數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介2提綱回溯——數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)庫模式數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫新方向3數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段考察要點各階段的技術(shù)及應(yīng)用背景計算機(jī)應(yīng)用范圍外存儲設(shè)備數(shù)據(jù)管理軟件各個階段的差別體現(xiàn)誰管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)面向誰數(shù)據(jù)與應(yīng)用的獨立性4數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間存在的邏輯關(guān)系表、樹、圖、數(shù)組…物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在計算機(jī)內(nèi)的存儲方式順序方式、鏈接方式…課程號課程名學(xué)分先修課1001數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410031002數(shù)據(jù)庫310011003PASCAL45數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，通過系統(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)的物理獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)改變時，應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的邏輯獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時，應(yīng)用程序不必改變6數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)語義語言：形式語義：內(nèi)涵11010819800101001？莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：“鰷魚出游從容，是魚之樂也?！被葑釉唬骸白臃囚~，安知魚之樂？”，莊子曰：“子非我，安知我不知魚之樂？”惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚之樂，全矣?！鼻f子曰：“請循其本。子曰‘女安知魚樂’云者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也?！?數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段人工管理階段（50年代中期以前）文件系統(tǒng)階段（50年代后期---60年代中期）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（60年代后期開始）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)VS文件系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點8人工管理階段背景計算機(jī)主要用于科學(xué)計算數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡單，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，沒有磁盤等直接存取設(shè)備沒有操作系統(tǒng)，沒有數(shù)據(jù)管理軟件用戶用機(jī)器指令編碼，通過紙帶機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)，程序運行完畢后，由用戶取走紙帶和運算結(jié)果，再讓下一用戶上機(jī)操作9人工管理階段特點用戶完全負(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)與程序沒有獨立性程序中存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲結(jié)構(gòu)的改變而改變磁帶的特點優(yōu)點：廉價地存放大容量數(shù)據(jù)缺點：順序訪問；1%所需，100%訪問10人工管理階段訪問訪問訪問數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序1程序2程序n11文件件系系統(tǒng)統(tǒng)階階段段背景景計算算機(jī)機(jī)不不但但用用于于科科學(xué)學(xué)計計算算，，還還用用于于管管理理外存存有有了了磁磁盤盤、、磁磁鼓鼓等等直直接接存存取取設(shè)設(shè)備備直接接存存取取設(shè)設(shè)備備（（DASD））無須須順順序序存存取取由地地址址直直接接訪訪問問所所需需記記錄錄有了了專專門門管管理理數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的軟軟件件，，一一般般稱稱為為文文件件系系統(tǒng)統(tǒng)文件