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1、电子商务技术概论数据库基础 孙运传 * * 1 1 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 了解数据库发展的概况 结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的 基本概念,原理和方法。 学会基本的SQL语言进行各种数据操作。 了解E-R模型的概念和方法,关系数据库规范化 理论基础和基本设计方法,通过上机实习的训 练,初步具备进行数据库应用系统开发的能力 。 为学习动态网站开发和应用程序设计做准备。 DateDate 2 2 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 参考书: 数据库系统概论(第三版),萨师煊,王珊著 ,高等教育出版社,2000 数据库系统基础
2、教程,Ullman J.D.和 Widom J.,清华大学出版社,1998 实验环境: Access DateDate 3 3 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库在信息社会中的重要性 信息高速公路的“3C” Computer Communication Content 数据库技术 有效地管理和存储数据,保证数据的安全性可靠 性 大大提高获取数据的能力 在人类社会信息化的进程中,数据库技术功不可 没 DateDate 4 4 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库在信息社会中的重要性 新趋向 应用由计算转向信息 数据仓库技术和数据挖
3、掘技术 数据量激增,并呈多样性。 数字图书馆,交互视频,人类基因组,电子商务, Web. 无所不在的数据管理: Everything Over DB? DateDate 5 5 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 基本概念 什么是数据? 我们的生活中,充满了数据、信息与知识 有哪些?讨论列举 表现形式? 文字、图片、声音、动画、 数据是干什么用的? 承载信息 有些信息是有用的,帮助决策 信息启动和刺激知识系统的运行,得出结论和决 策 数据处理的重要性 DateDate 6 6 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 基本概念 数据、信息与知识 数
4、据是信息的载体 信息是数据要表达的内容。 有用的信息和大量信息总结 出来的规律就是知识。 知识是信息中的精华部分。 DateDate 7 7 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 基本概念 什么是数据管理? 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索、维 护 什么是数据处理? 收集、存储、加工、传播等一系列活动的综合 DateDate 8 8 北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 基本概念 数据库是什么?(讨论,总结) 数据的仓库 有用的数据组织起来 存储到计算机中,供长期参考使用 可以给多个用户查看和使用 便于管理和使用 DateDate 9 9
5、北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库管理系统 DataBase Management System(DBMS) 是数据管理软件 用于建立、运行和维护数据库 位于用户和操作系统之间 相关概念 DateDate1010北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库管理系统的功能 数据定义:DDL( Data Definition Language) 能够方便地定义数据库中的对象 数据操纵:DML( Data Manipulation Language) 能够实现对数据库的基本操作(查询,插入,删除,修改) 数据库运行管理 由DBMS对数据库进行
6、统一管理和控制,保证数据库的 安全性、完整性、并发性、故障恢复等 数据库建立与维护 初始数据的输入与转换,数据的转储、恢复,重组、性 能监视与分析等 相关概念 DateDate1111北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库系统 DataBase System(DBS) DBS是指在计算机系统中引入数据库后的系 统而构成,一般包括 (1) DB (2) DBMSOS (3) Users (4) DBA (5) 应用系统 相关概念 DateDate1212北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库的产生与发展 1.人工管理阶段 2.文件系统阶
7、段 3.数据库系统阶段 4.数据库发展中的三个标志性事件 DateDate1313北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 1.人工管理阶段 背景: 20世纪50年代中期以前,计算机主 要用于科学计算。 外存只有纸带、卡片、磁带等,没 有磁盘等直接存取的存取设备; 软件没有操作系统,也没有管理数 据的软件; 数据处理方式是批处理。 特点: 数据不保存。 数据需要由应用程序自己管理,编 写程序需要考虑数据结构。 数据面向程序,不共享。 数据不具有独立性,随其逻辑结构 和物理结构而变化。 程序1-数据集1 程序2-数据集2 程序n-数据集n DateDate1414北京师范大学
8、经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 2.文件系统阶段 背景: 从科学计算扩大到管理。硬件出现了 磁盘等直接存取的设备;操作系统中 已经有了专门的数据管理软件;数据 处理方式除了批处理,还能够联机实 时处理。 特点: 数据以文件的形式长期保存 由文件系统对数据进行管理 形式多样化:索引文件、链接文件、 顺序文件、倒排文件 数据的物理结构与逻辑结构有了区别 ,但较简单 数据共享性差 程序与数据之间有一定的独立性 程序1-文件组1 程序2-文件组2 程序n-文件组n 统一的存取方法 DateDate1515北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 3.数据库系统阶段
