《数据库基本原》PPT课件.ppt

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1、1,第 1 章 数据库基本原理,主要内容l 数据库基本概念l数据管理技术的发展阶段l数据库系统的组成l数据模型l关系运算,2,1.0 前言,1.0.1 为什么要学这门课1、计算机和英语是两个必备的重要工具2、数据库技术是计算机应用的主要技术之一3、现代管理需要掌握现代信息技术的人才1.0.2 关于教材和上课安排1.0.3 全国计算机等级考试 全国计算机等级考试是教育部考试中心于1994年开始向社会推出的，用于测试计算机应用知识的掌握程度和上机实际操作能力，主要面向非计算机专业的学生，同时也面向社会。,3,1.0 前言,其目的在于以考促学，向社会推广和普及计算机知识。也为用人部门提供一个客观、公

2、正、统一和科学的标准，测试结论供用人部门录用和考核工作人员时参考。1、考试等级 根据社会用人部门使用计算机的不同程度和需要，经专家论证，该考试目前设四个等级。2、考试方式、内容和命题 一、二、三、四级考试采取笔试、上机操作考试两种方式。笔试和上机考试分别进行。该考试的考试内容在教育部考试中心编写的考试大纲中有明确规定。该考试全国统一命题，教育部考试中心负责考试的命题组织工作。,4,1.0 前言,3、考试日期和时间 每年组织两次考试，上半年和下半年各组织一次。上半年考试时间为4月第一个星期六上午（笔试），上机考试从笔试的当天下午开始，共进行5天；下半年考试时间为9月份倒数第二个星期六上午（笔试）

3、，上机考试时间从笔试的当天下午开始，共进行5天。笔试时间：二级120分钟；上机考试时间：二级60分钟。,5,1.0 前言,4、报名办法 考生应携带居民身份证到就近考点报名。没有身份证的未成年人，允许凭户口本报名。报名时应备证件影印件一张和本人近期正面免冠一寸照片两张。考生可根据自己的实际情况选考不同的等级。报考一、二、三、四级的考生，初次报名均含笔试和上机考试，不允许只报其中一项。只有上次笔试或上机考试一项合格者，下次才可凭上次的成绩单，报名参加未通过项的考试。同一项目考试连续两次未及格的，第三次报名时，必须同时参加笔试和上机考试。,6,1.0 前言,5、报名考试费 初次考试的考生，必须同时交

4、纳笔试考试费和上机考试费。上次笔试或上机考试仅一项成绩合格者，下次报名时只需交纳未通过项的报名考试费。一、二、三、四级报考费为75元。补考笔试报考费为32元。补考上机报考费为43元。,7,1.0 前言,6、合格证书 教育部考试中心规定该考试笔试、上机考试实行百分制计分，评卷结束后，合格分数线由教育部考试中心统一划定，以等第分数通知考生，等第分数分不及格、及格、良好、优秀四等。成绩通知单由考试点向考生发放。笔试和上机考试成绩均合格者，可以获得合格证书，笔试和上机考试成绩均优秀者，合格证书上注明“优秀”字样。全国计算机等级考试官方网站,8,1.1 数据库技术,数据库技术产生于20世纪60年代末70

5、年代初，其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是计算机数据管理技术发展的新阶段。近年来，数据库技术和计算机网络技术的发展相互渗透、相互促进，已成为当今计算机领域发展迅速、应用广泛的两大领域。数据库技术不仅应用于事务处理，并且进一步应用到情报检索、人工智能、专家系统、计算机辅助设计等领域。,9,1.1 数据库技术,1.1.1 数据库的基本概念 1.数据 数据是指存储在某一种媒体上能够识别的物理符号。数据的概念包括两个方面：其一是描述事物特性的数据内容；其二是存储在某一种媒体上的数据形式。2.数据处理 数据处理是指对各种形式的数据进行收集、存储、加

6、工和传播的一系列活动的总和。,10,1.1 数据库技术,3.数据库 数据库是长期存放在计算机内、有组织的、可以表现为多种形式的可共享的数据集合。4.数据库管理系统 数据库管理系统是对数据库进行管理的系统软件，它的职能是有效地组织和存储数据、获取和管理数据，接受和完成用户提出的访问数据的各种请求。5.数据库系统 数据库系统是指拥有数据库技术支持的计算机系统，它可以实现有组织地、动态地存储大量相关数据，提供数据处理和信息资源共享服务。,11,1.1 数据库技术,1.1.2 数据管理技术的发展数据管理技术的发展大致经历了如下三个阶段：人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段,12,1.1 数据库技术,

