1.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論-概述

1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論An Introduction to Database Systems第一章 緒論第1章 緒論 重點(diǎn)：牢固掌握概念模型的基本概念及其主要建模方法ER方法；掌握關(guān)系數(shù)據(jù)模型的相關(guān)概念、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級(jí)模式和兩層映像的體系結(jié)構(gòu)；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性等；難點(diǎn)：本章的難點(diǎn)是需要掌握數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域大量的基本概念。數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)也是本章的難點(diǎn)。第1章 緒論 內(nèi)容概述闡述數(shù)據(jù)庫的基本概念，介紹數(shù)據(jù)管理技術(shù)的進(jìn)展情況、數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的背景，數(shù)據(jù)模型的基本概念、組成要素和主要的數(shù)據(jù)模型，概念模型的基本概念及ER方法，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的3級(jí)模式結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成。本章目

2、標(biāo)本章講解的數(shù)據(jù)庫基本概念和基本知識(shí)學(xué)習(xí)本章的目的在于了解基本知識(shí)，掌握基本概念，為以后的學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的基礎(chǔ)。第一章 緒論1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述1.2 數(shù)據(jù)模型1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成1.5 小結(jié)1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)據(jù)庫的地位數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用向各行各

3、業(yè)的滲透。數(shù)據(jù)庫的建設(shè)規(guī)模、數(shù)據(jù)庫信息量的大小和使用頻度已成為衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志。1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.2 四個(gè)基本概念數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(Data)是數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本對(duì)象數(shù)據(jù)的定義描述事物的符號(hào)記錄組成數(shù)據(jù)的符號(hào)種類數(shù)字、字符串、日期、邏輯值、文本、圖形、圖象、聲音數(shù)據(jù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)與其語義是不可分的數(shù)據(jù)舉例學(xué)生檔案中的學(xué)生記錄(李明，男，1972，江蘇，計(jì)算機(jī)系，1990)數(shù)據(jù)的形式不能完全表達(dá)其內(nèi)容數(shù)據(jù)的解釋語義：學(xué)生姓名、性別、出生年份、籍貫、所在系

4、別、入學(xué)時(shí)間解釋：李明是個(gè)大學(xué)生，1972年出生，男，江蘇人，1990年考入計(jì)算機(jī)系二、數(shù)據(jù)庫人們收集并抽取出一個(gè)應(yīng)用所需要的大量數(shù)據(jù)之后，應(yīng)將其保存起來以供進(jìn)一步加工處理，進(jìn)一步抽取有用信息。數(shù)據(jù)庫(續(xù))數(shù)據(jù)庫(續(xù))數(shù)據(jù)庫的定義數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(續(xù))數(shù)據(jù)庫的特征數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲(chǔ)存可為各種用戶共享冗余度較小數(shù)據(jù)獨(dú)立性較高易擴(kuò)展三、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)什么是DBMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，簡稱DBMS）是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。DBMS的用途科學(xué)

5、地組織和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(續(xù))DBMS的主要功能數(shù)據(jù)定義功能:提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)，用于定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象。數(shù)據(jù)操縱功能:提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)， 用于操縱數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的基本操作(查詢、插入、刪除和修改)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(續(xù))DBMS的主要功能(續(xù))數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理:保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能:提供實(shí)用程序，完成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載，數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲(chǔ)，介質(zhì)故障恢復(fù)，數(shù)據(jù)庫的重組織和性能監(jiān)視等四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，簡稱DBS）是指在計(jì)算機(jī)系

6、統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成。在不引起混淆的情況下常常把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員構(gòu)成。 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具 操作系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理員 用戶 用戶 用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)構(gòu)成硬件平臺(tái)基礎(chǔ)軟件平臺(tái)軟件基礎(chǔ)構(gòu)架平臺(tái)應(yīng)用軟件平臺(tái)軟件產(chǎn)品協(xié)同軟件辦公軟件 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 操作系統(tǒng)中間件應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)庫在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置1.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 1.1.1 數(shù)據(jù)庫的地位 1.1.2 四個(gè)基本概念 1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.3 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展什么是數(shù)據(jù)管理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和

