计算机基础PPT第四章数据库与信息系统.ppt

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1、第4章数据库与信息系统,4-2,4.1 数据库系统基础,一、信息、数据和数据处理 信息是现实世界中的实体特性在人们头脑中的反映。人们用文字或符号把它记载下来，进行交流、传送或处理。信息的特征：（1）信息来源于物质和能量（2）信息可以感知的（3）信息可存储、加工、传递和再生,4-3,4.1 数据库系统基础,一、信息、数据和数据处理（续）数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释。数据处理是将数据转换成信息的过程，包括对数据的收集、存储、加工、检索和传输等一系列活动。通过对数据的处理操作，可以从中获得有价值的、对用户的决策起作用的信息。,4-4,4.1 数据库系统基础,二、

2、数据管理技术的发展,数据管理是指如何对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题。数据管理技术依据其发展过程，可分为人工管理、文件系统管理和数据库管理三个阶段。,4-5,4.1 数据库系统基础,二、数据管理技术的发展（续）,人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系,人工管理阶段,4-6,4.1 数据库系统基础,文件系统阶段,文件系统阶段应用程序与数据之间的关系,二、数据管理技术的发展（续）,4-7,4.1 数据库系统基础,数据库系统阶段,数据库管理系统处理数据方式示意图,二、数据管理技术的发展（续）,4-8,4.1 数据库系统基础,数据库阶段的数据管理具有以下特点：使用

3、复杂的数据模型表示结构 具有很高的数据独立性 为用户提供了方便的接口 提供了完整的数据控制功能 提高了系统的灵活性,二、数据管理技术的发展（续）,4-9,4.1 数据库系统基础,三、数据库管理系统 数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。,4-10,4.1 数据库系统基础,三、数据库管理系统（续）数据库管理系统（Database Management Systems，DBMS）是数据库系统的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件，由一个互相关联的数据的集合和

4、一组用于访问这些数据的程序组成。,4-11,4.1 数据库系统基础,三、数据库管理系统（续）数据库管理系统（DBMS）的功能：数据定义数据操纵数据库运行管理数据组织、存储和管理数据库的建立和维护数据通信接口,4-12,4.1 数据库系统基础,三、数据库管理系统（续）数据库管理系统（DBMS）的组成部分：数据定义语言及其翻译处理程序数据操纵语言及其编译（或解释）程序数据库运行控制程序实用程序,4-13,4.1 数据库系统基础,四、数据库应用系统 数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库系统资源开发出来的，面向某一类实际应用的应用软件系统。,4-14,4.1 数据库系统基础,四、数据库应用系统（续

5、）数据库应用系统一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（Database Administrator，DBA）和最终用户构成。即：DBSDBDBMSAPPLICATION DBAUSER,4-15,4.2 数据模型,在数据库技术中，我们用模型的概念描述数据库的结构与语义，对现实世界进行抽象。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：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。一种数据模型要很好地满足这三方面的要求，在目前尚很困难。在数据库系统中针对不同的使用对象和应用目的，采用不同的数据模型。,4-16,4.2 数

6、据模型,一、数据模型的组成 数据模型通常都是由 数据结构 数据操作 完整性约束 三个要素组成。,4-17,4.2 数据模型,一、数据模型的组成（续）数据结构 数据结构是所研究的对象类型（object type）的集合。这些对象是数据库的组成成分，它们包括两类，一类是与数据类型、内容、性质有关的对象，例如网状模型中的数据项、记录，关系模型中的域、属性、关系等；一类是与数据之间联系有关的对象，例如网状模型中的系型（set type）。,4-18,4.2 数据模型,一、数据模型的组成（续）数据操作 数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。数据库

7、主要有检索和更新（包括插入、删除、修改）两大类操作。,4-19,4.2 数据模型,一、数据模型的组成（续）数据的约束条件 数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容。,4-20,4.2 数据模型,二、概念模型 为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一DBMS支持的数据模型，人们常常将现实世界抽象为信息世界，然后将信息世界转换为机器世界。也就是说，首先把现实世界中的客观对象抽象为概念级的模型；然后再把概念模型转换为数据模型，这一过程如下图所示。,4-21,4.

