數(shù)據庫系統(tǒng)概論概論

第一章數(shù)據庫系統(tǒng)概論了解數(shù)據庫是什么為什么使用數(shù)據庫掌握數(shù)據庫系統(tǒng)組成學習數(shù)據庫的基本元素知曉數(shù)據庫管理系統(tǒng)目標理解數(shù)據庫DBMS類型與功能了解個人數(shù)據庫與企業(yè)數(shù)據庫區(qū)別

掌握Access數(shù)據庫應用【學習目標】一、什么是數(shù)據庫?1.1數(shù)據庫概念數(shù)據庫——是一種依照特定數(shù)據模型組織、存儲和管理數(shù)據的文件，數(shù)據庫文件一般存放在輔助存儲器以便長久保存。數(shù)據庫具有如下特點：數(shù)據不重復存放提供給多種應用程序訪問

數(shù)據結構獨立于使用它的應用程序對數(shù)據增、刪、改、檢索由統(tǒng)一軟件進行管理和控制高校信息化管理數(shù)據庫應用實例二、為什么需要數(shù)據庫?

數(shù)據庫提供了幫助用戶組織、存儲、管理數(shù)據的技術手段，它是信息系統(tǒng)重要組成部分。幾乎所有軟件都使用數(shù)據庫處理信息數(shù)據。數(shù)據庫技術是現(xiàn)代信息技術的核心技術，成千上萬用戶使用數(shù)據庫系統(tǒng)。數(shù)據庫給用戶帶來許多好處：實現(xiàn)數(shù)據資源的充分共享減少存儲數(shù)據的冗余度，節(jié)省數(shù)據的存儲空間容易實現(xiàn)數(shù)據信息的查找、統(tǒng)計及分析等處理幫助用戶使用軟件工具更好地管理數(shù)據三、什么是數(shù)據模型數(shù)據模型是指描述事物對象的數(shù)據組成、數(shù)據關系、數(shù)據約束的抽象結構及其說明。1）數(shù)據結構:用于描述事物對象的靜態(tài)特征，包括事物對象的數(shù)據組成、數(shù)據類型、數(shù)據性質及數(shù)據之間的聯(lián)系等。2）數(shù)據操作:用于描述事物對象的動態(tài)特征，包括數(shù)據的插入、修改、刪除和查詢等訪問操作。3）數(shù)據約束：用于描述數(shù)據結構中數(shù)據之間的語義聯(lián)系、數(shù)據之間的制約和依存關系，以及數(shù)據動態(tài)變化的規(guī)則。數(shù)據模型數(shù)據約束數(shù)據操作數(shù)據結構四、數(shù)據庫模型數(shù)據庫模型是指定義數(shù)據庫的數(shù)據模型。數(shù)據庫典型數(shù)據模型：層次數(shù)據模型網狀數(shù)據模型關系數(shù)據模型其它數(shù)據模型（如對象數(shù)據模型、鍵值對數(shù)據模型、列式數(shù)據模型。。。）1.層次數(shù)據模型層次數(shù)據模型思想：采用“樹”結構來組織、存儲和管理數(shù)據。“高等教育系統(tǒng)”層次數(shù)據模型2.網狀數(shù)據模型網狀數(shù)據模型思想：采用“網狀圖”結構組織、存儲和管理數(shù)據?！案叩冉逃到y(tǒng)”網狀數(shù)據模型3.關系數(shù)據模型關系數(shù)據模型思想：采用“二維表”結構組織、存儲和管理數(shù)據?！罢n程目錄系統(tǒng)”關系數(shù)據模型問題：在關系數(shù)據模型中，用戶如何查詢總體數(shù)據？采用結構化查詢語言（StructureQueryLanguage，SQL）對關系模型中的基本表進行關聯(lián)數(shù)據訪問，實現(xiàn)數(shù)據整合查看。課程計劃查詢的SQL操作語句：SELECTCourseID,CourseName,TeacherName,TermFROMCOURSE,TEACHER,CATALOGWHERETEACHER.TeacherID=CATALOG.TeacherIDANDCOURSE.CourseID=CATALOG.CourseID五、數(shù)據庫系統(tǒng)組成數(shù)據庫系統(tǒng)包括：用戶、數(shù)據庫應用程序、數(shù)據庫管理系統(tǒng)和數(shù)據庫四個組成要素。1.數(shù)據庫數(shù)據庫(Database)是一種依照特定模型組織、存儲和管理數(shù)據的數(shù)據結構。在數(shù)據庫中，不僅存放了數(shù)據，而且還存放了數(shù)據與數(shù)據之間的關系。系號系名電話學號姓名性別所屬系課號課名…關系數(shù)據庫表表表關系一個數(shù)據庫系統(tǒng)(DatabaseSystem)中通常有多個數(shù)據庫，每個庫由多個數(shù)據表（Table）組成。