9、 背景: 20世纪60年代后期以来,计算机用于管理的规模更为 扩大,数据量急剧增长。大容量磁盘的出现及硬件价 格的下降与软件价格上升,更多的联机实时处理的要 求,以及分布处理的提出都促进了数据库技术的产生 和发展,并出现了专门统一管理数据的专门软件系统 数据库管理系统。 DateDate1616北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库管理的特点 数据结构化 (1) 将整个组织的数据结构化成一个数据整体 (2) 包含数据之间的联系 (3) 有利于实现数据共享 (4) 数据不再面向应用(程序),而是面向系统系统弹性大 数据共享 (1) 数据共享是数据库系统区别于文件系统
10、的最大特点 (2) 共享是指多用户、多种应用、多种语言互相覆盖地共享数 据集合 (3) 可实现文件级、记录级、数据项级的数据共享 DateDate1717北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 闲话数据库 数据库系统阶段(20世纪60年代以后) 应用程序1 应用程序2 应用程序n 数据库 数据库 管理系统 DateDate1818北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 可控数据冗余度 (1) 数据共享结构化数据独立性冗余度为零数据一致性 好 (2) 提高检索速度可控冗余度要求进行传播更新 数据独立性高 (1) 数据库系统对外屏蔽数据的存储结构 (2)
11、 大大简化应用程序的设计维护的工作量 统一数据控制功能 (1) 数据安全性控制 (2) 数据完整性控制 (3) 并发控制 (4) 数据恢复 数据库管理的特点 DateDate1919北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 4. 数据库发展中的三个标志性事件 1969年IBM公司研制、开发数据库管理系统的商品化 软件IMS(Information Management System)。 IMS的数据模型是层次结构的。 美国数据系统语言协商会CODASYL下属的数据库任 务组DBTG(Data Base Task Group)对数据库方法进 行了系统的研究和讨论 60年代末至
12、70年代初提出了若干报告,称为DBTG报告。 该报告确定并建立了数据库系统的许多概念、方法和技术。 其所提议的方法是基于网状结构的 它是数据库网状模型的基础和典型代表。 DateDate2020北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 1970年IBM公司San Jose研究实验室的研究员 E.F.Codd发表了题为“大型共享数据库数据的关 系模型”论文 提出了数据库的关系模型,开创了数据库关系方法和 关系理论的研究,为数据库技术奠定了理论基础 由于E.F.Codd 的杰出工作,他于1981年获得了ACM 图灵奖。 4. 数据库发展中的三个标志性事件 DateDate212
13、1北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据模型 基本概念: 对现实世界数据特征的抽象 对客观事物及其联系的数据数据描述 建立数据库的基础,是定义数据库的 依据 定义数据库的框架,描述数据库的数 据组织形式 DateDate2222北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 基本概念 数据模型 什么是数据模型? 在设计一个数据库时,我们最先想到的是什么 比如,在设计网上书店数据库时 我们需要确定: 需要哪些数据,数据有什么特点, 这些数据都是什么类型的 如何使用这些数据?如何更新? 数据之间的关系是什么, 有什么限制条件等等。 数据模型的组成: 数据结
14、构 数据操作 根据约束组织数据 对现实世界数据特征的抽象 对客观事物及其联系的数据数据描 述 建立数据库的基础,定义数据库的 依据 定义数据库的框架,描述数据库的 数据组织形式 DateDate2323北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 1.对数据模型的要求 1) 较真实地模拟现实世界 2) 容易为人所理解 3) 便于在计算机上实现 2.数据模型的三个要素 1) 数据结构:所研究的对象类型的集合 2) 数据操作:数据库中各种对象的实例所允许执行的操作的集合, 包括操作和相关的操作规则 主要操作是检索和更新 3) 数据的约束条件:一组完整性的规则集合 包括实体完整性、引
15、用完整性和用户自定义的完整性 数据模型 DateDate2424北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据模型 数据模型的层次 现实世界 概念模型:( 实体与联系) 逻辑模型 物理模型 现实世界 认识、抽象 存储 编码、组织 概念模型 逻辑模型 物理模型 DateDate2525北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据模型 数据模型的层次 概念模型 ER模型 现实世界 认识、抽象 概念模型 DateDate2626北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据模型 逻辑模型: 如何组织数据在计算机中表示? 层次模型(Hier
16、archical Model) 网状模型(Network Model) 关系模型(Relational Model) 着重要讨论的问题! 面向对象模型 编码、组织 概念模型 逻辑模型 层次和网状模型又称为非关系模型 ,流行于20世纪70年代与80年代 之初。 DateDate2727北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 闲话数据库 继续上一个话题:数据模型的层次 物理模型: 如何在存储介质上存储数据? 要求: 安全 快速 节约 一句话:便于使用 存储 逻辑模型 物理模型 DateDate2828北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 对象的抽象过程