8、2 数据模型,二、概念模型（续）,4-22,4.2 数据模型,二、概念模型（续）信息世界涉及的概念主要有：实体 属性码 域实体型 实体集 联系,4-23,4.2 数据模型,二、概念模型（续）实体间的三类联系：1:1联系 1:n联系 m:n联系,4-24,4.2 数据模型,三、常用的数据模型层次模型网状模型关系模型面向对象模型,4-25,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）1.层次模型 层次模型是用层次结构描述数据间的从属关系。在层次模型中，数据间的关系象一棵倒置的树。它的表现形式如图所示。,4-26,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）,教师和学生的层次模型图,4-27,4.2 数

9、据模型,三、常用的数据模型（续）层次模型的特点：有且只有一个结点没有双亲，该结点就是根结点根以外的其他有且仅有一个双亲结点，这就使得层次数据库系统只能直接处理一对多的实体关系。任何一个给定的记录值只有按其路径查看时才能显出它的全部意义，没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。,4-28,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）2.网状模型 网状模型（网络模型）是用网络结构表示数据间的多个从属关系。它的表现形式如图所示。,学生和课程的网状模型图,4-29,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）网状模型的特点：有一个以上的结点没有双亲。至少有一个结点可以有多个双亲。允许两个或两个以上

10、的结点为根结点，允许某个结点有多个双亲结点，使得层次模型中的有向树变成了有向图，该有向图描述了网状模型。实际层次模型是网状模型的一个特例。,4-30,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）3.关系模型 关系模型是目前应用最广的数据模型。在关系模型中，用一个二维表来表示数据间的关系。它的表现形式如下表所示。,学生登记表S,4-31,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）关系模型中的术语：关系（relation）：对应通常说的表元组(tuple)：二维表格中的一行 属性：二维表格中的一列，相当于记录中的 一个字段,4-32,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）码（key）：可唯一标识

11、一个元组的属性或属性组，也称候选码（candidate key）.若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（primary key），主码的诸属性称为主属性。码有时也被称为键，如主键。域（domain）：属性的取值范围关系模型：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，,属性n）,4-33,4.2 数据模型,三、常用的数据模型（续）4.面向对象模型 面向对象模型主要用于面向对象的数据库中。在面向对象模型中的基本概念是对象和类。每个对象有一个惟一的名称，在对象内部封装了对象所具有的属性和对象能执行的方法。类是对具有相同属性和方法的所有对象的一个抽象，类有四个主要的性质：封装性、继承性

12、、多态性和重载。,4-34,4.3 关系数据库与SQL语言,一、关系数据库的基本概念 关系数据库是依照关系模型的设计的数据库。在关系型数据库中数据以行和列的形式存储，一系列的行和列称为表。一组表便组成了数据库。在关系数据库中，各数据项之间用关系来组织，关系（Relationship）是表之间的一种连接。,4-35,二、基本关系运算 1.集合运算 集合并运算:就是把两个关系中所有的元组集合在一起，形成一个新的关系。示例参见教材中表4-6。集合交运算:得到的结果就是在最后的关系中，包含了两个集合中共同的元组。那些只在其中一个集合中出现的元组都被删除了。示例参见教材中表4-7。,4.3 关系数据库与

13、SQL语言,4-36,二、基本关系运算（续）集合差的运算:如果R和S是两个关系，那么RS表示关系R和S的差，其结果包含了在R中而不在S中的元组。有一点要注意，RS和SR是不同的，后者表示了在S中而不在R中的元组。示例参见教材中表4-8，表4-9。,4.3 关系数据库与SQL语言,4-37,集合R和S的并运算结果示意图,关系R和S的集合交运算结果示意图,关系R和S的集合差运算结果示意图,4.3 关系数据库与SQL语言,4-38,二、基本关系运算（续）2.选择运算 当把选择运算符应用到关系R时，将产生一个包含了关系R中部分元组的新关系。新关系的元组部分满足指定的条件C，该条件与关系R的属性有关。通

14、常把这种选择运算表示为。这种运算方式的示意图如图所示。示例参见教材中表4-10，表4-11。,关系R,4.3 关系数据库与SQL语言,4-39,4.3 关系数据库与SQL语言,二、基本关系运算（续）3.投影运算 当对某个关系R应用投影运算符时，则产生出一个只有某些列的新关系。投射运算符使用 表示。示例参见教材中表4-12。,4-40,二、基本关系运算（续）4.笛卡尔积运算 两个集合R和S的笛卡尔积是这样的元素对的集合，该元素对侍从集合R中的任何元素中选择一个作为第一个元素，从集合S中的任何元素中选择一个元素作为第二个元素构成的。笛卡尔积使用RS表示。,4.3 关系数据库与SQL语言,4-41,

