(1),20,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),2023/11/14,数据库技术与应用(1),21,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,2023/11/14,数据库技术与应用(1),22,数据独立性,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,2023/11/14,数据库技术与应用(1),23,统一的数据管理和控制,数据库作为多个用户和应用程序的共享资源，对数据的存取往往是并发的，即多个用户同时使用同一个数据库。由DBMS来统一完成。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),24,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。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),25,1.3 数据库系统,什么是数据库系统数据库系统（Database System，简称DBS）是指引进数据库技术后的计算机系统。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。数据库系统的构成由硬件系统、数据库、数据库管理系统（及相关软件）、数据库管理员和用户构成。,1、硬件系统 大的内存、大容量的外存、高的数据传输速度2、数据库 设计合理、满足应用需要3、DBMS及相关软件 DBMS是数据库系统的核心。支持其运行的OS等4、数据库管理员（DBA）负责建立、维护和管理数据库系统5、用户 分为最终用户和专业用户,2023/11/14,数据库技术与应用(1),27,DBMS的主要功能,数据库的定义功能数据操纵功能数据库的建立和维护功能数据库的运行管理功能数据字典功能,2023/11/14,数据库技术与应用(1),28,1.4 数据库的保护,数据库系统在运行时，数据库管理系统要对数据库进行监控，以确保整个系统的正常工作，避免数据意外丢失，防止产生不完整的数据，这些就是对数据库的保护。,数据库的保护分为完整性控制、并发控制、安全性控制、数据库恢复四个方面。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),29,使数据产生错误的情况,数据输入错误（完整性控制）由于操作或程序错误，进行不合理的修改（完整性控制）数据库的并发访问产生不正确的数据（并发控制）非法访问，故意破坏（安全性控制）系统故障，导致数据错（数据库恢复）,一、数据的完整性控制数据完整性是对数据的正确性和一致性的测度。完整性就是正确性、准确性和有效性。一致性强调数据库中多个值需要始终保持相同。完整性控制分为二类：1、域完整性控制：数据库中每一个字段都有一个定义域，输入的数据必须在定义域之内。域是某个特定字段中允许的数据元素的类型和范围。2、关联完整性控制关联完整性规定的约束条件用于防止对数据进行增、删、改操作时，破坏本身及其它数据的完整性，或产生不良影响。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),31,二、并发控制,数据库系统的突出优点就是提供数据共享、减少数据冗余。而用户对数据的存取可能是并发进行的。DBMS必须对多用户的并发操作加以控制、协调以保证数据的正确。并发（Concurrency）控制,对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。,并发控制的例子：在飞机定票系统中，在A售票点有客户要预定某次班机从北京飞往上海的机票。经查询有5张余票，该客户定购2张。A售票点将执行修改数据库操作，将余票数更新为3张。与此同时，在数据库更新之前，B售票点也有客户要预定同一趟班机的机票。如果数据库系统未加以任何保护，B售票点也查询到5张余票，该客户定购4张。B售票点执行修改数据库操作，将余票数更新为1张。其结果是：A、B两个售票点共定购6张票，数据库中还有1张余票。由于后面写入的数据将覆盖前面写入的数据，如果A售票的更新操作后执行，数据库中的余票数将是3张。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),33,具体保护措施,独占与共享 系统提供以独占方式或共享方式打开数据库文件的命令和有关环境设置命令。加锁与解锁死锁：并发访问的几个应用程序无休止地等待其它程序释放自己所需的数据单元将造成死锁。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),34,三、数据的安全性控制,系统安全：防止非授权用户存取造成数据泄密或人为破坏所采取的措施包括用户标识和鉴定、分级授权、数据加密等。环境安全：是指如何有效地防止天灾人祸等意外事故而采取的防范措施。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),35,安全性措施,用户标识和鉴定：用户名和口令识别访问授权：用户的访问权限数据加密：用密码存储口令和数据、用密文传送数据。环境安全涉及到管理制度问题。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),36,四、数据库恢复,系统在运行过程中发生故障，DBMS系统提供恢复数据库的功能，使系统有能力将数据库恢复到损坏之前的某一个状态。为使数据库具有可恢复性，基本原则就是保存副本。恢复方法周期性地转储整个数据库，又称为“倒库”。建立日志文件发生故障，恢复。