數(shù)據(jù)庫技術(shù)課件

0導(dǎo)言計算機(jī)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容與目的10/22/2024110.1計算機(jī)發(fā)展的二維性運(yùn)算速度

1、從芯片或集成電路規(guī)模（0.28到0.26到0.22)、

2、從結(jié)構(gòu)(精簡指令結(jié)構(gòu)、總線布局）

3、從軟件（包括數(shù)據(jù)庫）

4、從界面

存儲空間

1、外存

2、內(nèi)存

3、存儲器本身的速度10/22/202422計算機(jī)的領(lǐng)域系統(tǒng)結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫界面技術(shù)編譯系統(tǒng)計算機(jī)語言計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)10/22/2024330.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)研究的內(nèi)容與應(yīng)用是軟件領(lǐng)域的一個重要分支；主要研究如何存儲、使用和管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫技術(shù)的理論基礎(chǔ)：三位圖靈獎得主：C.W.Bachman,E.F.Codd,J.Gray應(yīng)用：是所有信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如MIS(managementinformationsystem)OIS(officeinformationsystem)CAD/CAM(computerassistantdesigner/manufacture)CIMS(computerintegratemanufacturesystem)GIS(geographyinformationsystem.10/22/2024440.3本課程的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)庫技術(shù)的由來和發(fā)展過程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型、體系結(jié)構(gòu)關(guān)系模型與關(guān)系運(yùn)算理論關(guān)系語言SQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫的模式設(shè)計理論，包括函數(shù)依賴、范式概念設(shè)計模型（ER模型）數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫技術(shù)的最新進(jìn)展10/22/2024550.4學(xué)習(xí)目的掌握數(shù)據(jù)庫的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)有效使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和軟件開發(fā)工具掌握數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)方式10/22/202466授課安排講授自學(xué)實(shí)習(xí)10/22/2024771.1數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)及相關(guān)概念

1.1.1信息與數(shù)據(jù)“信息”可以告訴我們有用的事實(shí)和知識，“數(shù)據(jù)”可以更有效地表示、存儲和抽取信息。

1.信息（Information）、信息特征及作用

信息就是新的、有用的事實(shí)和知識。信息具有四個基本特征：

1)信息的內(nèi)容是關(guān)于客觀事物或思想方面的知識；

2)信息是有用的，它是人們活動的必需知識；

3)信息能夠在空間和時間上被傳遞，在空間上傳遞信息稱為信息通信，在時間上傳遞信息稱為信息存儲；

4)信息需要一定的形式表示，信息與其表現(xiàn)符號不可分離。信息的作用：

1)它可以提高人們對事物的認(rèn)識，減少人們活動的盲目性；

2)信息是社會機(jī)體進(jìn)行活動的紐帶，社會的各個組織通過信息網(wǎng)相互了解并協(xié)同工作，使整個社會協(xié)調(diào)發(fā)展；

3)信息又是管理活動的核心。10/22/2024882.數(shù)據(jù)（Data）、數(shù)據(jù)和信息的關(guān)系及數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)是用于載荷信息的物理符號。數(shù)據(jù)的4個特征：1)數(shù)據(jù)有“型”和“值”之分。2)數(shù)據(jù)受數(shù)據(jù)類型和取值范圍的約束。3)數(shù)據(jù)有定性表示和定量表示之分。4)數(shù)據(jù)應(yīng)具有載體和多種表現(xiàn)形式。10/22/202499●1.1.2數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)處理是指對數(shù)據(jù)的收集、組織、整理、加工、存儲和傳播等工作.(1)數(shù)據(jù)管理：收集信息、將信息用數(shù)據(jù)表示并按類別組織保存，在需要的時候能夠提供數(shù)據(jù)；(2)數(shù)據(jù)加工：對數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、抽取和運(yùn)算，通過數(shù)據(jù)加工會得到更有用的數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)或控制人的行為或事物的變化趨勢；(3)數(shù)據(jù)傳播：在空間或時間上以各種形式傳播信息，而不改變數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和內(nèi)容，使更多的人得到信息。1.數(shù)據(jù)處理（DataProcessing）及分類10/22/20241010組織和保存數(shù)據(jù)，即將收集到的數(shù)據(jù)合理地分類組織，將其存儲在物理載體上，使數(shù)據(jù)能夠長期地被保存；進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，即根據(jù)需要插入新數(shù)據(jù)、修改原數(shù)據(jù)和刪除失效數(shù)據(jù)的操作；提供數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，以便快速地得到需要的正確數(shù)據(jù)，滿足各種使用要求。