15、4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言 SQL（Structured Query Language）结构化查询语言，是1974年Boyce和Chamberlin提出的。19751979年INIBM公司San Jose Research Laboratory研制了著名的关系数据库管理系统原型System R并实现了这种语言。SQL语言的功能包括查询（Query）、操纵（Manipulation）、定义（Definition）、控制（Control）几个部分。SQL语言使用数据定义语言DDL实现其数据定义功能，可对数据库用户、基本表、视图和索引进行定义和撤销。,4-42,4.3 关系数据库

16、与SQL语言,三、SQL语言（续）SQL语言的特点：综合统一，高度非过程化，面向集合的操作方式，以同一种语法结构提供两种使用方式，语言简洁，易学易用。,4-43,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)1.创建基本表 用CREATE TABLE语句实现，其基本语法格式为：CREATE TABLE（长度）列级完整性约束条件，（长度）列级完整性约束条件，表级完整性约束条件）,4-44,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)例：建立节的学生登记表S。CREATE TABLE S（SNO CHAR（9），SN VARCHAR（8），BIRTHDAY DATETIME，SEX

17、CHAR（2）DEFAULT 男，DEPT VARCHAR（20）执行该语句就在数据库中建立一个新的名为S的空表。该表有五个字段，分别为：学号（SNO）、姓名（SN)、出生日期（BIRTHDAY）、性别（SEX）、系名（DEPT）。其中性别的默认值为男。,4-45,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)2.修改基本表 SQL语言使用ALTER TABLE 命令来完成这一功能，其一般格式为：ALTER TABLE ADD完整性约束 ADD CONSTRAINT DROP COLUMN DROP CONSTRAINT ALTER COLUMN完整性约束,4-46,4.3 关系数据库与

18、SQL语言,三、SQL语言(续)（1）ADD子句。ADD方式用于增加新列和完整性约束，定义方式与CREATE TABLE语句中的定义方式相同。例：在S表中增加一个家庭住址列。ALTER TABLE S ADD ADDRESS CHAR（5）（2）ALTER字句。ALTER方式用于修改某些列。例：把S表中的SN列加宽到20个字符。ALTER TABLE S ALTER COLUMN SN CHAR（20）（3）删除基本表 DROP TABLE,4-47,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)3.SQL查询 SELECT语句是SQL语言中功能最强大、用途最广泛的数据操作语句，也是关系

19、运算论在SQL语言中的主要体现。一个完整的SELECT语句包括 SELECT，FROM，WHERE，GROUP BY 和ORDER BY共五个字句，其中前面的两个句子是必不可少的，其他子句可以省略。其语法格式:,4-48,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)SELECT ALLDISTINCT,FROM,WHERE GROUP BY HAVING ORDER BY ASCDESC,4-49,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)例1：查看学生登记表S（表4-1）中所有男同 学的学号、姓名和系名。SELECT SNO,SN,DEPT FROM S WHERE SEX

20、=男,4-50,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)例2：查询学生的全部信息。SELECT*FROM S例3：在成绩登记表G（表4-3）中，查询需 补考的学生的学号和课程号。SELECT SNO,CNO FROM G WHERE SCORE60,4-51,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)例4：在表G中，查询上课程号为C1103的成绩 在6080分的学生的学号和成绩。SELECT SNO，SCORE FROM G WHERE(CNO=C1103)AND(SCORE BETWEEN 60 AND 80)其中，SCORE BETWEEN 60 AND 80相当于

21、SCORE=60 AND SCORE=80。,4-52,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)例5：在表S中，查询姓名第二个汉字为“梅”的学生的学号，姓名和系 名。SELECT SNO,SN,DEPT FROM S WHERE SN LIKE _ _梅注意：一个汉字占两个字符。,4-53,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)例6：查询选修C1103课程的学生的学号和 成绩，成绩按降序排序。SELECT SNO,SCORE FROM G WHERE CNO=C1103 ORDER BY SCORE DESC,4-54,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(

