计算机软件开发(第10讲数据库技术).ppt

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1、2023/11/17,1,第 5 章 计算机软件开发(第10讲),讲授：黄瑞兴,2023/11/17,2,第 5 章 计算机软件开发,5.1 算法与数据结构5.2 程序设计的基本概念5.3 结构化程序设计5.4 面向对象程序设计5.5 软件工程5.6 数据库系统概述,2023/11/17,3,5.6 数据库系统概述,数据库系统的基本概念数据模型数据库管理系统结构化查询语言SQL常用关系式数据库管理系统ODBC信息系统,2023/11/17,4,5.6.1 数据库系统的基本概念,信息就是客观世界在人们头脑中的反映。是对客观事物状态和特征的描述，按其存在形式的不同，可以分为现实世界、观念世界和数据

2、世界三种。比如说“一个软件基地的学生”这种描述就是一条信息。数据就是记录信息的物理符号，它是一种物理符号序列，泛指一切可以被计算机处理的符号及符号组合，是信息的一种量化表示。,2023/11/17,5,5.6.1 数据库系统的基本概念,信息特性,可干扰性,可处理性,可传播性,依存性,动态性、相对性,普遍性、无限性,表征性,2023/11/17,6,5.6.1 数据库系统的基本概念,数据的特征,数据的形式（记录信息的符号）,数据的内容（反映客体的属性）,2023/11/17,7,5.6.1 数据库系统的基本概念,数据与信息的关系互相联系、互相依赖，互相区别。信息以数据为载体，数据则是表示信息的一

3、种手段。同一信息可以有不同的数据表示方式，在计算机数据处理中数据的格式往往与具体的计算机系统有关。,2023/11/17,8,5.6.1 数据库系统的基本概念,数据处理是对数据的加工和整理，即对各种类型的数据进行收集、分类、存储、检索和传输等一系列的加工和整理过程。就处理设备而言经历了手工处理、机械处理和计算机处理三个阶段。数据处理技术的发展过程大致经历了人工管理、文件管理、数据库管理及高级数据库系统等四个阶段。,2023/11/17,9,5.6.1 数据库系统的基本概念,高级数据库系统分布式数据库管理面向对象数据库技术智能数据库演绎数据库主动数据库数据仓库Data Warehouse数据挖掘

4、Data Mining,2023/11/17,10,5.6.1 数据库系统的基本概念,专用术语字段/数据项(Field)：标记实体属性的命名单位。记录(Record)：字段的有序集合表(Table)：同一类记录的汇集称为表文件(File)：多个表及其索引、视图、查询、存储过程、数据完整性定义等的汇集称为文件或数据库文件键(Key)：能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集。,2023/11/17,11,5.6.2 数据模型,模型是指对不能直接观察的事物进行形象的描述和模拟，是对客观世界中复杂对象的抽象描述。数据模型数据模型是指实体模型的数据化。数据模型三要素数据结构、数据操作和完整性约束条件。,

5、2023/11/17,12,5.6.2 数据模型,实体-联系(E-R)模型,2023/11/17,13,5.6.2 数据模型,层次型(树)数据库系统有且仅有一个结点(根结点)无双亲。其他结点有且仅有一个双亲结点。,学校人员,行政人员,学生群体,教研室,实验室,06web1,06web2,06web4,06web3,教师群体,2023/11/17,14,5.6.2 数据模型,网状型(图)数据库系统有一个以上的数据元素没有上层联系；至少有一个以上结点有多于一个的上层结点,课程,学生,教师,2023/11/17,15,5.6.2 数据模型,关系型(表)数据库系统RDBS一个关系数据库是由若干相互关联

6、的表组成。关系是一个二维表，表中的一行成为关系的一个元组，表中的一列也称为关系的一个属性。表中的一列包含该属性的所有数据。关系模型是由关系数据结构、关系数据操作和关系数据的完整性约束条件三部分组成。在关系模型中，客观世界的实体以及实体之间的各种联系均用关系来表示。,2023/11/17,16,关系型(表)数据库系统RDBS,关系数据库设计的基本思想：每个关系都应满足一定的规范，才能使关系模式设计合理，达到减少冗余，提高查询效率的目的。规范化的基本要求有以下几点：数据项不可再分(即不可表中套表)关系中的列是同性质的，称为属性。属性之间不能重名；关系中不能出现相同的记录，记录的顺序无所谓每个关系都

