之数据库系统原理.ppt
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1、之 数据库系统原理,数据结构与数据库,数据库绪论,5,教材 王珊、陈红,数据库系统原理教程,清华大学出版社,1998 参考书 萨师煊 、王珊,数据库系统概论(第三版) ,高等教育出版社,2000 C.J. Date(孟小峰等译),数据库系统导论 ,机械工业出版社,2000,教材和参考书,讲授内容,第一章 绪论 1.1 引言 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 第二章 关系数据库 2.1 关系数据库概述 2.2 关系数据结构 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数 2.5 * 关系数据库管理系统 第三章 关系数据库标准语言SQL 3.1 SQL的数据定义 3.2 SQL的查询语句,3.3
2、SQL的更新语句 3.4* SQL的视图 第四章 关系数据库设计理论 4.1 数据依赖 4.2 范式(1NF,2NF,3NF,BCNF) 4.3* 关系模式的规范化 第五章* 数据库设计 5.1 数据库设计的步骤 5.2 需求分析 5.3 概念结构设计 5.4 逻辑结构设计 (ER图) 5.5 数据库物理设计,数据库绪论,7,1.1 引言 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构,第 一 章 绪论,数据库绪论,8,数据库技术是是计算机科学技术的重要分支,是数据管理相关领域的重要学科 数据库技术在信息化社会中的重要作用 信息系统的核心和基础技术 日益广泛的应用 例如:管理信息系统(MIS)、联机
3、事务处理(OLTP)、联机分析处理(OLAP)、计算机辅助设计与制造(CADCAM)、计算机集成制造系统(CIMS)、办公信息系统(OIS)、地理信息系统(GIS)and Internet !,数据库技术的重要地位,数据库绪论,9,常见数据库产品,2012年11月ITbrand数据库品牌排行榜,数据库绪论,11,1.1 引言,1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据(Data): 描述事物的符号记录。数据与其语义是不可分的。 数据库(DataBase,DB) 长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存,具有较小的冗余度、较
4、高的数据独立性和易扩展性,并可为各种用户共享。,数据库绪论,12,数据库管理系统(DataBase Management System,DBMS) 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 主要功能: 1.数据定义:数据定义语言(Data Definition Language, DDL) 2.数据操纵: 数据操纵语言(Data Manipulation Language, DML) 3.数据库的运行管理: 统一管理、统一控制,以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。 4.数据库的建立和维护:数据库初始数据的输入、转换,重组织、性能监视和分析,数据库绪论,1
5、3,主要功能-续: 5.数据组织、存储和管理功能: 6. 数据通信接口 四个组成部分: 数据定义语言( DDL)及其翻译处理程序 数据操纵语言(DML) 及其编译(或解释)程序 数据库运行控制程序 实用程序,数据库绪论,14,数据库系统(DataBase System,DBS) 在计算机系统中引入数据库后的系统,包括数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员和用户构成。 数据库管理员(DataBase Administrator,DBA),图2 数据库在计算机系统中的地位,数据库绪论,16,数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。 数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、
6、加工和传播的一系列活动的总和。数据管理则是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护,它是数据处理的中心问题。 数据管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。,1.1.2 数据管理技术的产生和发展,数据库绪论,17,人工管理阶段(20世纪50年代中期以前) 特点: (1)数据不保存 (2)应用程序管理数据 数据需要由应用程序自己管理,没有相应的软件系统负责数据的管理工作。应用程序中不仅要规定数据的逻辑结构,而且要设计物理结构,包括存储结构、存取方法、输入方式等。因此程序员负担很重。 (3)数据不共享 数据是面向应用的,一组数据只能对应一个程序。 (4)数据不具有独立性 数据的逻
