第1章1数据库系统概述分析课件.ppt

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1、An Introduction to Database Systenm,2015,数据库原理与应用,西安电子科技大学经济与管理学院温浩宇Email: ,An Introduction to Database Systenm,教材及参考书(1), 教材王珊，萨师煊：数据库系统概论 ， 高等教育出版社，2006年5月 第4版,An Introduction to Database Systenm,教材及参考书(2), 参考书王珊：数据库系统概论学习指导与习题解答，高等教育出版社，2008 年6月 第1版黄维通等:SQL Server数据库技术与应用,清华出版社，2011年1月第1版 （基于SQL

2、Server 2008） 实验参考书罗代忠等：数据库原理及应用实验教程，清华大学出版社，2014年7月有学生用实验指导手册电子版,An Introduction to Database Systenm,教材及参考书(3), 上机软件SQL Server 2008也可以使用 Oracle 9g/10g/11g,An Introduction to Database Systenm,考试成绩,平时成绩20% （作业、实验）期末考试80%讲课32学时实验32学时(分为8个单元)注：1306011实验单独记成绩，讲授40学时,An Introduction to Database Systenm,内容

3、安排(1), 基础篇第一章：绪论（4学时）第二章：关系数据库（4学时）第三章：关系数据库标准语言SQL （6学时）第四章：数据库安全性（1学时）第五章：数据库完整性（1学时） 设计与应用开发篇第六章：关系数据理论（4学时）第七章：数据库设计（4学时）第八章：数据库编程（1学时）,An Introduction to Database Systenm,内容安排(2), 系统篇第九章：关系查询处理和查询优化（2学时）第十章：数据库恢复技术（1学时）第十一章：并发控制（1学时） 补充第十二章：SQL Server 2008 DBMS简介 （3学时）1306011：数据库应用系统开发（8学时）,An

4、Introduction to Database Systenm,本课程学习目标,结合关系型数据库系统理解数据库系统的基本概念、原理和方法。掌握关系数据模型及关系数据语言，能熟练应用SQL语言表达各种数据操作。掌握E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论和数据库设计方法，通过上机实习、训练，初步具备进行数据库应用系统开发的能力。,An Introduction to Database Systenm,数据管理技术与我们每天的生活,(上午)学生选课、教室排课：选课和排课已全部实现计算机化，通过数据管理技术管理着每个人的课表、每个教室的安排(中午)食堂就餐：一卡通的背后是学校几台服务器7*24

5、小时运转，时刻准备处理数据，管理着每个人的账户(下午)银行取款：银行和金融机构是数据管理技术最早的使用者，数据管理软件记录着用户的每一笔交易和存取款数据(晚上)网上遨游：每个大型网站的背后都有一个大型数据库：sohu，baidu很多小型软件也都依赖于数据管理软件：QQ，迅雷,An Introduction to Database Systenm,数据管理技术与图灵奖,图灵奖历史上的三位数据库专家：1973年, 查理士巴赫曼(Charles W. Bachman): “网状数据库之父”或“DBTG之父”1981年,埃德加科德(Edgar F. Codd): “关系数据库之父”1998年,詹姆斯尼

6、古拉格雷(James Gray): 数据库与事务处理,图灵奖:专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人.,An Introduction to Database Systenm,数据管理技术的重要性,数据管理技术是信息社会赖以运转的技术基础之一数据管理技术是Web时代的基石数据管理技术逐渐渗透到人们的日常学习和生活中数据管理技术形成了一个巨大的软件产业，是理论成果转化为产品的成功典范DBMS及其相关工具产品、应用解决方案,An Introduction to Database Systenm,数据管理技术的体系,模型是主线概念模型：E-R模型逻辑模型：关系模型（数据结构、操作、约束）物理模型

7、：存储结构、索引技术等系统是核心数据库管理系统DBMS：存储结构与索引、查询与优化、完整性与安全、事务与恢复等人员：数据库管理员、系统分析员和数据库设计人员、数据库应用程序员以及终端用户等支撑软件及硬件系统：操作系统及各种硬件资源 应用是动力需求分析：业务需求及处理流程、功能需求及数据需求分析、业务规则分析等数据库设计：数据库概念模型、逻辑模型和物理模型等数据库应用开发：数据库应用系统的体系结构、常用数据库访问技术和数据库应用开发技术等,An Introduction to Database Systenm,数据库原理与应用第一章 绪论,An Introduction to Database

