數(shù)據(jù)庫(kù)概論 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)庫(kù)概論數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介什么是信息在數(shù)學(xué)上是確定性的度量，兩次不定性之差，與隨機(jī)對(duì)立猜猜32只球隊(duì)誰(shuí)是冠軍？折半查找，猜5次，log232按奪冠概率高低劃分組，可以用更少次數(shù)找到誰(shuí)是冠軍最大熵原理當(dāng)對(duì)一個(gè)隨機(jī)事件的概率分布進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，預(yù)測(cè)應(yīng)當(dāng)滿足全部已知的條件，而對(duì)未知的情況不要做任何主觀假設(shè)。這種情況下，概率分布最均勻，熵最大，預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)最小對(duì)一個(gè)一無(wú)所知的骰子，其各面朝上的概率均為1/6；如果一個(gè)面朝上的概率為1/3，則其余五個(gè)面朝上的概率分別是2/15不要把所有的雞蛋放在一個(gè)籃子里，當(dāng)遇到不確定性時(shí)，就要保留各種可能性，將風(fēng)險(xiǎn)降到最小誰(shuí)是黑桃A？三張撲克牌，猜中黑桃A為贏當(dāng)你選定一張牌后，對(duì)方從剩余的兩張牌中打開(kāi)一張不是黑桃A的給你看，問(wèn)你此時(shí)是否應(yīng)該改變選擇？猜背面顏色三張卡片，A兩面紅色，B兩面黑色，C一面紅一面黑。隨機(jī)抽出一張，如果看到的一面是紅色，另一面也是紅色的概率是多少？思考：卡片不可能是B，是A或C的概率相同，是A則另一面是紅色，是C則另一面是黑色，所以背面是紅色的概率是1/2。對(duì)否？A1A2B1B2C1C2已知某酒鬼有90%的日子都會(huì)出去喝酒，喝酒只去固定三家酒吧。今天警察找了其中兩家酒吧都沒(méi)有找到酒鬼。

問(wèn)：酒鬼在第三家酒吧的幾率？已知某家庭有兩個(gè)孩子，其中老大是女孩。

問(wèn)：另外一個(gè)是女孩的幾率？已知某家庭有兩個(gè)孩子，其中一個(gè)是女孩。

問(wèn)：另外一個(gè)是女孩的幾率？貝葉斯定理：月暈而風(fēng)礎(chǔ)潤(rùn)而雨事件A：這水果是蘋(píng)果；事件B:這水果是圓的一座別墅在過(guò)去20年里一共發(fā)生過(guò)2次被盜，別墅的主人有一條狗，狗平均每周晚上叫3次，在盜賊入侵時(shí)狗叫的概率為0.9，問(wèn)在狗叫時(shí)發(fā)生入侵的概率是多少？律師也需要數(shù)學(xué)！肇事車(chē)顏色假設(shè)某城市80%出租車(chē)是黑色的，20%是黃色的，當(dāng)肇事車(chē)是黃色的，目擊者有80%的概率聲稱(chēng)它是黃色的；當(dāng)肇事車(chē)是黑色的，目擊者有80%的概率聲稱(chēng)它是黑色的；當(dāng)目擊者聲稱(chēng)是黃色的時(shí)，它是黃色的可能性有多大？(50%)當(dāng)目擊者聲稱(chēng)是黑色的時(shí)，它是黑色的可能性有多大？(16/17)某種疾病發(fā)病率為1/%，化驗(yàn)的準(zhǔn)確率95/%，當(dāng)化驗(yàn)結(jié)果為陽(yáng)性時(shí)，患病幾率多大？A：陽(yáng)性B：患病貝葉斯定理應(yīng)用：醫(yī)療診斷我只不過(guò)說(shuō)了一個(gè)大家都知道的事實(shí)一個(gè)島上有100個(gè)人，其中有5個(gè)紅眼睛，95個(gè)藍(lán)眼睛。這個(gè)島有三個(gè)奇怪的宗教規(guī)則他們不能照鏡子，不能看自己眼睛的顏色他們不能告訴別人對(duì)方的眼睛是什么顏色。一旦有人知道了自己是紅眼睛，他必須在當(dāng)天夜里自殺某天，有個(gè)旅行者到了這個(gè)島上。由于不知道這里的規(guī)矩，所以他在和全島人一起狂歡的時(shí)候，不留神就說(shuō)了一句話：【你們這里有紅眼睛的人?！考僭O(shè)這個(gè)島上的人足夠聰明，每個(gè)人都可以做出縝密的邏輯推理。請(qǐng)問(wèn)這個(gè)島上將會(huì)發(fā)生什么？信息級(jí)聯(lián)：依次決策的誤區(qū)集群實(shí)驗(yàn)設(shè)置：依次猜球顏色裝有3個(gè)小球的小罐，兩紅一藍(lán)（多數(shù)紅色）和兩藍(lán)一紅（多數(shù)藍(lán)色）的可能性相同，都是50%每個(gè)學(xué)生依次背向大家拿出一個(gè)球，看清顏色后放回，猜測(cè)罐中是多數(shù)紅色還是多數(shù)藍(lán)色，并向大家宣布他的猜測(cè)后面的同學(xué)看不到前面同學(xué)抓到的球的顏色，但能聽(tīng)到他的猜測(cè)結(jié)果信息是一種能量熱力學(xué)第一定律：熱功轉(zhuǎn)換開(kāi)啤酒瓶口有白氣信息是一種能量熱力學(xué)第二定律：熵增加熱寂說(shuō)，時(shí)間之矢最大熵：分子運(yùn)動(dòng)論Maxiwell精靈It’sallfrombit！1比特信息操作最少增加kBln2的熵兩次google搜索的碳排放等于燒開(kāi)1壺水S=klog百變精靈：信息面面觀信息是不確定性的消除信息是負(fù)熵

