《数据库原理》数据库技术与应用.ppt
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1、数据库技术与应用,Visual FoxPro 6.0篇,郑州轻院民族学院,2023/9/1,目 录,第2章 Visual FoxPro 6.0基础,第3章 项目管理器,第4章 创建数据库和表,第5章 表的基本操作,第6章 索引和排序,第7章 多表操作,第8章 查询与视图,第1章 数据库基本原理,2023/9/1,第9章 结构化查询语言SQL,第10章 报表设计,第11章 程序设计基础,第12章 程序设计,第13章 表单设计,第14章 菜单设计,第15章 应用程序的生成与发布,目 录,2023/9/1,第1章 数据库基本原理,信息在现代社会和经济发展中所起的作用越来越大,信息资源的开发和利用水平
2、已成为衡量一个国家综合国力的重要标志之一。在计算机的三大主要应用领域(科学计算、数据处理和过程控制)中,数据处理是计算机应用的主要方面。数据库技术就是作为数据处理中的一门技术而发展起来的。数据处理是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。其目的之一是从大量的、原始的数据中抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据;目的之二是为了借助计算机科学地保存和管理复杂的、大量的数据,以便人们能够方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。数据库技术所研究的问题就是如何科学地组织和存储数据,如何高效地获取和处理数据。数据库技术作为数据管理的主要技术目前已广泛应用于各个领域,数据库
3、系统已成为计算机系统的重要组成部分。,数据库技术,数据模型,关系数据库,2023/9/1,数据库发展与应用,数据库的应用已越来越广泛。从小型的单项事务处理系统到大型复杂的信息系统大都用先进的数据库技术来保持系统数据的整体性、完整性和共享性。1)电脑抽奖:采用数据库技术,不必修改程序,只变更奖项设置,即可应用于不同的抽奖活动。2)招生考试:通过对数据库排序和索引,完成考生按志愿从高分到低分排列,根据学校招生计划录取,录满为止。3)银行储蓄:为每个用户建立能够唯一识别的帐户,同时记录用户的往来明细,做到存储量大,运算速度快,准确程度高。,2023/9/1,数据库技术产生于20世纪60年代末70年代
4、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。,1.1 数据库技术,数据库的基本概念,数据管理技术的发展,数据库系统的组成,2023/9/1,数据库技术涉及到许多基本概念,主要包括:数据、数据处理、数据库、数据库管理系统以及数据库系统等。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
5、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。由于描述事物特性必须借助一定的符号,这些符号就是数据形式。数据形式可以是多种多样的,例如某人的出生日期是“1964年2月17日”,当然也可以将该形式改写为“02/17/64”,但其含义并没有改变。数据的概念在数据处理领域已经大大地拓宽了。数据不仅仅指数字、字母、文字和其他特殊字符组成的文本形式的数据,而且还包括图形、图像、动画、影像、声音(包括语音、音乐)等多媒体数据。,1.1.1 数据库的基本概念,2023/9/1,2.数据处理 数据处理是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。其目的之一是从大量
6、的、原始的数据中抽取、推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据;目的之二是为了借助计算机科学地保存和管理复杂的、大量的数据,以便人们能够方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。3.数据库 数据库可以直观地理解为存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机的大容量存储器上,例如硬盘就是一种最常见的计算机大容量存储设备。而且数据必须按一定的格式存放,因为它不仅需要存放,而且还要便于查找。所以可以认为数据是被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。数据库技术使数据能按一定格式组织、描述和存储,且具有较小的冗余度,较高的数据独立性和易扩展性,并可为多个用户所共享。人们总是尽可