2.數(shù)據(jù)管理及內(nèi)容

數(shù)據(jù)管理是其他數(shù)據(jù)處理的核心和基礎(chǔ)。

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3.數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的性質(zhì)數(shù)據(jù)庫方法與文件方法相比，具有以下兩個特征。1)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)整體性。2)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)共享性。①不同的用戶可以按各自的用法使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。②多個用戶可以同時共享數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源。

數(shù)據(jù)庫（DB）是一個存儲在計算機(jī)內(nèi)、有組織、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。10/22/20241212

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是專門用于管理數(shù)據(jù)庫的計算機(jī)系統(tǒng)軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠?yàn)閿?shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)的定義、建立、維護(hù)、查詢和統(tǒng)計等操作功能，并完成對數(shù)據(jù)完整性、安全性進(jìn)行控制的功能。2.數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)（DatabaseApplicationSystem）

凡使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理及其數(shù)據(jù)（信息）的系統(tǒng)都稱為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)一個信息系統(tǒng)應(yīng)攜帶有足夠的信息量。一個數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)攜帶有較大的數(shù)據(jù)量，否則它就不需要數(shù)據(jù)庫管理。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)按其實(shí)現(xiàn)的功能可以被劃分為數(shù)據(jù)傳遞系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)。

1.1.3數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)

1.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem）10/22/202413134.管理信息系統(tǒng)的主要功能

一般的信息管理系統(tǒng)都有輸入數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)據(jù)報表打印功能

。3.管理信息系統(tǒng)及特點(diǎn)1)管理信息系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)的。2)管理信息系統(tǒng)一般采用功能選單方式控制程序。3)管理信息系統(tǒng)的功能模塊大致相同。5.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)由計算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理員五部分構(gòu)成。10/22/202414141)手工管理階段不保存大量的數(shù)據(jù)。2)手工管理階段沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。3)手工管理階段基本上沒有“文件”概念。4)手工管理階段一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個程序。1.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)及發(fā)展

1.2.1手工管理數(shù)據(jù)階段10/22/202415151.2.2文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)和缺陷1.文件管理階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn)1)管理的數(shù)據(jù)以文件的形式長久地被保存在計算機(jī)的外存中。2)文件系統(tǒng)有專門的數(shù)據(jù)管理軟件提供有關(guān)數(shù)據(jù)存取、查詢及維護(hù)功能。3)文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件已經(jīng)具有多樣化。4)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取是以記錄為單位的。10/22/202416162.文件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上的主要缺點(diǎn)1)文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余度（Redundancy）大。2)文件系統(tǒng)中缺乏數(shù)據(jù)與程序獨(dú)立性。

①文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件是為某一特定應(yīng)用服務(wù)的，數(shù)據(jù)文件的可重復(fù)利用率非常低。

②當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時，必須修改它的應(yīng)用程序，同時也要修改文件結(jié)構(gòu)的定義。3)應(yīng)用程序的改變將影響到文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變。1.2.3數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展歷程和研究方向（略）

10/22/202417171.2.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)1.數(shù)據(jù)庫設(shè)計時面向數(shù)據(jù)模型對象2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余度小、數(shù)據(jù)共享度高數(shù)據(jù)共享度高的優(yōu)點(diǎn)：1)系統(tǒng)現(xiàn)有用戶或程序可以共同享用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。2)當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)充時，新用戶或新程序還可以共享原有的數(shù)據(jù)資源。3)多用戶或多程序可以在同一時刻共同使用同一數(shù)據(jù)。10/22/202418183.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和程序之間具有較高的獨(dú)立性(1)數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性（PhysicalDataIndependence）