信息是有序性的度量信息是系統(tǒng)組織程度的度量信息是事物之間的差異信息是使概率分布發(fā)生變動(dòng)的東西信息是被反映的物質(zhì)屬性信息是通訊傳輸?shù)膬?nèi)容信息是人與外界相互作用過(guò)程中所交換的內(nèi)容社會(huì)熵佛渡有緣人生物熵什么是數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中客觀事物的符號(hào)表示數(shù)字、文本、聲音、圖像計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)能輸入計(jì)算機(jī)，并能為其處理的符號(hào)序列數(shù)據(jù)項(xiàng)是數(shù)據(jù)記錄中最小的、不可分的有名數(shù)據(jù)單位(姓名，性別)數(shù)據(jù)元素由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，系別…)羽毛學(xué)者信息與數(shù)據(jù)的聯(lián)系數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示，或稱(chēng)載體信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋數(shù)據(jù)是符號(hào)化的信息信息是語(yǔ)義化的數(shù)據(jù)例，一幅黑白圖象數(shù)據(jù)——黑白點(diǎn)陣信息——臉譜Data的拉丁解釋?zhuān)阂阎⑹聦?shí)數(shù)據(jù)語(yǔ)義語(yǔ)言：形式語(yǔ)義：內(nèi)涵1101081980010100x？莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：“鰷魚(yú)出游從容，是魚(yú)之樂(lè)也。”惠子曰：“子非魚(yú)，安知魚(yú)之樂(lè)？”，莊子曰：“子非我，安知我不知魚(yú)之樂(lè)？”惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固非魚(yú)也，子之不知魚(yú)之樂(lè)，全矣。”莊子曰：“請(qǐng)循其本。子曰‘女安知魚(yú)樂(lè)’云者，既已知吾知之而問(wèn)我，我知之濠上也。”如何共享數(shù)據(jù)？知識(shí)：薪火相傳“行動(dòng)的能力”，“知識(shí)就是力量”“可以輔助我們作出決策或采取行動(dòng)的有很高價(jià)值的一種信息形態(tài)”

知識(shí)管理學(xué)習(xí)型組織、知識(shí)共享悖論：教會(huì)徒弟，餓死師傅感知信息學(xué)習(xí)知識(shí)信息：剛才吃了五彩麻辣燙知識(shí)：色彩鮮艷的昆蟲(chóng)有毒大數(shù)據(jù)之矢：知識(shí)發(fā)現(xiàn)知識(shí)普惠萬(wàn)物生靈Why?：數(shù)據(jù)管理藝術(shù)的必然What?：數(shù)據(jù)模型How?：數(shù)據(jù)庫(kù)模式tripleV（veni,vidi,vici）我來(lái)、我見(jiàn)、我征服triple?：Why?What?How?提綱回溯——數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫(kù)模式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展方向資治通鑒：似曾相識(shí)燕歸來(lái)Turnpoint飄戰(zhàn)爭(zhēng)與和平悲慘世界日瓦戈醫(yī)生靜靜的頓河英雄：崢嶸歲月顯身手蕓蕓眾生：大歷史河流上泛起的小浪花信息系統(tǒng)的原始雛形結(jié)繩記事那么，數(shù)據(jù)管理的內(nèi)涵是什么？假定你要開(kāi)發(fā)一個(gè)圖書(shū)館信息管理系統(tǒng)，你首先需要搞清楚的最基本的事實(shí)是：加工對(duì)象是誰(shuí)？加工流程如何運(yùn)轉(zhuǎn)？對(duì)象：圖書(shū)、學(xué)生、管理員……操作：入庫(kù)、借閱、預(yù)約、催還…所以你的任務(wù)是：如何定義一個(gè)對(duì)象？如何實(shí)現(xiàn)一項(xiàng)操作？