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),37,1.5 数据模型,在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟,数据模型应满足三方面要求能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现,2023/11/14,数据库技术与应用(1),38,数据模型(续),数据模型分成两个不同的层次(1)概念数据模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。(2)逻辑数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),39,数据模型(续),客观对象的抽象过程-两步抽象现实世界中的客观对象抽象为概念模型；把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),40,一、三个世界,把客观存在的事物以数据的形式存储到计算机中，经历了对现实生活中事物特性的认识、概念化到计算机数据库里的具体表示的逐级抽象过程。,现实世界,概念世界,机器世界,2023/11/14,数据库技术与应用(1),41,现实世界,现实世界泛指存在于人脑之外的客观世界。人们管理的对象存在于现实世界之中。现实世界的事物及事物之间存在着联系，这种联系是客观存在的，是由事物本身的性质所决定的。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),42,概念世界,概念世界又称为信息世界。它是现实世界在人们头脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述。它不是现实世界的简单录像，而要经过选择、命名、分类等抽象过程而产生概念模型。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),43,建立概念模型涉及到的术语,实体：把客观存在并且可以相互区别的事物称为实体。实体可以是实际事物，也可以是抽象事件。同一类实体的集合称为实体集；用命名的实体型表示抽象的实体所代表的群体。在数据模型中的实体均是指“型”属性：描述实体的特性称为属性。属性的具体取值称为属性值。关键字：如果某个属性或属性组合的值能够唯一地标识出实体集中的每一个实体，可以选作关键字。联系：实体集之间的对应关系称为联系。它反映现实世界事物之间的相互关联。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),44,机器世界,信息世界中的信息，经过数字化处理形成计算机能够处理的数据，就进入了机器世界。机器世界也叫计算机世界或数据世界。计算机世界中用到的术语：数据项（字段）、记录、文件、数据模型。,2023/11/14,数据库技术与应用(1),45,三个世界的关系,现实世界,第一级抽象,信息世界 概念模型,第二级抽象,机器世界 数据模型,认识抽象,转换,事物个体实体记录事物总体实体集文件特征属性字段事物间联系实体模型数据模型,2023/11/14,数据库技术与应用(1),46,E-R模型（概念模型的表示方法）,E-R图包括三个要素：实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。,学生,教师,属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来,2023/11/14,数据库技术与应用(1),47,E-R模型（续）,联系联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来,2023/11/14,数据库技术与应用(1),48,E-R模型（续）,2023/11/14,数据库技术与应用(1),49,联系的三种类型,一对一联系 如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。记为1:1。实例班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职观众与座位，病人与床位,2023/11/14,数据库技术与应用(1),50,联系的三种类型（续）,一对多联系如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n实例班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习公司与职员、省与市,2023/11/14,数据库技术与应用(1),51,联系的三种类型（续）,多对多联系（m:n）如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m0）与之联系，则称实体集A与实体B具有多对多联系。记为m:n实例课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程教师与学生,工厂与产品,2023/11/14,数据库技术与应用(1),52,联系属性的表示方法,2023/11/14,数据库技术与应用(1),53,E-R图实例,属性,2023/11/14,数据库技术与应用(1),54,小 结数据与信息的概念计算机数据管理的主要发展阶数据库系统的组成和主要功能数据库保护数据模型,2023/11/14,数据库技术与应用(1),55,作 业1.简单叙述计算机数据管理技术的几个发展阶段。2.简述数据库保护的四个方面.3.设有如下教学环境，一个班级有多名学生，一名学生只属于一个班。一个学生可以选修若干门课程，每门课程由多名学生选修。一位教师可以讲授若干门课程式，一门课程只有一位教师主讲。每位教师属于一个教研室，一个教研室有若干位教师。请用E-R图画出概念模型。,Good Bye!,