用戶表

系統(tǒng)表

視圖

索引

約束

觸發(fā)器

存儲過程數(shù)據庫內部元素用戶表：用戶在數(shù)據庫中創(chuàng)建的數(shù)據庫表系統(tǒng)表：數(shù)據庫中系統(tǒng)自帶的數(shù)據庫表視圖：數(shù)據庫中用于對數(shù)據進行查詢的虛擬表索引：數(shù)據庫中用于加快數(shù)據查詢的索引項約束：數(shù)據庫中對數(shù)據、數(shù)據關系施加的規(guī)則存儲過程：數(shù)據庫內部完成特定功能處理的程序觸發(fā)器：數(shù)據庫內部因數(shù)據變化自動執(zhí)行的一類存儲過程SQLServer數(shù)據庫內部元素實例展示：SQLServer數(shù)據庫內部元素元數(shù)據示例元數(shù)據——是一種專門描述數(shù)據庫結構的數(shù)據。元數(shù)據是放在數(shù)據庫的系統(tǒng)表內數(shù)據庫管理系統(tǒng)（DatabaseManageSystem，DBMS

）——是一種專門用來創(chuàng)建數(shù)據庫、管理數(shù)據庫、維護數(shù)據庫，并提供對數(shù)據庫訪問的系統(tǒng)軟件。2.數(shù)據庫管理系統(tǒng)用戶數(shù)據元數(shù)據DBMS系統(tǒng)層次結構數(shù)據庫管理系統(tǒng)（DBMS）主要功能：