件存存儲儲空空間間的的管管理理目錄管管理文件讀讀寫管管理文件保保護(hù)向用戶戶提供供操作作接口口12文件系系統(tǒng)階階段特點系統(tǒng)提提供一一定的的數(shù)據(jù)據(jù)管理理功能能存取方方法（（索引引文件件、鏈鏈接文文件、、直接接存取取文件件、倒倒排文文件等等）支持對對文件件的基基本操操作（（增、、刪、、改、、查等等），，用戶戶程序序不必必考慮慮物理理細(xì)節(jié)節(jié)數(shù)據(jù)的的存取取基本本上以以記錄錄為單單位數(shù)據(jù)仍仍是面面向應(yīng)應(yīng)用的的一個數(shù)數(shù)據(jù)文文件對對應(yīng)一一個或或幾個個用戶戶程序序數(shù)據(jù)與與程序序有一一定的的獨立立性文件的的邏輯輯結(jié)構(gòu)構(gòu)與存存儲結(jié)結(jié)構(gòu)由由系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行行轉(zhuǎn)換換，數(shù)數(shù)據(jù)在在存儲儲上的的改變變不一一定反反映在在程序序上13文件系系統(tǒng)階階段數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n存取方方式程序1程序2程序n14文件系系統(tǒng)階階段數(shù)據(jù)與與程序序的獨獨立性性差文件系系統(tǒng)的的出現(xiàn)現(xiàn)并沒沒有從從根本本上改改變數(shù)數(shù)據(jù)與與程序序緊密密結(jié)合合的狀狀況，，數(shù)據(jù)據(jù)的邏邏輯結(jié)結(jié)構(gòu)改改變則則必須須修改改應(yīng)用用程序序文件系系統(tǒng)只只是解解脫了了程序序員對對物理理設(shè)備備存取取的負(fù)負(fù)擔(dān)，，它并并不理理解數(shù)數(shù)據(jù)的的語義義，只只負(fù)責(zé)責(zé)存儲儲數(shù)據(jù)的的語義義信息息只能能由程程序來來解釋釋，也也就是是說，，數(shù)據(jù)據(jù)收集集以后后怎么么組織織，以以及數(shù)數(shù)據(jù)取取出來來之后后按什什么含含義應(yīng)應(yīng)用，，只有有全權(quán)權(quán)管理理它的的程序序知道道。一個應(yīng)應(yīng)用若若想共共享另另一個個應(yīng)用用生成成的數(shù)數(shù)據(jù)，，必須須同另另一個個應(yīng)用用溝通通，了了解數(shù)數(shù)據(jù)的的語義義與組組織方方式15文件系系統(tǒng)階階段數(shù)據(jù)的的共享享性差差，冗冗余度度大數(shù)據(jù)面面向應(yīng)應(yīng)用即使不不同應(yīng)應(yīng)用程程序所所需要要的數(shù)數(shù)據(jù)有有部分分相同同時，，也必必須建建立各各自的的文件件，而而不能能共享享相同同的數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)孤孤立數(shù)據(jù)分分散管管理，，許多多文件件，許許多數(shù)數(shù)據(jù)格格式數(shù)據(jù)的的不一一致性性由于數(shù)數(shù)據(jù)存存在很很多副副本，，給數(shù)數(shù)據(jù)的的修改改與維維護(hù)帶帶來了了困難難，容容易造造成數(shù)數(shù)據(jù)的的不一一致性性16文件系系統(tǒng)階階段補(bǔ)貼系別姓名學(xué)號勞資科住址系別性別姓名學(xué)號房產(chǎn)科學(xué)位學(xué)分系別姓名學(xué)號學(xué)籍科學(xué)位出身年齡系別性別姓名學(xué)號人事科17文件系系統(tǒng)階階段數(shù)據(jù)查查詢困困難記錄之之間無無聯(lián)系系應(yīng)用自自己編編程實實現(xiàn)對每個個查詢詢都重重新編編碼數(shù)據(jù)完完整性性難于于保證證18數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)階段段背景計算機(jī)機(jī)管理理的數(shù)數(shù)據(jù)量量大，，關(guān)系系復(fù)雜雜，共共享性性要求求強(qiáng)（（多種種應(yīng)用用、不不同語語言共共享數(shù)數(shù)據(jù)））外存有有了大大容量量磁盤盤，光光盤軟件價價格上上升，，硬件件價格格下降降，編編制和和維護(hù)護(hù)軟件件及應(yīng)應(yīng)用程程序成成本相相對增增加，，其中中維護(hù)護(hù)的成成本更更高，，力求求降低低19數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)階段段特點有了數(shù)數(shù)據(jù)庫庫管理理系統(tǒng)統(tǒng)面向全全組織織，面面向現(xiàn)現(xiàn)實世世界獨立性性較強(qiáng)強(qiáng)由DBMS統(tǒng)一存存取，，維護(hù)護(hù)數(shù)據(jù)據(jù)語義義及結(jié)結(jié)構(gòu)20數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)階段段數(shù)據(jù)庫庫觀點點數(shù)據(jù)不不是依依賴于于處理理過程程的附附屬品品，而而是現(xiàn)現(xiàn)實世世界中中獨立立存在在的對對象數(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n21