8、Systenm,第一章 绪论,1.1 数据库系统概述1.2 数据模型1.3 数据库系统结构1.4 数据库系统的组成1.5 小结,An Introduction to Database Systenm,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生与发展 1.1.3 数据库系统的特点,An Introduction to Database Systenm,1.1.1 四个基本概念,数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS),An Introduction to Database Systenm,一、数据,数据(Dat

9、a)是数据库中存储的基本对象数据的定义描述事物的符号记录称为数据。数据的种类文字、图形、图象、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等数据的特点数据与其语义是不可分的,数据（DS中的定义）：是对客观事物的符号表示，在计算机科学中是指所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符号的总称。,An Introduction to Database Systenm,一、数据,数据与其语义是不可分的例如93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：学生人数 语义4：,An Introduction to Database Systenm,一、数据(续),为了了解世界,交流信息,

10、人们需要描述这些事物。在日常生活中直接用自然语言描述。在计算机中，为了存储和处理这些事物，就要抽取出对这些事物感兴趣的特征组成一个记录来描述。,An Introduction to Database Systenm,数据举例描述学生,学生档案中的学生记录（李明，男，1988，江苏，计算机系，2006）数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间解释：李明是个大学生，1988年出生，江苏人，2006年考入计算机系,An Introduction to Database Systenm,数据举例,这里的学生记录就是一个数据数据不能解释就没有意义数据的含义称为数据的语义，数据的

11、语义是用来解释数据的例：密码数据的解释,数据与信息的含义及区别,数据是描述事物的符号记录，包括数字、文字和图形等其他形式。单纯的数据无意义。信息是指数据的含义和对数据的解释。信息与人的主观价值判断有关，同一个数据在不同环境下具有不同的解释。,An Introduction to Database Systenm,An Introduction to Database Systenm,二、数据库（举例）,An Introduction to Database Systenm,二、数据库(续),人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息数据库

12、，也就是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机存储设备上，而且数据是按一定的格式存放的。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、可共享的大量数据的集合。,An Introduction to Database Systenm,二、数据库(续),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,An Introduction to Database Systenm,三、数据库管理系统,什么是DBMS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

13、层数据管理软件。它是基础软件，是一个大型复杂的软件系统。DBMS的用途科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。,An Introduction to Database Systenm,DBMS的主要功能,1、数据定义功能 提供数据定义语言(DDL,Data Definition Language) 定义数据库中的数据对象(表、视图、索引等)2、数据组织、存储和管理 分类组织、存储和管理各种数据 确定组织数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系 提供多种存取方法提高存取效率,An Introduction to Database Systenm,DBMS的主要功能,3、数据操纵功能 提供

14、数据操纵语言(DML,Data Manipulation Language) 操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)4、数据库的事务管理和运行管理 数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制 保证数据的安全性、完整性 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复,An Introduction to Database Systenm,DBMS的主要功能,5、数据库的建立和维护功能 (通常由一些实用程序来完成) 数据库初始数据装载转换 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视分析等6、其它功能 DBMS与网络中其它软件系统的通信 两个DBMS系统的数据转换

15、异构数据库之间的互访和互操作,An Introduction to Database Systenm,四、数据库系统,什么是数据库系统数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。数据库系统的构成一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员、（用户）构成。,An Introduction to Database Systenm,数据库系统(续),数据库系统构成图示参看教材p6 图1.1DBS=DB+DBMS+ APPLICATION+ DBA(+USER),An Intro

16、duction to Database Systenm,数据库系统(续),数据库系统在计算机系统中的位置图示参看教材p6 图1.2,An Introduction to Database Systenm,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生与发展 1.1.3 数据库系统的特点,An Introduction to Database Systenm,1.1.2 数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理数据管理是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题。而数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。可