創(chuàng)建數(shù)據庫和表創(chuàng)建支持結構,如索引等讀取數(shù)據庫數(shù)據修改數(shù)據庫數(shù)據

維護數(shù)據庫結構執(zhí)行規(guī)則并發(fā)控制提供安全性執(zhí)行備份和恢復3.數(shù)據庫應用程序數(shù)據庫應用程序是一種在DBMS支持下進行用戶數(shù)據處理的應用程序。數(shù)據庫應用程序需實現(xiàn)如下功能:創(chuàng)建并處理表單處理用戶查詢創(chuàng)建并處理報表執(zhí)行應用邏輯控制其它應用程序1)創(chuàng)建并處理表單用戶注冊表單查詢學習軟件2)處理用戶查詢3)創(chuàng)建并處理報表月報表4.數(shù)據庫用戶數(shù)據庫用戶（Users）是指數(shù)據庫系統(tǒng)的使用人員。問題：如何理解元數(shù)據、數(shù)據庫、數(shù)據庫管理系統(tǒng)、數(shù)據庫系統(tǒng)概念數(shù)據庫系統(tǒng)有哪幾個部分組成？處理應用表單數(shù)據輸入是數(shù)據庫管理系統(tǒng)的功能嗎？一、數(shù)據管理技術演化1.2數(shù)據庫技術發(fā)展1.人工管理階段(20世紀40年代中--50年代中)應用需求:科學計算硬件背景:紙帶打孔輸入/輸出軟件背景:沒有操作系統(tǒng)數(shù)據管理：人工管理數(shù)據庫的發(fā)展歷史其實就是數(shù)據管理的發(fā)展歷史，它起源于上個世紀計算機應用初期，其發(fā)展經歷如下三個階段。應用程序與數(shù)據之間關系：數(shù)據的管理者：用戶（程序員）數(shù)據面向的對象：某一應用程序數(shù)據的共享程度：無共享、冗余度極大數(shù)據的獨立性：不獨立，完全依賴于程序數(shù)據的結構化：無結構數(shù)據控制能力：應用程序自己控制人工管理階段特點：2.文件系統(tǒng)階段(20世紀50年代末--60年代中)應用需求： 科學計算、信息管理硬件背景： 磁帶、磁鼓、磁盤軟件背景： 操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)數(shù)據管理：文件方式組織數(shù)據以文件方式組織管理數(shù)據，并對應用程序提供存取訪問接口數(shù)據的管理者：文件系統(tǒng)數(shù)據面向的對象：某一應用程序數(shù)據的共享程度：共享性差、冗余度大數(shù)據的結構化：記錄內有結構,整體無結構數(shù)據的獨立性：獨立性差，數(shù)據的邏輯結構改變必須修改應用程序數(shù)據控制能力：應用程序自己控制文件系統(tǒng)管理階段特點：3.數(shù)據庫系統(tǒng)階段(20世紀60年代末--現(xiàn)在)應用背景： 大規(guī)模數(shù)據管理硬件背景： 大容量磁盤、磁盤陣列軟件背景： 操作系統(tǒng)、數(shù)據庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據管理：數(shù)據庫管理系統(tǒng)組織、存儲及訪問數(shù)據DatabaseManagementSystem數(shù)據庫管理系統(tǒng)數(shù)據庫管理階段數(shù)據結構化數(shù)據的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據獨立性高數(shù)據由DBMS統(tǒng)一管理和控制數(shù)據庫管理階段特點：二、數(shù)據庫發(fā)展重要事件1951：Univac系統(tǒng)使用磁帶和穿孔卡片作為數(shù)據存儲。1956：IBM公司在其Model305RAMAC中第一次引入了磁盤驅動器。1961：通用電氣(GE)公司的CharlesBachman開發(fā)了第一個數(shù)據庫管理系統(tǒng)——IDS，采用網狀數(shù)據模型。1970：E.F.Codd發(fā)明了關系模型數(shù)據庫。1973：由JohnJ.Cullinane領導Cullinane公司開發(fā)了IDMS——一個針對IBM主機的層次數(shù)據模型DBMS。

1974年，IBM的RayBoyce和DonChamberlin提出SQL(StructuredQueryLanguage)語言。1976：Honeywell公司推出了MulticsRelationalDataStore——第一個商用關系數(shù)據庫產品。1979：Oracle公司引入了第一個商用SQL關系數(shù)據庫管理系統(tǒng)。1983：IBM推出了DB2數(shù)據庫產品。1985：為Procter&Gamble系統(tǒng)設計的第一個商務智能系統(tǒng)產生。1991：BillInmon（比爾.恩門）提出了構建數(shù)據倉庫。三、數(shù)據庫技術發(fā)展趨勢數(shù)據庫規(guī)模朝兩頭分化發(fā)展，大數(shù)據庫系統(tǒng)越來越大，小數(shù)據庫系統(tǒng)越來越小。數(shù)據庫行數(shù)據訪問到列數(shù)據訪問。結構化數(shù)據庫到半結構化XML數(shù)據庫。數(shù)據庫系統(tǒng)、數(shù)據倉庫、商業(yè)智能數(shù)據分析、大數(shù)據處理。

通用數(shù)據庫、實時數(shù)據庫、多媒體數(shù)據庫、空間數(shù)據庫、分布式數(shù)據庫、并行數(shù)據庫。。。問題：數(shù)據文件與數(shù)據庫之間的區(qū)別是什么？