7、能地收集各种各样的数据,然后对它们进行加工,目的是要从这些数据中得到有用的信息。在社会飞速发展的今天,人们接触的事物越来越多,反映这些事物的数据量也急剧增加。过去人们手工管理和处理数据,现在借助计算机来保存和管理复杂的大量数据,这样就可能方便而充分地利用这些宝贵的数据资源,数据库技术正是由于这一需求驱动而发展起来的一种计算机软件技术。,2023/9/1,4.数据库管理系统 数据库管理系统(DataBase Management System,简称DBMS)是计算机系统软件,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。数据库管理系统主要功能包括以下几个
8、方面:(1)数据定义功能 DBMS提供了数据定义语言DDL(Data Definition Language),用户通过它可以方便地对数据库中的相关内容进行定义。例如,对数据库、表、索引进行定义。(2)数据操纵功能 DBMS提供了数据操纵语言DML(Data Manipulation Language),用户通过它可以实现对数据库的基本操作。例如,对表中数据的查询、插入、删除和修改。(3)数据库运行控制功能 这是DBMS的核心部分,它包括并发控制(即处理多个用户同时使用某些数据时可能产生的问题)、安全性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部维护(例如,索引的自动维护)等。所有数据库的操
9、作都要在这些控制程序的统一管理下进行,以保证数据的安全性、完整性以及多个用户对数据库的并发使用。,2023/9/1,(4)数据库的建立和维护功能 数据库的建立和维护功能包括数据库初始数据的输入、转换功能,数据库的转储、恢复功能,数据库的重新组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常是由一些实用程序完成的。它是数据库管理系统的一个重要组成部分。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。数据库系统不仅包括数据本身,即实际存储在计算机中的数据,还包括相应的硬件、软件和各类人员。DBS=DB+DBMS+硬
10、件+相应软件+DBA+用户,2023/9/1,计算机对数据的管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护提供操作手段。与其他技术的发展一样,计算机数据管理也经历了由低级到高级的发展过程。计算机数据管理随着计算机硬件、软件技术和计算机应用范围的发展而不断发展,多年来大致经历了如下三个阶段:l 人工管理阶段l文件系统阶段l数据库系统阶段,1.1.2 数据管理技术的发展,2023/9/1,1.人工管理阶段 20世纪50年代以前,计算机主要用于数值计算。从当时的硬件看,外存只有纸带、卡片、磁带,没有直接存取设备;从软件看(实际上,当时还未形成软件的整体概念),没有操作系统及管理数据的软件;从数据
11、看,数据量小,数据无结构,由用户直接管理,且数据间缺乏逻辑组织,数据依赖于特定的应用程序,缺乏独立性。,2023/9/1,2.文件系统阶段 20世纪50年代后期到20世纪60年代中期,出现了磁鼓、磁盘等直接存取数据的存储设备。1954年出现了第一台商业数据处理的电子计算机UNIVACI,标志着计算机开始应用于以加工数据为主的事务处理。人们得益于计算机惊人的处理速度和大容量的存储能力,从而解脱了从大量传统纸张文件中寻找数据的困难,这种基于计算机的数据处理系统也就从此迅速发展起来。这种数据处理系统是把计算机中的数据组织成相互独立的数据文件,系统可以按照文件的名称对其进行访问,对文件中的记录进行存取
12、,并可以实现对文件的修改、插入和删除,这就是文件系统。文件系统实现了记录内的结构化,即给出了记录内各种数据间的关系。但是,文件从整体来看却是无结构的。其数据面向特定的应用程序,因此数据共享性、独立性差,且冗余度大,管理和维护的代价也很大。,2023/9/1,3.数据库系统阶段 20世纪60年代后期,计算机性能得到提高,更重要的是出现了大容量磁盘,存储容量大大增加且价格下降。在此基础上,有可能克服文件系统管理数据时的不足,而去满足和解决实际应用中多个用户,多个应用程序共享数据的要求,从而使数据能为尽可能多的应用程序服务,这就出现了数据库这样的数据管理技术。数据库的特点是数据不再只针对某一特定应用
13、,而是面向全组织,具有整体的结构性,共享性高,因此冗余度小,具有一定的程序与数据间的独立性,并且实现了对数据进行统一的控制。,从文件系统到数据库系统,标志着数据管理技术质的飞跃。20世纪80年代后不仅在大、中型机上实现并应用了数据库管理系统,即使在微型计算机上也配置了经过功能简化的数据库管理系统(例如,Visual FoxPro等),使数据库技术得到广泛的应用和普及。,2023/9/1,数据库系统由四部分组成:硬件系统、系统软件(包括操作系统和数据库管理系统)、数据库应用系统和各类人员。,1.1.3 数据库系统的组成,2023/9/1,1.硬件系统 由于一般数据库系统数据量很大,加之DBMS丰