7、1.人工管理阶段 20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。那时的计算机硬件方面，外存只有卡片、纸带及磁带，没有磁盘等直接存取的存储设备；软件方面，只有汇编语言，没有操作系统和高级语言，更没有管理数据的软件；数据处理的方式是批处理。这些决定了当时的数据管理只能依赖人工来进行。,13,1.1 数据库技术,人工管理阶段的特点：1、数据不进行保存 2、没有专门的数据管理软件 3、数据面向应用 4、只有程序的概念,图1-1 数据的人工管理,14,1.1 数据库技术,2.文件系统阶段 20世纪60年代，随着科学技术的发展，计算机技术有了很大提高，计算机的应用范围也不断扩大，不仅用于科学计算，还大

8、量用于管理。这时的计算机硬件已经有了磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备；软件则有了操作系统、高级语言，操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件；处理方式不仅有批处理，还增加了联机实时处理。,15,1.1 数据库技术,文件系统阶段的特点是：1、数据可以长期保存在磁盘上。2、文件系统提供了数据与程序之间的存取方法。3、数据冗余量大。,4、文件之间缺乏联系，相对孤立，仍然不能反映客观世界各个事物之间错综复杂的联系。,图1-2 数据的文件系统,16,1.1 数据库技术,3.数据库系统阶段 20世纪60年代末以来，计算机的应用更为广泛，用于数据管理的规模也更为庞大，由此带来数据量的集聚膨胀。计算机磁盘技

9、术有了很大发展，出现了大容量的磁盘。在处理方式上，联机实时处理的要求更多。这种变化促使了数据管理手段的进步，数据库技术应运而生。,17,1.1 数据库技术,数据库系统阶段的特点是：1、数据的结构化2、数据共享性好3、数据独立性好 4、数据存储粒度小5、数据库管理系统（DBMS，DataBase Management System）6、为用户提供了友好的接口,图1-3 数据的数据库系统,18,1.1 数据库技术,1.1.3 数据库系统的组成 数据库系统由四部分组成：硬件系统、系统软件（包括操作系统、数据库管理系统）、数据库应用系统和各类人员。,19,1.1 数据库技术,1.硬件系统 由于一般数据

10、库系统数据量很大，加之DBMS丰富的强有力的功能使得自身的体积很大，因此整个数据库系统对硬件资源提出了较高的要求。2.系统软件 系统软件主要包括操作系统、数据库管理系统、与数据库接口的高级语言及其编译系统，以及以DBMS为核心的应用开发工具。,20,1.1 数据库技术,3.数据库应用系统 数据库应用系统是为特定应用开发的数据库应用软件。4.各类人员 参与分析、设计、管理、维护和使用数据库的人员均是数据库系统的组成部分。这些人员包括：数据库管理员、系统分析员、应用程序员和最终用户。,21,1.2 数据模型,人们经常以模型来刻画现实世界中的实际事物。地图、沙盘、航模都是具体的实物模型，它们会使人联

11、想到真实生活中的事物。人们也可以用抽象的模型来描述事物及其运动规律，它是以实际事物的数据特征的抽象来刻画事物的，描述的是事物数据的表征及其特性。数据库是企业或组织所涉及的数据的提取和综合，它不仅反映数据本身，而且反映数据之间的联系。数据库用数据模型对现实世界进行抽象，现有的数据库系统均是基于某种数据模型的。,22,1.2 数据模型,数据库中最常见的数据模型有三种，它们是：层次模型 网状模型 关系模型,23,1.2 数据模型,1.2.1 层次模型 若用图来表示，层次模型是一棵倒立的树。在数据库中，满足以下两个条件的数据模型称为层次模型：（1）有且仅有一个结点无父结点，这个结点称为根结点；（2）其

12、他结点有且仅有一个父结点。,24,1.2 数据模型,在层次模型中，结点层次从根开始定义，根为第一层，根的子结点为第二层，根为其子结点的父结点，同一父结点的子结点称为兄弟结点，没有子结点的结点称为叶结点。,在右图所示的抽象层次模型中，R1为根结点；R2和R3为兄弟结点，并且是R1的子结点；R4和R5为兄弟结点，并且是R2的子结点；R3、R4和R5为叶结点。,25,1.2 数据模型,层次模型对具有一对多层次关系的描述非常自然、直观、容易理解，这是层次数据库的突出优点。层次数据库采用层次模型作为数据的组织方式。典型的层次数据库管理系统是1968年IBM公司推出的IMS系统。,26,1.2 数据模型,