應用程序可以直接管理數(shù)據庫中數(shù)據嗎?一、數(shù)據庫應用系統(tǒng)類型1.3數(shù)據庫應用系統(tǒng)1.業(yè)務處理系統(tǒng)業(yè)務處理系統(tǒng)(TransactionProcessSystem,TPS)是運用數(shù)據庫應用程序對機構業(yè)務活動（如訂購、銷售、支付、出貨、核算等）信息進行記錄、計算、檢索、匯總、統(tǒng)計等數(shù)據處理，為機構操作層面提供基本業(yè)務服務，提高業(yè)務處理效率的信息系統(tǒng)。商業(yè)終端銷售系統(tǒng)航空機票訂票系統(tǒng)酒店系統(tǒng)…2.管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（ManageInformationSystem，MIS）是一種以機構信息管理為主導，利用計算機軟硬件、網絡通信等IT技術，對機構業(yè)務進行整體信息化管理，以達到提高機構工作效率和服務價值，并支持機構職能與運營管理的信息系統(tǒng)。人力資源管理信息系統(tǒng)企業(yè)CRM系統(tǒng)企業(yè)ERP系統(tǒng)學籍管理信息系統(tǒng)…3.決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)（DecisionSupportSystem）是以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為基礎，以計算機技術、數(shù)據庫技術、仿真技術和信息技術為手段，為解決特定領域問題，為決策者提供信息服務的信息系統(tǒng)。證券分析與輔助決策信息系統(tǒng)電力市場電價預測信息系統(tǒng)電信營銷決策支持系統(tǒng)礦井救災決策支持系統(tǒng)…二、數(shù)據庫系統(tǒng)應用結構1.單機結構特點:

在單機結構系統(tǒng)中，整個數(shù)據庫系統(tǒng)都裝在一臺計算機上，由一個用戶進行訪問操作，數(shù)據不能共享，數(shù)據冗余度大。2.集中式結構特點:

數(shù)據庫系統(tǒng)的應用程序、DBMS、數(shù)據，都放在同一主機上，所有的處理任務由主機完成，多個用戶可同時并發(fā)地存取數(shù)據，能夠共享數(shù)據。優(yōu)缺點:

結構簡單，易于維護，但是當終端用戶增加到一定數(shù)量后，數(shù)據的存取將會成為瓶頸問題，使系統(tǒng)的性能大大地降低。3.客戶/服務器結構優(yōu)缺點:在這種系統(tǒng)中，用戶將數(shù)據傳送到服務器進行處理。服務器將結果返回給用戶，提高了系統(tǒng)的性能和負載能力，但可能帶來網絡上數(shù)據傳數(shù)量過大。特點:在網絡中將某個結點的計算機專門用于執(zhí)行DBMS核心功能，稱為數(shù)據庫服務器；其他結點上的計算機安裝DBMS外圍應用開發(fā)工具和應用程序，稱為客戶機。這種把DBMS和應用程序分開的結構就是客戶/服務器數(shù)據庫系統(tǒng)。

服務進程客戶端程序4.分布式結構優(yōu)缺點:適應了地理上分布的企業(yè)、團體等組織對數(shù)據庫的需求，但給數(shù)據的處理和維護帶來困難。特點：數(shù)據庫中的數(shù)據在邏輯上是一個整體，但物理分布在計算機網絡的不同結點上，每個結點上的主機又連接多個用戶。網絡中的每一個結點都可以獨立地處理數(shù)據，執(zhí)行全局應用。

三、數(shù)據庫應用系統(tǒng)開發(fā)階段1.系統(tǒng)需求分析系統(tǒng)分析人員與用戶交流，按照軟件工程方法獲取系統(tǒng)數(shù)據需求信息，并采用模型定義系統(tǒng)數(shù)據組成，及其數(shù)據字典。2.系統(tǒng)數(shù)據架構設計系統(tǒng)架構設計人員根據系統(tǒng)功能和性能需求，對系統(tǒng)數(shù)據架構模型進行設計，包括系統(tǒng)數(shù)據概念模型、系統(tǒng)數(shù)據邏輯模型和系統(tǒng)數(shù)據物理模型。3.系統(tǒng)數(shù)據庫實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據庫開發(fā)人員根據系統(tǒng)設計方案，對系統(tǒng)數(shù)據庫進行部署和模型實現(xiàn)，包括系統(tǒng)數(shù)據庫創(chuàng)建、數(shù)據表創(chuàng)建、索引和約束等對象創(chuàng)建。4.系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試人員將測試數(shù)據上載到數(shù)據庫中，對數(shù)據庫對象進行測試操作訪問，實現(xiàn)數(shù)據庫功能和性能測試。5.系統(tǒng)運行與維護系統(tǒng)運維人員在系統(tǒng)投入運行過程中，對系統(tǒng)數(shù)據庫進行定期維護和優(yōu)化，以保證數(shù)據庫系統(tǒng)正常地、高效地運行。問題：圖書管理系統(tǒng)是哪類數(shù)據庫應用系統(tǒng)？數(shù)據庫系統(tǒng)應用結構有哪些?各有什么特點?