17、从大量的、可能是杂乱无章的、难以理解的数据中抽取并推导出对于某些特定的人们来说有价值、有意义的数据。数据管理技术的发展过程人工管理阶段(20世纪50年代中期)文件系统阶段(20世纪50年代末-20世纪60年代中)数据库系统阶段(20世纪60年代末-现在),An Introduction to Database Systenm,数据管理技术的产生和发展(续),数据管理技术的发展动力应用需求的推动计算机硬件的发展计算机软件的发展数据管理三个阶段的比较参见P6表1.1,An Introduction to Database Systenm,一、人工管理,时期20世纪40年代中-50年代中产生的背景应

18、用需求科学计算硬件水平无直接存取的存储设备软件水平没有操作系统处理方式批处理,An Introduction to Database Systenm,人工管理(续),特点数据的管理者：用户（程序员），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,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(人工管理),An Introduction to Database Systenm,二、文件系统,时期20世纪50年代末-60年代中产生的

19、背景应用需求科学计算、简单管理硬件水平磁盘、磁鼓软件水平有文件系统处理方式联机实时处理、批处理,An Introduction to Database Systenm,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、冗余度大数据的结构化：记录内有结构,整体无结构数据的独立性：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,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(文件系统),An Introduction to Database Systenm,

20、文件系统中数据的结构,记录内有结构。数据的结构是靠程序定义和解释的。数据只能是定长的。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。文件间是独立的，因此数据整体无结构。可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中描述数据间的联系。数据的最小存取单位是记录。,An Introduction to Database Systenm,三、数据库系统,时期20世纪60年代末-产生的背景应用背景大规模管理（股票交易记录管理）硬件背景大容量磁盘软件背景有了数据库管理系统处理方式联机实时处理,分布式处理,批处理,An Introduction to Database Systenm,数据库系

21、统(续),特点 （下面还会专门介绍）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（也是与文件系统的区别）数据控制能力：由DBMS统一管理和控制,An Introduction to Database Systenm,应用程序与数据的对应关系(数据库系统),An Introduction to Database Systenm,数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。数据结构化是数据库与文件系统的根本区别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

22、可以变长。数据的最小存取单位是数据项。,An Introduction to Database Systenm,数据结构化-举例,例如：处理一个学生人事记录文件，每个记录的结构如下： 文件系统中学生记录的结构最简单为等长同格式。,前8项基本上为定长的后两项数据信息量变化较大采用定长记录格式存储，会浪费大量存储空间可考虑采用变长记录或主记录+详细记录相结合的方式,An Introduction to Database Systenm,数据结构化-举例,主记录+详细记录相结合的方式,但这样建立的文件还是有局限性，因为这种结构上的灵活性只是对一个应用而言。对多种应用不一定合适。,An Introdu

23、ction to Database Systenm,数据结构化-举例,一个学校或一个组织涉及许多应用，在数据库系统中不仅要考虑某个应用的数据结构，还要考虑整个组织的数据结构。例如：一个学校的信息系统不仅要考虑 学生人事管理； 还要考虑 学籍管理、选课管理； 同时要考虑 教师的人事管理、科研管理等应用。所以，该校的学生数据应按下页格式组织（P10图1.7）,An Introduction to Database Systenm,数据结构化-举例,An Introduction to Database Systenm,1.1 数据库系统概述,1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生

24、与发展 1.1.3 数据库系统的特点,An Introduction to Database Systenm,1.1.3 数据库系统的特点,数据结构化数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制,An Introduction to Database Systenm,一、数据结构化,整体数据的结构化是数据库的主要特征之一整体结构化不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不仅数据内部结构化，而且整体是结构化的，数据之间具有联系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,An Introduction

25、 to Database Systenm,一、数据结构化,An Introduction to Database Systenm,一、数据结构化,An Introduction to Database Systenm,二、数据的共享性高，冗余度低，易扩充,数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。数据共享的好处减少数据冗余，节约存储空间避免数据之间的不相容性与不一致性使系统易于扩充,An Introduction to Database Systenm,三、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

26、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。数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的,An Introduction to Database Systenm,四、数据由DBMS统一管理和控制,DBMS提供的数据控制功能(1)数据的安全性（Security）保护 保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 (2)数据的完整性（Integrity）检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。 (3)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。 (4)数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。,An Introduction to Database Systenm,本次课重点内容,四个基本概念数据库的特点DBMS的主要功能文件系统与数据库系统的根本区别,An Introduction to Database Systenm,作业:,第四版教材 P37 1、2、3、5、6下次课前选个课代表下课了,