應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)（也稱物理結(jié)構(gòu)）的依賴程度。數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性高是指當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，應(yīng)用程序不需要修改也可以正常工作。

(2)數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性（LogicalDataIndependence）

應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的依賴程度。數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性高是指當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時，它們對應(yīng)的應(yīng)用程序不需要改變?nèi)钥梢哉＿\(yùn)行。10/22/202419194.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過DBMS進(jìn)行數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復(fù)控制5.數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)據(jù)的安全性控制是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)泄漏、破壞和更改。

數(shù)據(jù)的完整性控制是指為保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性，防止不符合語義的數(shù)據(jù)輸入或輸出所采用的控制機(jī)制。數(shù)據(jù)的并發(fā)控制是指排除由于數(shù)據(jù)共享，即用戶并行使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時，所造成的數(shù)據(jù)不完整和系統(tǒng)運(yùn)行錯誤問題。數(shù)據(jù)恢復(fù)是通過記錄數(shù)據(jù)庫運(yùn)行的日志文件和定期做數(shù)據(jù)備份工作，保證數(shù)據(jù)在受到破壞時，能夠及時使數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到正確狀態(tài)。10/22/202420201.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)1.3.1數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要的硬件資源及對硬件的要求

CPU、內(nèi)存、外存及其他外部設(shè)備。1)計算機(jī)內(nèi)存要盡量大。2)計算機(jī)外存也要盡量大。3)計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度要快。2.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的軟件組成

操作系統(tǒng)（OS）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、主語言系統(tǒng)、應(yīng)用程序軟件和數(shù)據(jù)庫。10/22/202421213.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員組成及數(shù)據(jù)庫管理員的職責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員由開發(fā)人員、軟件使用人員及軟件管理人員組成。軟件管理人員稱為數(shù)據(jù)庫管理員（DataBaseAdministrator，簡稱DBA），職責(zé)為：1)DBA應(yīng)參與數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。2)DBA應(yīng)參與決定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)和存取策略的工作。3)DBA要負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性條件。4)DBA負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運(yùn)行，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)和數(shù)據(jù)恢復(fù)工作。5)DBA負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)和重組。10/22/202422221.3.2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

1.數(shù)據(jù)定義功能2.數(shù)據(jù)操縱功能3.數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能4.數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行管理功能能夠提供數(shù)據(jù)定義語言（DataDescriptionLanguage，簡稱DDL）和相應(yīng)的建庫機(jī)制。用戶利用DDL可以方便地建立數(shù)據(jù)庫。

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的插入、修改、刪除、查詢、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)存取操作的功能稱為數(shù)據(jù)操縱功能。數(shù)據(jù)操縱功能是數(shù)據(jù)庫的基本操作功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過提供數(shù)據(jù)操縱語言（DataManipulationlanguage，簡稱DML）實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)操縱功能。指數(shù)據(jù)的載入、轉(zhuǎn)儲、重組織功能及數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)功能;指數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的修改、變更及擴(kuò)充功能。包括并發(fā)控制、數(shù)據(jù)的存取控制、數(shù)據(jù)完整性條件的檢查和執(zhí)行、數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的維護(hù)等。10/22/202423231.3.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級數(shù)據(jù)模式結(jié)構(gòu)

應(yīng)用A應(yīng)用B應(yīng)用C應(yīng)用D應(yīng)用E

外模式1外模式2外模式3

外模式∕模式映象

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)模式

內(nèi)模式

數(shù)據(jù)庫模式∕內(nèi)模式映象

數(shù)據(jù)模型用數(shù)據(jù)描述語言給出的精確描述稱為數(shù)據(jù)模式。

10/22/20242424數(shù)據(jù)庫的三級模式是邏輯模式、外模式（子模式）、內(nèi)模式（物理模式）。1.數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)(1)邏輯模式（Schema）及概念數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。以邏輯模式為框架的數(shù)據(jù)庫為概念數(shù)據(jù)庫。(2)外模式（Ext