數(shù)據庫系統(tǒng)測試的目的是什么？1.4典型數(shù)據庫管理系統(tǒng)ACCESS——微軟公司推出的桌面數(shù)據庫管理系統(tǒng)SQLSERVER——微軟公司推出的商用數(shù)據庫管理系統(tǒng)

ORACLE——甲骨文公司推出的企業(yè)級數(shù)據庫管理系統(tǒng)

IBMDB2——IBM公司推出的企業(yè)級數(shù)據庫管理系統(tǒng)

Sybase

ASE——Sybase公司推出的企業(yè)級數(shù)據庫管理系統(tǒng)MySql——開源的數(shù)據庫管理系統(tǒng)。。。。。一、典型數(shù)據庫管理系統(tǒng)集中DBMS——數(shù)據庫集中在單一物理機器中分布DBMS——數(shù)據庫可分布在不同位置物理機器3.按系統(tǒng)部署分類單用戶DBMS——僅支持單用戶訪問多用戶DBMS——可支持多用戶并行訪問2.按用戶數(shù)分類通用DBMS——支持多種領域數(shù)據庫應用專用DBMS——支持專用領域數(shù)據庫應用1.按用途分類二、數(shù)據庫管理系統(tǒng)分類個人DBMS——適用于單個用戶的信息管理應用

企業(yè)DBMS——適用于大型的企業(yè)級應用4.按使用場景分類實例分析：1.MicrosoftSQLServer2012數(shù)據庫管理系統(tǒng)屬于哪類DBMS？2.SybaseSQLAnywhere12數(shù)據庫管理系統(tǒng)屬于哪類DBMS？3.MicrosoftAccess2013數(shù)據庫管理系統(tǒng)屬于哪類DBMS？4.SQLite3數(shù)據庫管理系統(tǒng)屬于哪類DBMS？三、個人數(shù)據庫系統(tǒng)與企業(yè)級數(shù)據庫系統(tǒng)比較1.個人數(shù)據庫系統(tǒng)個人數(shù)據庫主要運用在少量數(shù)據處理、單用戶使用的場景。2.企業(yè)級數(shù)據庫系統(tǒng)企業(yè)級數(shù)據庫主要運用在大量數(shù)據處理、多用戶使用的場景。數(shù)百個數(shù)據庫表上百萬行數(shù)據/表數(shù)千計并發(fā)用戶問題：個人數(shù)據庫系統(tǒng)和企業(yè)級數(shù)據庫系統(tǒng)的區(qū)別是什么？一、Access數(shù)據庫軟件介紹1.5MicrosoftAccess項目實踐——數(shù)據庫單表關系操作桌面?zhèn)€人數(shù)據庫管理系統(tǒng)作為Office辦公軟件套件之一MicrosoftOffice辦公軟件二、Access數(shù)據庫創(chuàng)建三、Access數(shù)據庫表創(chuàng)建四、數(shù)據庫實踐項目案例本節(jié)結合一個“成績管理系統(tǒng)”項目案例來學習MicrosoftAccess關系數(shù)據庫管理系統(tǒng)基本操作和應用。在本項目案例中，將學生成績數(shù)據庫名稱定義為Evaluate。在該數(shù)據庫中，包含學生表（Student）、課程表（Course）、教師表（Teacher）、成績表（Grade）。字段名稱字段編碼數(shù)據類型字段大小必填字段是否主鍵學號StudentID文本12是是姓名StudentName文本10是否性別StudentGender文本2否否出生日期BirthDay日期/時間短日期否否專業(yè)Major文本30否否手機號StudentPhone文本11否否表1-1學生表（Student）表1-2課程表（Course）字段名稱字段編碼數(shù)據類型字段大小必填字段是否主鍵課程編號CourseID文本3是是課程名稱CourseName文本20是否課程類別CourseType文本10否否學分CourseCredit數(shù)字短整型否否學時CoursePeriod數(shù)字短整型否否考核方式TestMethod文本10否否表1-3教師表（Teacher）字段名稱字段編碼數(shù)據類型字段大小必填字段是否主鍵教師編號TeacherID文本3是是姓名TeacherName文本10是否性別T