22、续)4.SQL更新 SQL语言是完整的数据处理语言，它不仅能用于数据表的查询，而且还能对数据表中的数据进行修改和更新。与支持SQL查询的SELECT命令的复杂性相比，SQL修改数据表内容的命令极其简单。用于修改数据表内容的SQL命令有三条。INSERT：:向表中添加记录。DELETE：从表中删除记录。UPDATE：修改表中存在的记录。,4-55,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)INSERT语法格式：INSERT INTO(,)VALUES(，)例7：在表CourseR（表4-4）中，插入一门新课程的记录（23130120，集成电路设计，电子系，54，综合 选修课程）。INS

23、ERT INTO CourseR(CID,CName,Unit,Time,Property)VALUES(23130120，集成电路设计，电子系，54，综合选修课程),4-56,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言(续)在SQL中修改数据使用UPDATE语句，其一般格式为：UPDATE SET=,=WHERE,4-57,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言（续）修改全部行的数据 例8：在表CourseR（表4-4）中，将所有 课程的学时增加9学时。UPDATE CourseR SET Time=Time+9,4-58,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言（续）修改

24、部分行的数据例9：在表CourseR（表4-4）中，将计算机 网络这本课的学时数调整为54学时。UPDATE CourseR SET Time=54 WHERE CName=计算机网络,4-59,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言（续）在SQL中删除数据使用DELETE语句，其一般格式为：DELETE FROM WHERE,4-60,4.3 关系数据库与SQL语言,三、SQL语言（续）例10：在表CourseR（表4-4）中，删除数字信号处理这门课的记录。DELETE FROM CourseR WHERE CName=数字信号处理,4-61,4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系

25、数据库管理系统 Access 微软公司出品的Microsoft Access关系型数据库管理系统是一个小型的数据库开发平台，它是办公自动化套装软件Office中的一个组成部分。使用Access，用户可以轻松地创建数据库和数据表，并对用户的数据进行有效的管理。,4-62,4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系数据库管理系统（续）Oracle 是Oracle软件系统有限公司的产品。Oracle是以高级结构化查询语言（SQL）为基础的大型关系数据库，通俗地讲，它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合，是目前最流行的客户/服务器（Client/Server）体系结构的数据库之一。,4-63,

26、4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系数据库管理系统（续）Sybase Sybase是Sybase软件公司的产品。Sybase公司是第一个提出并推行客户/服务器（C/S）体系结构的高性能数据库服务器的数据库厂商，并促进了它的广泛流行。,4-64,4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系数据库管理系统（续）Infomix Informix是关系数据库系统公司（Relational Database System Inc）的注册商标，总部设在美国加州。它的取名来自information+UNIX。自1983年，在UNIX上推出第一个关系数据库产品后，Informix公司继续开发了可以在UNIX、

27、Windows、NT、Netware、Macintosh等多种操作环境下运行的产品，具有很好的开放性。,4-65,4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系数据库管理系统（续）Microsoft SQL Server Microsoft SQL Server是微软公司的产品，SQL Server 2000版本之前，它着重于小型的数据库应用，SQL Server2005是最新版的大型数据库服务器，它建立在Microsoft Windows NT/2000/XP等操作系统基础之上，提供了一个功能强大的客户/服务器平台。,4-66,4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系数据库管理系统（续）DB2 D

28、B2关系型模型数据库家族产品是IBM公司的主要产品。目前，它适用于各种硬件平台，其中包括基于Intel的微机、IBM的AS/400系统、大型并行处理机等。,4-67,4.3 关系数据库与SQL语言,四、关系数据库管理系统（续）MySQL MySQL数据库是众多的关系型数据库产品中的一个，相比较其他系统而言，MySQL数据库可以称得上是目前运行速度最快的SQL语言数据库。除了具有许多其他数据库所不具有的功能和选择之外，MySQL数据库是一种完全免费的产品，用户可以直接从网上下载数据库，用于个人或商业用途，而不必支付任何费用。,4-68,4.4 Access数据库管理系统,一、Access概述Ac

29、cess的发展简史Access的特点Access的主要数据对象 Access中各对象 之间的关系：,4-69,4.4 Access数据库管理系统,一、Access概述（续）Access的窗口组成：,4-70,4.4 Access数据库管理系统,二、数据库 数据库对象是Access 2003 最基本的容器对象（Container），它是一些关于某个特定主题或目的的信息集合，以一个单一的数据库文件（*.mdb）形式存储在磁盘中，具有管理本数据库中所有信息的功能。（具体操作参见教材p146p147）,4-71,4.4 Access数据库管理系统,三、数据表 表对象是Access 2003中置于数据库