17、 1) 现实世界信息世界计算机世界 2) 客观对象概念模型数据模型 第一级抽象:概念模型 第二级抽象:数据模型 数据模型 DateDate2929北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 第一级抽象:概念模型 现实世界到机器世界的中间层次 信息世界中的基本概念 实体(Entity):客观存在并相互区别的事物 实体集(Entity Set):性质相同的同类实体的集合 属性(Attribute):实体所具有的某一特性(型和值) 实体型(Entity type):若干个属性所组成的集合, 用实体名 及其属性名集合来抽象和刻画同类实体,例如:学生(学号、 姓名、系别) 码(Key)
18、:唯一标识实体的属性集。 域(Domain):属性的取值范围 联系(Relationship):三类联系 概念模型的表示方法 数据模型 DateDate3030北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 第一级抽象:概念模型 概念模型的表示方法 实体-联系方法(Entity-Relationship,E-R) 由P.P.S.Chen于1976年提出的。 在E-R图中: 1. 实体型:矩形实体名 2. 属性:椭圆形,用无向边与实体连接 3. 实体间的联系:菱形联系名,无向边与 实体连接,边上标注联系类型 数据模型 DateDate3131北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大
19、学经济与工商管理学院 E-R图的小实例 两个实体型之间的联系 实体型A 实体型B 联系名 实体型A 实体型B 联系名 实体型A 实体型B 联系名 1 1 m 1 n n 数据模型 DateDate3232北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 E-R图的小实例 多个实体型之间的联系 课 程 教 师 联系名 参考书 1 m n 数据模型 DateDate3333北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 E-R图的小实例 一个实体型内部的联系 领导 员工 1 n DateDate3434北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 E-R图
20、实例 用E-R图表示某个工厂的物资管理的概念模 型,涉及到的实体有: 仓库:仓库号,面积,电话号码 零件:零件号,名称,规格,单价,描述 供应商:供应商号,姓名,地址,电话,账号 项目:项目号,预算,开工日期 职工:职工号,姓名,年龄,职称 DateDate3535北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 E-R图实例 供应商 供应商号 姓名地址 电话号 账号 仓库 仓库号面积 电话号 职工 职工号 姓名年龄职称 项目 项目号预算 开工日期 零件 零件号名称规格单价描述 DateDate3636北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 E-R图实例 供应
21、商 供应 p m n 供应商号 姓名地址 电话号 账号 仓库 仓库号面积 电话号 职工 职工号 姓名年龄职称 项目 项目号预算 开工日期 零件 零件号名称规格单价描述 供应量 库存 m n 工作 管理 n1 库存量 n 1 DateDate3737北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 第二级抽象:数据模型 三种主要的数据模型 层次模型(Hierarchical Model) 网状模型(Network Model) 关系模型(Relational Model) 层次和网状模型又称为非关系模型,流行 于20世纪70年代与80年代之初。 数据模型 DateDate3838北京
22、师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 层次数据模型 代表系统 IBM的IMS 数据结构 树型结构(一对多关系) 1)只有一个根结点:无双亲 2)其他结点有且只有一个双亲 多对多联系的表示 转换成一对多关系 非树形结构的表示 先转换成树形结构 DateDate3939北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 层次数据模型 操纵与完整性约束 操纵主要有查询、插入、删除和更新; 约束主要有: 不能插入无双亲的子结点 子结点和双亲结点一起删除 更新操作要保证数据的一致性 存储结构 邻接法(按某一遍历顺序) 按照前序穿越的顺序把所有记录值依次存放 链接法 用指引元
23、来反映数据之间的层次联系 DateDate4040北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 层次数据模型 优点 数据模型简单 若实体间的关系固定,性能优于关系模型 良好的完整性支持 缺点 描述现实世界的非层次性很笨拙 插入和删除操作限制较多 必须通过双亲才能找到子结点 由于结构严密,层次命令趋于程序化 DateDate4141北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 网状数据模型 代表系统 CODASYL的DBTG 数据结构:网状结构 允许多个结点无双亲 允许结点有多个双亲 允许结点间有多个联系(复合联系) DateDate4242北京师范大学经济与工商
24、管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 网状数据模型 操纵与完整性约束 操纵主要有查询、插入、删除和更新; 约束主要有: (1) 允许插入无双亲的子结点 (2) 允许只删除双亲结点 (3) 更新操作较简单 存储结构 链接法 DateDate4343北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 网状数据模型 优点 (1) 能够直接描述现实世界 (2) 存取效率较高 缺点 (1)数据描述语言及其复杂 (2)数据独立性差 DateDate4444北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 关系数据模型 代表系统 (1) Oracle(2) Sybase (3) DB