數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)隆重出場(chǎng)按照邏輯關(guān)系組織起來(lái)的一批數(shù)據(jù),按一定的存儲(chǔ)方法把它存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中,并在這些數(shù)據(jù)上定義了一個(gè)運(yùn)算的集合邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間存在的邏輯關(guān)系表、樹(shù)、圖、數(shù)組…物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)方式順序方式、鏈接方式…編程起點(diǎn)：聲明變量的數(shù)據(jù)類(lèi)型具有相同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)屬同一類(lèi)，同一類(lèi)數(shù)據(jù)的全體稱(chēng)為一個(gè)數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)據(jù)類(lèi)型說(shuō)明了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)分類(lèi)中的歸屬，用以限定該數(shù)據(jù)的變化范圍有何問(wèn)題？恒定與綁定的量子糾纏良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加上糟糕的代碼遠(yuǎn)勝于糟糕的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)加上良好的代碼信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的普世之道圭臬：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)＋算法＝程序孜孜以求之：數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)提供的映象（轉(zhuǎn)換）功能，使應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，使應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，使應(yīng)用程序不必改變開(kāi)發(fā)信息系統(tǒng)需要哪些數(shù)據(jù)管理功能？數(shù)據(jù)定義邏輯結(jié)構(gòu)+物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)操縱查詢：事物自身的屬性+事物之間的聯(lián)系更新：插入、刪除、修改數(shù)據(jù)約束對(duì)客觀事物的合理反映，數(shù)據(jù)一致性死亡日期不早于出生日期數(shù)據(jù)獨(dú)立性的實(shí)現(xiàn)視角：

將數(shù)據(jù)管理從應(yīng)用程序中剝離出來(lái)數(shù)據(jù)管理：信息系統(tǒng)的心臟作業(yè)層管理層決策層信息收集系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)原始信息數(shù)據(jù)決策信息形式化歸納信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理對(duì)數(shù)據(jù)的分類(lèi)、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段考察要點(diǎn)各階段的技術(shù)及應(yīng)用背景計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍外存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)管理軟件各個(gè)階段的差別體現(xiàn)誰(shuí)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)面向誰(shuí)數(shù)據(jù)與應(yīng)用的獨(dú)立性應(yīng)運(yùn)而生雛鳳清于老鳳聲數(shù)據(jù)管理征途的星辰大海人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)人工管理階段計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，如高階方程、曲線擬和等外存為順序存取設(shè)備磁帶、卡片、紙帶，沒(méi)有磁盤(pán)等直接存取設(shè)備沒(méi)有操作系統(tǒng)，沒(méi)有數(shù)據(jù)管理軟件用戶用機(jī)器指令編碼，通過(guò)紙帶機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)，程序運(yùn)行完畢后，由用戶取走紙帶和運(yùn)算結(jié)果，再讓下一用戶上機(jī)操作人工管理階段訪問(wèn)訪問(wèn)訪問(wèn)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序1程序2程序n人工管理階段的特點(diǎn)用戶完全負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理工作數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入輸出等數(shù)據