7、維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理的中心問題。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程人工管理階段(40年代中-50年代中)文件系統(tǒng)階段(50年代末-60年代中)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(60年代末-現(xiàn)在)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展(續(xù))數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)力應(yīng)用需求的推動(dòng)計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段背景應(yīng)用背景科學(xué)計(jì)算科學(xué)計(jì)算、管理大規(guī)模管理硬件背景無直接存取存儲(chǔ)設(shè)備磁盤、磁鼓大容量磁盤軟件背景無操作系統(tǒng)有文件系統(tǒng)有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理方式批處理聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理，批處理聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理，分布處理，批處理特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者用戶(程序員)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)面向的對(duì)象某一應(yīng)用程序某一應(yīng)用現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的共享程

8、度無共享，冗余度極大共享性差，冗余度大共享性高，冗余度小數(shù)據(jù)的獨(dú)立性不獨(dú)立， 完全依賴于程序獨(dú)立性差具有高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化無結(jié)構(gòu)記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)，整體無結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)化，用數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)控制能力應(yīng)用程序自己控制應(yīng)用程序自己控制由DBMS提供數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復(fù)能力一、人工管理時(shí)期40年代中-50年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算硬件水平無直接存取存儲(chǔ)設(shè)備軟件水平?jīng)]有操作系統(tǒng)處理方式批處理人工管理(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)不保存。數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序不獨(dú)立數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu)數(shù)

9、據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(人工管理)訪問訪問訪問數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序1程序2程序n二、文件系統(tǒng)時(shí)期50年代末-60年代中產(chǎn)生的背景應(yīng)用需求科學(xué)計(jì)算、管理硬件水平磁盤、磁鼓軟件水平有文件系統(tǒng)處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理、批處理文件系統(tǒng)(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存 “按文件名訪問，按記錄存取”數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：某一應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：獨(dú)立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) 改變必須修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(文件系統(tǒng))數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n存取方式程序1程序2程

10、序n補(bǔ)貼系別姓名學(xué)號(hào)勞資科住址系別性別姓名學(xué)號(hào)房產(chǎn)科學(xué)位學(xué)分系別姓名學(xué)號(hào)學(xué)籍科學(xué)位出身年齡系別性別姓名學(xué)號(hào)人事科文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)是靠程序定義和解釋的。數(shù)據(jù)一般是定長的。可以間接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變長要求，但訪問相應(yīng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序復(fù)雜了。文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的最小存取單位是記錄。阿波羅登月計(jì)劃阿波羅飛船登月計(jì)劃的需求協(xié)調(diào)分散在全球制造的200萬個(gè)阿波羅飛船零部件的生產(chǎn)進(jìn)度用文件系統(tǒng)開發(fā)了一個(gè)零部件生產(chǎn)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)雖然可以工作，但由于文件系統(tǒng)分散管理的弱點(diǎn)，效率極低，60%是冗余數(shù)據(jù)，維護(hù)十分困難。該系統(tǒng)曾一度成為實(shí)現(xiàn)阿波羅計(jì)劃的重大障礙之一各國計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)界和工業(yè)界紛

11、紛開展研究數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)模型研究與實(shí)現(xiàn)的探索成果是出現(xiàn)了一種全新的高效的數(shù)據(jù)管理技術(shù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)期60年代末以來產(chǎn)生的背景應(yīng)用背景大規(guī)模管理硬件背景大容量磁盤軟件背景有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)處理方式聯(lián)機(jī)實(shí)時(shí)處理,分布處理,批處理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(續(xù))特點(diǎn)數(shù)據(jù)的管理者：DBMS數(shù)據(jù)面向的對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的共享程度：共享性高數(shù)據(jù)的獨(dú)立性：高度的物理獨(dú)立性和一定的 邏輯獨(dú)立性數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：整體結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)控制能力：由DBMS統(tǒng)一管理和控制應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系(數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))DBMS數(shù)據(jù)1統(tǒng)一存取數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序2程序1程序n學(xué)號(hào)姓名性別系別年齡住址出身學(xué)位學(xué)分補(bǔ)貼學(xué)籍科房產(chǎn)科人事科勞資科數(shù)據(jù)的高共享性的好處降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲(chǔ)空間避免數(shù)據(jù)間的不一致性使系統(tǒng)易于擴(kuò)充數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性物理獨(dú)立性指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變了，應(yīng)用程序不用改變。數(shù)據(jù)獨(dú)立性(續(xù))邏輯獨(dú)立性指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一。數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋。數(shù)據(jù)可以變長。數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)。DBMS對(duì)數(shù)據(jù)的控制功能數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)使每個(gè)用戶只能按