25、II (4) SQL Server (5)VFP(6)Access (7) FoxPro (8)MySQL 数据结构 关系模型(规范的二维表) DateDate4545北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 概念 (1) 关系:一个二维表 (2) 关系名:表格名称 (3) 元组:行数据(记录) (4) 属性:列数据(字段) (5) 属性名:列名称(字段名) (6) 主码:唯一确定元组的属性组(关键字) (7) 域:属性的取值范围 (8) 分量:元组中的一个属性值 (9) 关系模式:关系名(属性),如:学生(学号 ,姓名,性别,系别,年龄,籍贯) 关系数据模型 DateDa
26、te4646北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 关系数据模型 操纵与完整性约束 操纵主要有查询、插入、删除和更新; 约束主要有: 实体完整性 参照完整性 用户定义的完整性 存储结构 以文件形式存储表 DateDate4747北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 关系数据模型 优点 (1)有严格的数学概念作基础 (2)关系模型的概念单一 (3)存取路径对用户透明 缺点 查询效率不高 DateDate4848北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库系统结构 数据库系统的结构可以从多种不同的角度查看 ,从DBMS角度看,通
27、常采用三级模式结构: 外模式、模式和内模式。 从最终用户的角度看,通常分为 单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户/服务器结构 DateDate4949北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库系统的三级模式结构图 数据库 内模式 模 式 外模式1外模式2外模式3 应用A应用B应用D应用E应用C 模式/内模式映象 外模式/模式映象 DateDate5050北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 外模式 1. 也称用户模式,子模式 2. 外部级、用户级 3. 外层、用户层 4. 外视图、个别用户视图 5. 是数据库用户看见和使用的局部数据的逻辑结
28、构和特 性的描述 6. 是数据库用户的数据视图 7. 描述数据的局部逻辑结构 8. 是模式的子集 9. 不同的用户有不同的外模式 10. 用户通过外模式访问数据库 11.是保证数据库安全的一个有力措施。 DateDate5151北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 模式 1. 逻辑模式 2. 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描 述 3. 是所有用户的公共数据视图 4. 概念层、用户共同视图、概念视图 5. 所有个别用户视图综合起来的用户共同视图 6. 描述数据的全局逻辑结构 7. 只有一个模式 DateDate5252北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与
29、工商管理学院 内模式 1. 也称为存储模式 2. 内层 3. 内视图、存储视图 4. 与实际存储数据方式有关的层 5. 数据的物理结构和存储结构的描述 6. 数据在数据库内部的表示方式 7. 描述数据的物理存储结构 8. 存储方式、索引、压缩加密 9. 只有一个内模式 DateDate5353北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 数据库的二级映象功能与数据独立性 外模式/模式的映象 1. 定义外模式与模式的对应关系 2. 模式改变改变映象外模式不变应用程序不 变 3. 保证数据的逻辑独立性 模式/内模式的映象 1. 定义数据的全局逻辑结构与存储结构的对应关系 2. 存储
30、结构改变映象改变模式不变 3. 保证数据的物理独立性 DateDate5454北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 三级结构带来的优点 (1) 保证数据的独立性 (2) 简化了用户的使用 (3) 有利于数据的共享 (4) 有利于数据的安全操作 数据库的二级映象功能与数据独立性 DateDate5555北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 人员 管理、开发和使用数据库系统的人员主要 是: 数据库管理员(DBA) 系统分析员 应用程序员 用户(End User) DateDate5656北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 D
31、BA的重要职责 决定数据库的信息内容和结构 决定数据库的存储结构和存取策略 定义数据的安全性要求和完整性约束 条件 监督和控制数据库的使用和运行 数据库系统的改进和重组 DateDate5757北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 实验 Access Access简介 创建数据表,并输入部分数据 学生表,其属性有 学号,姓名,性别,出生年月,课程号,课程名 ,任课教师,成绩,班级号,班级,班主任,家 庭地址,联系电话 DateDate5858北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 作业 学校有若干系,每个系有若干班级和教研室,每个教研 室有若干教员,其中有的教授和副教授每人各带若干研 究生,每个班有若干学生,每个学生选修若干课程,每 门课程可由若干学生选修。请用E-R图表示该校的概念 模型。 熟悉Access的界面和使用环境 使用Access创建数据表,并输入部分数据,建立索引 学生表:学号,姓名,性别,出生年月,班级 课程:课程号,课程名,任课教师,成绩 班级:班级号,班级,班主任,家庭地址,联系电话 选修:学号,课程号,成绩 DateDate5959北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院 DateDate6060北京师范大学经济与工商管理学院北京师范大学经济与工商管理学院
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