(jù)完全面向特定的應(yīng)用程序每個(gè)用戶使用自己的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不保存，用完就撤走數(shù)據(jù)與程序沒(méi)有獨(dú)立性存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的改變而改變磁帶的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：廉價(jià)地存放大容量數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：順序訪問(wèn)；1%所需，100%訪問(wèn)文件系統(tǒng)階段計(jì)算機(jī)不但用于科學(xué)計(jì)算，還用于管理外存有了磁盤(pán)、磁鼓等直接存取設(shè)備直接存取設(shè)備（DASD）無(wú)須順序存取由地址直接訪問(wèn)所需記錄產(chǎn)生了操作系統(tǒng)管理和控制計(jì)算機(jī)軟硬件資源的計(jì)算機(jī)程序文件系統(tǒng)的功能文件存儲(chǔ)空間的管理目錄管理文件讀寫(xiě)管理文件保護(hù)向用戶提供操作接口文件系統(tǒng)解放了用戶對(duì)外存的訪問(wèn)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程序n文件系統(tǒng)提供了一定的物理獨(dú)立性補(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)人事科學(xué)校的文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)定義獨(dú)立性數(shù)據(jù)與程序緊密結(jié)合，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變則必須修改應(yīng)用程序數(shù)據(jù)分散管理，許多文件，許多數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)的語(yǔ)義信息只能由程序來(lái)解釋?zhuān)瑪?shù)據(jù)怎么組織，以及數(shù)據(jù)取出來(lái)之后按什么含義應(yīng)用，只有全權(quán)管理它的程序知道一個(gè)應(yīng)用若想共享另一個(gè)應(yīng)用生成的數(shù)據(jù)，必須同另一個(gè)應(yīng)用溝通，了解數(shù)據(jù)的語(yǔ)義與組織方式信息孤島信息集成文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性獨(dú)立性由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護(hù)帶來(lái)了困難，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性數(shù)據(jù)完整性難于維護(hù)性別必須是男或女員工工資不能超過(guò)其經(jīng)理每門(mén)課選修人數(shù)不能超過(guò)100…文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)操作獨(dú)立性數(shù)據(jù)查詢困難記錄之間無(wú)聯(lián)系用戶自己編程實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)查詢都重新編碼本質(zhì)困難：面對(duì)一串字符流，要從中找到目標(biāo)對(duì)象，你需要對(duì)其解析、遍歷、匹配……文件系統(tǒng)眼中的數(shù)據(jù)：字符流示例

S(SNO,SNAME,STATUS,CITY) P(PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT,CITY) J(JNO,JNAME,CITY) SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)S表示供應(yīng)商，各屬性依次為供應(yīng)商號(hào)，供應(yīng)商名，供應(yīng)商狀態(tài)值，供應(yīng)商所在城市；P表示零件，各屬性依次為零件號(hào)，零件名，零件顏色，零件重量，零件存放的城市；J表示工程，各屬性依次為工程號(hào)，工程名，工程所在城市；SPJ表示供貨關(guān)系，各屬性依次為供應(yīng)商號(hào)，零件號(hào)，工程號(hào)，供貨數(shù)量。