7、有一个主键，它能惟一地标识关系中的一个记录；关系中列的顺序不重要。,2023/11/17,17,5.6.2 数据模型,关系规范化等级的划分(范式)：1NF：如果一个表R的每一个字段都是不可再分的，则称表R为第一范式。2NF：若表R是1NF，而且它的每一非主键字段完全依赖于主键，则表R是第二范式。3NF：若表R是2NF，而且它的每一非主键字段不传递依赖于主键，则表R是第三范式,2023/11/17,18,5.6.2 数据模型,面向对象数据库系统OODBS(Object Oriented DataBase System)是数据库技术与面向对象程序设计方法结合的产物。,2023/11/17,19,5

8、.6.2 数据模型,OO数据模型和面向对象数据库系统的研究在数据库研究领域沿着三条路线展开：以关系数据库和SQL为基础的扩展关系模型。以面向对象的程序设计语言为基础，研究持久的程序设计语言，支持OO模型。建立新的面向对象数据库系统，支持OO数据模型。,2023/11/17,20,5.6.2 数据模型,面向对象数据库语言OODB语言用于描述面向对象数据库模式，说明并操纵类定义与对象实例OODB语言主要包括对象定义语言(ODL)和对象操纵语言(OML)，对象操纵语言中一个重要子集是对象查询语言(OQL)。,2023/11/17,21,5.6.3 数据库管理系统,数据库是什么？数据库是数据的仓库。是

9、以一定的组织方式存储在一起的、能为多个用户所共享的、与应用程序彼此独立的相互关联的数据集合。在计算机中，数据库是存储在由一个或多个文件中的数据及相关的辅助文件所组成的。,2023/11/17,22,数据库系统与图书馆的比较,数据库数据外存用户数据模型数据库管理系统数据的物理组织方法用户对数据库的操作(使用数据操纵语言对数据检索、插入、删除、修改）,图书馆图书书库读者书卡格式图书馆管理员图书馆图书存放方法读者对图书馆的访问(用普通语言借书、还书等),2023/11/17,23,数据库管理员,应用程序集合,数据库管理程序,数据库,5.6.3 数据库管理系统,数据库系统组成,计算机系统,2023/1

10、1/17,24,5.6.3 数据库管理系统,数据库系统的4个特点,有统一的数据控制功能,具有较高的数据独立性,采用特定的数据模型,实现数据共享，减少数据冗余,2023/11/17,25,5.6.3 数据库管理系统,DBMS的功能和组成,元数据,学生,课程,成绩,数据结构,用户数据,数据库管理系统DBMS,数据库管理员,应用1,应用2,应用n,2023/11/17,26,数据库设计的基本步骤,需求收集和分析(需求分析阶段),使用维护数据库(运行维护阶段),设计概念结构(概念设计阶段),试验型运行(数据库实施阶段),设计逻辑结构(逻辑设计阶段),数据模型优化(逻辑设计阶段),设计物理结构(物理设计

11、阶段),阶段评价,性能预测(物理设计阶段),物理实现(数据库实施阶段),应用需求：数据处理,转换规则、DBMS功能、优化方法,应用需求、DBMS 详细特征,不满意,不满意,不满意,2023/11/17,27,实例：学生表、课程表、成绩表,学生情况基本表,2023/11/17,28,示例：课程表、成绩表,课程表,课程成绩表,注：学生表和成绩表是一对多的关系；课程表和成绩表也是一对多的关系。,2023/11/17,29,5.6.4 结构化查询语言SQL,结构化查询语言(Structured Query Language，SQL)是操纵数据库的标准语言，它包括查询、定义、操纵、控制4部分，而查询是其