30、容器中的一个二级容器对象，用于存储有关特定实体的数据集合。（具体操作参见教材p148p150）,4-72,4.4 Access数据库管理系统,四、查询 查询是数据库操作中应用最频繁的操作之一，利用查询可以通过不同的方法来查看、更改以及分析数据，也可以将查询作为窗体和报表的记录源。最常见的查询对象类型是选择查询。（具体操作参见教材p151p154）,4-73,4.4 Access数据库管理系统,五、窗体 窗体对象与一般Windows应用程序的窗体有些相似，其主要作用是实现用户和数据库系统的对话。窗体对象基于表对象或查询对象创建，其本身并不存储大量的数据。通过窗体可以完成对数据表中数据的输入、访问

31、、编辑、查询输出以及信息提示等功能。（具体操作参见教材p155p158）,4-74,4.4 Access数据库管理系统,六、报表 报表是Access中专门用来统计、汇总并且整理打印数据的一种格式。报表可以对多种数据进行处理，其最主要的功能是将数据输出到打印机上，同时也可以输出到屏幕上。Access 2003的报表还具有部分统计计算的功能，增加了报表设计的灵活性。（具体操作参见教材p159p160）,4-75,4.4 Access数据库管理系统,七、数据访问页 在Access中，将能够访问数据库的网页称为数据访问页，简称为页。通过数据访问页，用户可以使用Web浏览器在数据库中查看、编辑、操纵和添

32、加数据。数据访问页作为一个独立的文件存储在Access 2003数据库文件之外的.htm文件中，当用户创建了一个数据访问页后，Access 2003将在数据库窗口中自动为数据访问页文件添加一个图标。（具体操作参见教材p161p163）,4-76,4.5 信息系统基础,一、信息系统的概念 信息系统是指以计算机和各种信息技术为基础，为实现某个系统目标，由信息资源处理模型支持的，由计算机硬件设备、通信和网络设备、计算机软件、信息资源、用户、规章制度等所组成的信息处理的统一体。信息系统的功能是对信息进行采集、处理、存储、管理、检索和传输，并能向有关人员提供有用的信息。,4-77,4.5 信息系统基础,

33、一、信息系统的概念（续）信息系统的四个发展阶段：以处理为中心的阶段以数据为中心的阶段以对象为中心的阶段以模型为中心的阶段,4-78,4.5 信息系统基础,二、信息系统的结构,1系统硬件资源；2.系统软件资源；3.信息系统应用软件；4.系统管理,4-79,4.5 信息系统基础,三、信息系统的类型 信息系统可以是人工的或基于计算机的，独立的或综合的，成批处理的或联机的。通常的信息系统是上述各种类型的组合，当然它不能即是独立的又是综合的。,4-80,4.5 信息系统基础,四、典型的信息系统 电子数据系统（Electronic Data System,EDS）管理信息系统（Management Inf

34、ormation System,MIS）办公自动化系统（Office Automation System,OAS）决策支持系统（Decision Support System,DSS）,4-81,4.5 信息系统基础,四、典型的信息系统（续）主管支持系统（Executive Support System,ESS）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System,CIMS）专家系统（Expert System,ES）,4-82,4.5 信息系统基础,四、典型的信息系统（续）不同类型信息系统之间有着密切的联系，TPS系统处于最低层次，在TPS系统

35、的基础上发展到MIS系统。TPS系统和MIS系统共同支持DSS系统，而DSS系统和MIS系统向ESS系统发展并且支持ESS系统。MIS系统和TPS系统逐渐采用办公自动化技术向OAS系统方向发展。MIS系统的另外一个发展趋势是CIMS系统。ES系统则是MIS系统向智能化发展的结果。这些系统之间的关系如下图所示。,4-83,4.5 信息系统基础,四、典型的信息系统（续）,4-84,4.5 信息系统基础,五、信息系统的开发技术 1.开发策略自上而下策略自下而上策略推拉策略,4-85,4.5 信息系统基础,五、信息系统的开发技术（续）2.开发方法结构化方法原型化方法面向对象方法计算机辅助软件工程方法,