13、1.2.2 网状模型 若用图来表示，网状模型是一个网络。在数据库中，满足以下两个条件的数据模型称为网状模型。（1）允许一个以上的结点无父结点；（2）一个结点可以有多于一个的父结点。由于在网状模型中子结点与父结点的联系不是唯一的，所以要为每个联系命名，并指出与该联系有关的父结点和子结点。,27,1.2 数据模型,在右图所示的抽象网状模型中，R1与R4之间的联系被命名为L1，R1与R3之间的联系被命名为L2，R2与R3之间的联系被命名为L3，R3与R5之间的联系被命名为L4，R4与R5之间的联系被命名为L5。R1为R3和R4的父结点，R2也是R3的父结点。R1和R2没有父结点。,28,1.2 数据

14、模型,网状模型允许一个以上的结点无父结点或某一个结点有一个以上的父结点，从而构成了比层次结构复杂的网状结构。网状数据库采用网状模型作为数据的组织方式。网状数据库管理系统的典型代表是70年代美国的数据系统研究会CODASYL（Conference On Data System Language）下属的数据库任务组DBTG（DataBase Task Group）提出的DBTG系统。,29,1.2 数据模型,1.2.3 关系模型 在关系模型中，数据的逻辑结构是一张二维表。在数据库中，满足下列条件的二维表称为关系模型：（1）每一列中的分量是类型相同的数据；（2）列的顺序可以是任意的；（3）行的顺序可

15、以是任意的；（4）表中的分量是不可再分割的最小数据项，即表中不允许有子表：（5）表中的任意两行不能完全相同。,30,1.2 数据模型,下面给出的Student（学生）表便是一个关系模型。,31,1.2 数据模型,层次数据库是数据库系统的先驱，而网状数据库则为数据库在概念、方法、技术上的发展奠定了基础。它们是数据库技术研究最早的两种数据库，而且也曾得到广泛的应用。但是，这两种数据库管理系统存在着结构比较复杂、用户不易掌握、数据存取操作必须按照模型结构中已定义好的存取路径进行、操作比较复杂等缺点，这就限制了这两种数据库管理系统的发展。,32,1.2 数据模型,关系数据库以其严格的数学理论、使用简单

16、灵活、数据独立性强等特点，而被公认为是最有前途的一种数据库管理系统。它的发展十分迅速，目前已成为占据主导地位的数据库管理系统。自80年代以来，作为商品推出的数据库管理系统几乎都是关系型的。例如Oracle、Sybase、Informix、Visual FoxPro、Access等。,33,1.3 关系数据库,1.3.1 关系数据库的基本概念1、关系：一个关系就是一张二维表，每个关系有一个关系名。在计算机中，一个关系可以存储为一个文件。在Access中，一个关系就是一个表对象。2、属性：二维表中垂直方向的列称为属性，有时也叫做一个字段。3、域：一个属性的取值范围叫做一个域。4、元组：二维表中水平

17、方向的行称为元组，有时也叫做一条记录。,34,1.3 关系数据库,5、码：又称为关键字。二维表中的某个属性，若它的值唯一地标识了一个元组，则称该属性为侯选码。若一个关系有多个侯选码，则选定其中一个为主码，这个属性称为主属性。6、分量：元组中的一个属性值叫做元组的一个分量。7、关系模式：是对关系的描述，它包括关系名、组成该关系的属性名、属性到域的映像。通常简记为：关系名（属性名1，属性名2，属性名n）,35,1.3 关系数据库,1.3.2 关系运算 对关系数据库进行查询时，若要找到用户关心的数据，就需要对关系进行一定的关系运算。关系运算有两种：一种是传统的集合运算（并、差、交、广义笛卡尔积等）；另一种是专门的关系运算（选择、投影、连接）。传统的集合运算（并、差、交、广义笛卡尔积）不仅涉及关系的水平方向（即二维表的行），而且涉及关系的垂直方向（即二维表的列）。,36,1.3 关系数据库,关系运算的操作对象是关系，运算的结果仍为关系。专门的关系运算包括：1、选择 选择运算即在关系中选择满足某些条件的元组。也就是说，选择运算是在二维表中选择满足指定条件的行。2、投影 投影运算是在关系中选择某些属性列。3、连接 连接运算是从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。,