7、辑结构或物理结构发生变化后,必须对应用程序做相应的修改。,数据库绪论,18,应用程序1,数据集1,应用程序2,数据集2,应用程序n,数据集n,图1-3 人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系,数据库绪论,19,文件系统阶段(50年代后期60年代中期) 特点: (1)数据可长期保存 (2)由文件系统管理数据 相互独立的数据文件; “按文件名访问,按记录进行存取”的管理技术;记录内的结构性而整体无结构;存取方法转换使应用程序与数据之间有了一定的独立性;数据在存储上的改变不一定反映在程序上。 (3)数据共享性差,冗余度大 文件仍然是面向应用的;数据的冗余度大;数据的修改和维护困难 。 (4)数据独
8、立性低 不易扩充;数据与程序之间仍缺乏独立性;是一个无弹性的无结构的数据集合。,数据库绪论,20,应用程序1,文件1,应用程序2,文件2,应用程序n,文件n,图1-4 文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系,存取方法,数据库绪论,21,数据库系统阶段(60年代 ) 特点: (1)数据结构化 数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。 文件系统中,尽管其记录内部已有了某些结构,但记录之间没有联系。数据的最小存取单位是记录。 数据库系统实现整体数据的结构化,描述数据时不仅要描述数据本身,还要描述数据之间的联系。数据不再针对其一应用,是面向全组织,具有整体的结构化。数据的最小存取单位是数据项。,学生
9、记录格式示例,主记录详细记录格式示例 (a),主记录详细记录格式示例(b),面向组织(多个应用)的学生数据组织,数据库绪论,24,数据库系统阶段(60年代 )-续 特点 (2)数据的共享性好,冗余度低,易扩充 面向整个系统的数据库系统中的数据可以被多个用户、多个应用共享使用。 共享导致数据冗余度低,同时可避免数据之间的不相容性与不一致性。 容易增加新的应用,这就使得数据库系统弹性大,易于扩充。,数据库绪论,25,数据库系统阶段(60年代 )-续 特点 (3)数据独立性高 数据独立性是由DBMS的二级映象功能来保证的。 逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。它由DBMS的数
10、据的总体逻辑结构与局部逻辑结构之间的映像功能保证。 物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。它由DBMS的数据存储结构与逻辑结构之间的映像功能保证。,数据库绪论,26,数据库系统阶段(60年代 )-续 特点 (4)数据由DBMS统一管理和控制 数据库的共享是并发的(Concurrency) 。 DBMS的数据控制功能: (1)数据的安全性 (Security) (2)数据的完整性 (Integrity) - 正确性、有效性和相容性 (3)并发(Concurrency)控制 (4)数据库恢复(Recovery),数据库绪论,27,应用程序1,应用程序2,图1-5 数
11、据库管理阶段程序与数据的对应关系,DBMS,数据库,数据库绪论,28,表1-1 数据管理三个阶段的比较,数据库系统的出现使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。,数据库绪论,29,1.1.3 数据库技术的研究领域 1.数据库管理系统软件的研制 2.数据库设计 3.数据库理论,数据收集和数据库创建 (20世纪60年代和更早) 原始文件处理,数据库管理系统 (70年代) 层次和网状数据库系统 关系数据库系统 数据建模工具:E-R模型等 索引和数据组织技术:B+树,Hash等 查询语言:SQL等 用户界面:表单、报告等 查询处理和查询优化 事务管理:恢复和并发控制等 联
12、机事务处理(OLTP),数据库技术的演化,新一代综合信息系统 ( 2000),数据库绪论,32,新一代数据库系统及其相互关系,数据库绪论,33,1.2 数据模型(Data Model),数据库技术的发展是沿着数据模型的主线展开的 数据模型是现实世界数据特征的抽象 抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息的工具 数据模型应满足三方面要求: 能比较真实地模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机上实现,数据库绪论,34,根据应用的不同目的,数据模型划分为两类: 概念模型(信息模型) 按用户的观点来对数据和信息建模;主要用于数据库设计。 数据模型 按计算机系统的观点对数据建模;主要包括网状模型、层次模
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