示例S(SNO,SNAME,STATUS,CITY)P(PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT,CITY)J(JNO,JNAME,CITY)SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)S表示供供應(yīng)商商，它它的各各屬性性依次次為供供應(yīng)商商號，，供應(yīng)應(yīng)商名名，供供應(yīng)商商狀態(tài)態(tài)值，，供應(yīng)應(yīng)商所所在城城市；；P表示零零件，，它的的各屬屬性依依次為為零件件號，，零件件名，，零件件顏色色，零零件重重量，，零件件存放放的城城市；；J表示工工程，，它的的各屬屬性依依次為為工程程號，，工程程名，，工程程所在在城市市；SPJ表示供供貨關(guān)關(guān)系，，它的的各屬屬性依依次為為供應(yīng)應(yīng)商號號，零零件號號，工工程號號，供供貨數(shù)數(shù)量。。供應(yīng)商項目零件供應(yīng)22示例查詢“北京京的所所有工工程””“供應(yīng)應(yīng)紅色色零件件給北北京的的工程程的供供應(yīng)商商”維護(hù)“不允允許供供應(yīng)不不存在在的零零件””23示例——基于文文件系系統(tǒng)文件系系統(tǒng)如如何來來組織織？分別組組織幾幾個文文件，，存儲儲各類類對象象的記記錄系統(tǒng)不不支持持文件件間的的聯(lián)系系，由由應(yīng)用用程序序負(fù)責(zé)責(zé)查詢詢表達(dá)達(dá)及數(shù)數(shù)據(jù)的的維護(hù)護(hù)24示例——基于數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)（關(guān)關(guān)系））數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)一按按表結(jié)結(jié)構(gòu)存存放，，設(shè)為為S，P，J，SPJ查詢：：只需需提查查詢要要求，，由系系統(tǒng)完完成查查詢過過程SELECTSNOFROMP,J,SPJWHERESPJ.JNO=J.JNOANDSPJ.PNO=P.PNOANDJ.CITY=““BEIJING”ANDP.COLOR=““RED””維護(hù)：：應(yīng)用用提出出完整整性約約束，，系統(tǒng)統(tǒng)自動動檢查查CREATETABLESPJ(………,FOREIGNKEY(PNO)REFERENCESP(PNO),…………)25數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)vs文件系系統(tǒng)文件系系統(tǒng)的的弱點點記錄之之間無無聯(lián)系系難于維維護(hù)數(shù)數(shù)據(jù)的的完整整性數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)的用用武之之地有查詢詢整體數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)化化效率兩兩面觀觀運行效效率開發(fā)效效率26數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)vs文件系系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用應(yīng)用文件系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)管理應(yīng)用數(shù)據(jù)管理27軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢機(jī)器語言405060708090高級語言操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)工具軟件芯片軟件的發(fā)展史28軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢軟件開開發(fā)正正由編碼向集成轉(zhuǎn)變編碼集成19701990201029軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢機(jī)器與與匯編編語言言1950編譯語語言1960子程序序數(shù)據(jù)庫庫服務(wù)務(wù)1985特定域域?qū)ο笙髱?990預(yù)定義義的結(jié)結(jié)構(gòu)及及解決決方案案商用對對象庫庫2000域標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，組組件子程序序服務(wù)30軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢軟件演演變?yōu)闉榉?wù)務(wù)ASP（應(yīng)用服服務(wù)供供應(yīng)商商）一般指指通過過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)給企企業(yè)提提供租租賃式式應(yīng)用用軟件件的服服務(wù)，，通過過這些些應(yīng)用用軟件件，企企業(yè)只只需支支付少少量成成本就就可進(jìn)進(jìn)行數(shù)數(shù)字化化管理理，并并獲得得ASP專業(yè)人人士的的外部部支援援ASP是給企企業(yè)提提