14、富的强有力的功能使得自身的体积就很大,因此整个数据库系统对硬件资源提出了较高的要求,这些要求是:(1)有足够大的内存以存放操作系统、DBMS的核心模块、数据缓冲区和应用程序。(2)有足够大的直接存取设备存放数据(例如,磁盘),有足够的其它存储设备来进行数据备份。(3)要求计算机有较高的数据传输能力,以提高数据传送率。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和以DBMS为核心的应用开发工具。操作系统是计算机系统必不可少的系统软件,也是支持DBMS运行必不可少的系统软件。数据库管理系统是数据库系统不可或缺的系统软件,它提供数据库的建立、使用和维护功
15、能。一般来讲,数据库管理系统的数据处理能力较弱,所以需要提供与数据库接口的高级语言及其编译系统,以便于开发应用程序。,2023/9/1,以DBMS为核心的应用开发工具。应用开发工具是系统为应用开发人员和最终用户提供的高效率、多功能的应用生成器、第四代语言等各种软件工具。例如,报表设计器、表单设计器等。它们为数据库系统的开发和应用提供了有力的支持。当前开发工具已成为数据库软件的有机组成部分。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。数据库管理系统为数据的定义、存储、查询和修改提供支持,而数据库应用系统是对数据库中的数据进行处理和加工的软件,它面向特定应用。例如,基于数据
16、库的各种管理软件:管理信息系统、决策支持系统和办公自动化等都属于数据库应用系统。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。他们在数据库系统的开发、维护和应用中起着重要的作用。分析、设计、管理和使用数据库系统的人员主要是:数据库管理员、系统分析员、应用程序员和最终用户。(1)数据库管理员(DataBase Administrator,简称DBA)数据库是整个企业或组织的数据资源,因此企业或组织设立了专门的数据资源管理机构来管理数据库,数据库管理员则是这个机构的一组人员,负责全面管理和控制数据库系统。具体的职责包括:,2023/9/1,l决定数据库的数据内
17、容和结构:数据库中要存放哪些数据,是由系统需求来决定的。为了更好地对数据库系统进行有效的管理和维护,DBA应该参加或了解数据库设计的全过程,并与最终用户、应用程序员、系统分析员密切合作共同协商,搞好数据库设计。l决定数据库的存储结构和存取策略:DBA要综合最终用户的应用要求,和数据库设计人员共同决定数据库的存储策略以求获得较高的存取效率和存储空间利用率。l定义数据的安全性要求和完整性约束条件:DBA的重要职责是保证数据库的安全性和完整性,即数据不被非法用户所获得,并且保证数据库中数据的正确性和数据间的相容性。因此DBA负责确定各个最终用户对数据库的存取权限,数据的保密级别和完整性约束条件。l监
18、控数据库的使用和运行:DBA还有一个重要职责就是监视数据库系统的运行情况,及时处理运行过程中出现的问题。当系统发生某些故障时,数据库中的数据会因此遭到不同程度的破坏,DBA必须在最短时间内将数据库恢复到某种一致状态,并尽可能不影响或少影响计算机系统其它部分的正常运行。为此,DBA要定义和实施适当的后援和恢复策略。例如,采用周期性的转储数据和维护日志文件等方法。l数据库的改进和重组:DBA还负责在系统运行期间监视系统的存储空间利用率、处理效率等性能指标,对运行情况进行记录,统计分析、依靠工作实践并根据实际应用环境,不断改进数据库设计。不少数据库产品都提供了对数据库运行情况进行监视和分析的实用程序
19、,DBA可以方便地使用这些实用程序来完成这些工作。,2023/9/1,l另外,在数据库运行过程中,大量数据不断插入、删除、修改,随着运行时间的延长,在一定程度上会影响系统的性能。因此,DBA要定期对数据库进行重新组织,以提高系统的性能。l当最终用户的需求增加和改变时,DBA还要对数据库进行较大的改造,包括修改部分设计,实现对数据库中数据的重新组织和加工。(2)系统分析员 系统分析员是数据库系统建设期的主要参与人员,负责应用系统的需求分析和规范说明,要和最终用户相结合,确定系统的基本功能,数据库结构和应用程序的设计,以及软硬件的配置,并组织整个系统的开发。所以系统分析员是一类具有各领域业务和计算
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