12、中最重要、最常用的一个功能SQL语法非常简单，但功能非常强大，可以进行复杂的数据操作目前几乎各种数据库系统都支持SQL。,2023/11/17,30,5.6.4 结构化查询语言SQL,SQL语言使用三种表 基本表：它是数据库实际存在的表。一个基本表可以附带若干个索引表。查询表：用于存放查询结果(包括中间结果)的表。(临时表，包括结构)视图表(简称视图)：它是由基本表或者其他视图表导出来的表。它是虚表。一个视图本身没有独立存在的数据。,2023/11/17,31,5.6.4 结构化查询语言SQL,视图的作用简化查询命令；可以限定某些用户的查询范围。索引的作用能够加快给定属性值的查询。当频繁执行这

13、种查询时，作用更明显。建立和维护索引表，会增大数据更新操作的系统开销。,2023/11/17,32,5.6.4 结构化查询语言SQL,定义基本表的语法为：CREATE TABLE(列完整性约束，列完整性约束)，)数据插入表中的语法为：INSERT INTO 表名(字段名1，字段名2)VALUE(数据1，数据2，),2023/11/17,33,5.6.4 结构化查询语言SQL,删除表的语法为：DROP TABLE 表名例如：删除表Students。DROP TABLE Students修改表的语法为：ALTER TABLE ADD列完整性约束DROP|,2023/11/17,34,5.6.4 结

14、构化查询语言SQL,SQL查询语句的基本结构：SELECT 目标列表达式 FROM 表1，表2，.WHERE 条件表达式 GROUP BY 分组列名HAVING组选择条件表达式ORDER BY排序项序.例：查03级、高等数学课程的考试最高分。SELECT MAX(Grade)FROM Score WHERE(Sno LIKE03)AND(Cname=高等数学),2023/11/17,35,5.6.5 常用关系式数据库管理系统,Sybase,DB2,Oracle,MS SQL Server,Visual Foxpro,Access,2023/11/17,36,5.6.6 ODBC,开放式数据库链

15、接ODBCODBC能在不同的数据库环境中为客户机/服务器结构的客户提供访问异构数据库(如Oracle、Sybase等)接口。ODBC提供了一个开放的和标准的能访问计算机、工作站、小型机和大型机数据库的方法，使用ODBC接口的编程者可以不用深入了解所访问的数据库系统，只需知道数据库、表和有关字段即可。,2023/11/17,37,5.6.6 ODBC,ODBC基于SQL，并把它作为访问数据库的接口标准。接口提供了最大限度的相互可操作性：一个应用程序可以通过一组通用的代码访问不同的数据库管理系统。目前在市面上最流行的两种数据库接口是ODBC和JDBC。Microsoft推出的ODBC是最早的整合异

16、质数据库的数据库接口。,2023/11/17,38,5.6.7 数据库技术的应用,信息管理系统决策支持管理系统电子商务ERP/CRM,2023/11/17,39,5.6.7 数据库技术的应用,数据仓库系统的一般体系结构,即席查询,即席查询,即席查询,企业数据模型、多为数据模型,业务层,数据仓库,RDBMS,外部数据,数据仓库层,操作环境层,元数据 知识库,用户元数据,管理元数据,2023/11/17,40,5.6.7 数据库技术的应用,ERP的五个功能生产规划系统物料管理系统财务会计系统销售、分销系统企业情报管理系统,2023/11/17,41,数据挖掘的案例：“啤酒”和“尿布”,一则广为流传

17、的案例：啤酒和尿布的故事美国加州某个超市连锁店发现:在下班后前来购买婴儿尿布的顾客多数是男性，他们往往也同时购买啤酒。处理：重新布置了货架，啤酒类商品、婴儿尿布、土豆片之类的佐酒小食品、男士们日常生活用品就近布置。结果：上述几种商品的销量几乎马上成倍增长。,2023/11/17,42,习题（p136-137）,1.什么是信息，什么是数据，信息和数据的关系是怎样？7.什么是实体，实体间有哪几种联系？16.设计数据库的一般步骤是怎样的？17.什么是SQL，SQL语言使用哪几种表？,2023/11/17,43,第5章 计算机软件开发(数据库技术),主要内容：数据库系统的基本概念；数据模型；数据库管理系统；结构化查询语言SQL；常用关系式数据库管理系统；ODBC；信息系统。重点：数据模型；结构化查询语言。难点：实体与属性；范式；表、视图与索引。,2023/11/17,44,5.6.7 数据库技术的应用,ERP,