供應(yīng)商項(xiàng)目零件供應(yīng)憶苦思甜查詢供應(yīng)紅色零件給北京的工程的供應(yīng)商姓名供應(yīng)零件數(shù)量最多的供應(yīng)商使用了三種不同零件的工程……維護(hù)約束不允許供應(yīng)不存在的零件單一工程使用零件的總數(shù)量不超過(guò)100……青銅世紀(jì)——基于文件系統(tǒng)查詢分別組織幾個(gè)文件，存儲(chǔ)各類(lèi)對(duì)象的記錄CreateFile(S,P,J,SPJ)ScanFile(P)找到紅色零件的號(hào)碼ScanFile(J)找到北京的工程的號(hào)碼ScanFile(SPJ）找到對(duì)應(yīng)以上兩號(hào)碼的SNOScanFile(S)找到對(duì)應(yīng)以上SNO的供應(yīng)商姓名adhocquery基于文件系統(tǒng)維護(hù)數(shù)據(jù)完整性如果InsertFile(SPJ)ScanFile(P)判斷欲插入的零件號(hào)是否在P中如果DeleteFile(P)ScanFile(SPJ)判斷欲刪除的零件號(hào)是否在SPJ中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段計(jì)算機(jī)管理的數(shù)據(jù)量大，關(guān)系復(fù)雜，共享性要求強(qiáng)（多種應(yīng)用、不同語(yǔ)言共享數(shù)據(jù)）外存有了大容量磁盤(pán)，光盤(pán)軟件價(jià)格上升，硬件價(jià)格下降，編制和維護(hù)軟件及應(yīng)用程序成本相對(duì)增加，其中維護(hù)的成本更高，力求降低專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)管理軟件呼之欲出斯人不出如蒼生何數(shù)據(jù)庫(kù)的上帝視角數(shù)據(jù)的本質(zhì)是什么？數(shù)據(jù)不是依賴(lài)于處理過(guò)程的附屬品，而是現(xiàn)實(shí)世界中獨(dú)立存在的對(duì)象數(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見(jiàn)，或者不見(jiàn)我就在那里不悲不喜學(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)科人事科勞資科學(xué)校的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的特點(diǎn)有了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)面向全組織，面向現(xiàn)實(shí)世界獨(dú)立性較強(qiáng)由DBMS統(tǒng)一存取，維護(hù)數(shù)據(jù)語(yǔ)義及結(jié)構(gòu)面向全組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持全企業(yè)的應(yīng)用而不是某一個(gè)應(yīng)用數(shù)據(jù)反映了客觀事物間的本質(zhì)聯(lián)系，而不是著眼于面向某個(gè)應(yīng)用，是有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)只是記錄的內(nèi)部有結(jié)構(gòu)，一個(gè)文件的記錄之間是個(gè)線性序列，記錄之間無(wú)聯(lián)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)眼中的數(shù)據(jù)：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的冗余度小，易擴(kuò)充冗余度?。簲?shù)據(jù)面向整個(gè)系統(tǒng)，而不是面向某一應(yīng)用，數(shù)據(jù)集中管理，數(shù)據(jù)共享集中管理的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省存儲(chǔ)空間，減少存取時(shí)間，避免數(shù)據(jù)之間的不相容性和不一致性易擴(kuò)充性：每個(gè)應(yīng)用選用數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)子集，只要重新選取不同子集或者加上一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，就可以滿足新的應(yīng)用要求數(shù)據(jù)庫(kù)的高數(shù)據(jù)獨(dú)立性舉措一：把數(shù)據(jù)庫(kù)定義和描述從應(yīng)用程序中分離出去舉措二：數(shù)據(jù)描述是分級(jí)的（全局邏輯、局部邏輯、存儲(chǔ)）舉措三：數(shù)據(jù)存取由系統(tǒng)管理，用戶不必考慮存取路徑等細(xì)節(jié)，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能安全性控制（Security）保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露和破壞措施：用戶標(biāo)識(shí)與鑒定，存取控制完整性控制（Integrity）數(shù)據(jù)的正確性、有效性、相容性措施：完整性約束條件定義和檢查統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能并發(fā)控制（Concurrency）