2022年数据库系统引论 .pdf

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1、个人收集整理仅供参考学习1 / 11 第1章数据库系统引论一、 授课题目：数据库系统引论二、 教学目的、要求：1了解数据库的基本概念，关系型数据库的定义和特点，数据库系统的组成。2掌握数据库体系结构及映象。3熟悉数据库处理的发展历程及各种类型的数据库。三、 本章重点了解和掌握数据库中的有关的概念、数据模型、数据库系统的组成、体系结构及映象。四 本章难点掌握数据库体系结构及映象。五 主要教学内容1.1 信息、数据与数据处理1.2 数据模型1.3 数据库系统1.4 数据与信息六、教学过程1.1 信息、数据、数据库与数据处理导入： 数据是数据库中存储的基本对象，数据大多数人头脑中第一反应就是数字。其

2、实数字只是最简单的一种数据， 是数据的一种传统和狭义的理解。 广义的理解，数据的种类很多如文字、图形、图像、声音、学生的档案记录、货物的运输情况等这些都是数据那么对于数据的概念如何定义呢。我们从两个方面考虑。即数据内容和数据形式。个人收集整理勿做商业用途1、信息是指数据经过加工处理后所获取的有用知识。信息是以某种数据形式表现的。信息是人围绕某个目的从相关数据中提取有价值的意义如从学生的成绩的记录数据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习2 / 11 中我们可以得到该生是否可以获得奖学金等信息。又

3、如“2005年硕士研究生英语考试初试不考听力”，对接受者有意义，使接受者据此作出决策。也可以这样说信息是人们消化理解的数据，是对客观世界的认识。举：一个部门领导要求每个职工分别在一张纸上写下他们的年龄。每张纸只有一行含义简单的“数据”。而经理可以这些数据中获得“信息”他能够以此确定超过50岁的职工有多少，职工平均年龄是多少，最年轻的职工年龄是多少等等。通过例子：目的是把信息用数据的形式表示出来， 然后再获得别外一些信息. 那么数据是什么呢？个人收集整理勿做商业用途2、数据数据是承载信息的物理符号或称为载体。（1） 数据内容：是指所描述客观事物的具体特性， 也就是通常所说的数据的“值”。（2）数

4、据形式： 是指数据内容存储在媒体上的具体形式，也就是通常所说的数据的“类型”。数据主要有数字、文字、声音、图形和图像等多种形式。个人收集整理勿做商业用途3、数据库为了实现一定的目的而按某种规则和方法组织起来的“数据”的“集合”。4、二者区别数据和信息是两个相互联系、但又相互区别的概念；数据是信息的具体表现形式，信息是数据有意义的表现。举例1.1.2 数据处理数据处理：是将数据转换为信息的过程。个人收集整理勿做商业用途引入： 数据处理的问题就是数据管理。计算机数据管理随着计算机硬件软件技术和计算机应用范围的发展而不断发展，大致经历了以下几个阶段：个人收集整理勿做商业用途数据处理信息数据文字、 数

5、字、 图形、图像、声音等文字、数字、图形、图像、声音等收集、整理、存储、加工、分类、维护、排序、检索和传输等操作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习3 / 11 一、人工管理阶段二、文件管理阶段三、数据库管理阶段具体内容：一、人工管理阶段（ 50年代初）早期的计算机主要用于科学计算，计算处理的数据量很小，基本上不存在数据管理的问题。如下图所示：用户针对某个特定的求解问题， 首先确定求解的算法， 然后利用计算机系统所提供的编程语言，直接编写相关的计算程序，给出自带的相关数据，将程序和相关的数据

6、，通过输入设置计算机，计算机处理完后输出用户所需的结果，不同的用户针对不同的求解问题均要编制各自的求解程序整理各自程序所需要的数据，数据的管理完全由用户自己负责。这就是所说的数据的人工管理阶段。个人收集整理勿做商业用途人工管理数据具有的特点：1、数据不保存由于当时计算机主要用于科学计算一般不我数据长期保存，中是在计算某些课题时将数据输入用完就走。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。如数据类型、格式、或者数据量存取方法、输入输出方式等发生改变，就要做出相应的修改。这就给应用程序开发人员啬了很重的负担，并且效率很低。个人收集整理勿做商业用途3、数据

7、不共享，且冗余度大数据是面向某一应用程序，一组数据只能一个程序，娄多个应用程序涉及相同数据时，由于必须各自定义，无法互相利用，互相参照，因此程序与程序之间有大量的，冗余数据。个人收集整理勿做商业用途4、数据不具有独立性问题计算程序相关数据算法处理结果用 户确 定编程语言输入精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习4 / 11 数据的修改必须程序做相应的修改。二、文件管理阶段（ 50 年代后期至 60年代中后期）1、操作系统：有效地管理计算机资源。2、文件管理：数据以文件形式组织与保存。3、文件：一

8、组具有相同结构的记录的集合。4、记录：是由某些相关数据项组成的。学号姓名年龄入学成绩1001 李志 23 400 1002 张朋 24 500 特点：1、数据可以长期保存磁盘、磁鼓等外存2、由文件系统管理数据按文件名访问，按记录进行存取。3、数据共享性差，冗余较大文件仍然面向应用程序。4、数据独立性差三、数据库管理阶段（ 60年代末）引入： 数据库管理阶段是在文件管理基础上发展起来的。数据库管理阶段是 60年代末在文件管理基础上发展起来的。到了此阶段与文件系统的本质区别是数据库系统实现整体数据的结构化。也就是不仅要描述数据的本身还要描述数据之间的关系。下面我们通过它的特点来分析。那么此阶段的特

9、点是什么呢？个人收集整理勿做商业用途 1 、从全局观点组织数据在文件管理阶段中， 数据只是针对某一应用，而在数据库系统中， 数据不再针对某一应用而是面向全组织，象一个学校或一个组织涉及许多应用，在数据库系统中不仅要考虑某个应用的数据结构，还要考虑整个组织的数据结构，例如一个精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习5 / 11 学校的信息管理系统中不仅要考虑学生人事管理，还要考虑党籍管理、选课管理等。这种数据组织方式为各部分的管理提供了必要的记录，使数据结构化了。个人收集整理勿做商业用途2、实现数据

10、共享，减少数据冗佘数据不再面向某个应用而是向向整个系统因此数据可以被多个用户、多个应用共享使用。共享可以大大减少数据冗佘，节约存储空间。避免数据之间的不相容性与不一致性。个人收集整理勿做商业用途 3 、数据是面向整个系统的，同一数据可以被多个用户、多个应用程序共享使用。具有较高的独立性，它是面向整个系统的，同一数据可以被多个用户、多个应用程序共享使用。个人收集整理勿做商业用途1.1.4 数据库新技术发展引入： 我们一般遇到的数据库都是具有二值逻辑和精确数据但在在现实有许多不确定、不完全性、模糊性数据事物，我们将他们引入到数据库系统中形成模糊数据库中，这样对于模糊不清的数据通过模糊理论中的数量来

11、描述模糊事件从而进行模糊运算。对于工程数据库、统计数据库、空间数据库主要是在向应用领域技术的，如工程数据库工程图形、工程设计、AUTOCAD、集成制造 CIM ；统计数据是人类对现实社会各行各业、 国情国力的大量调查数据。 对统计数据进行存储、 统计；空间数据库是以描述空间位置及点、线、面、体特征的拓扑结构的位置数据。主要应用于环境和资源管理、土地利用、城市规划、森林保护、交通、税务等；演绎数据库是具有演绎推理能力的数据库。个人收集整理勿做商业用途一、分布式数据库系统二、并行数据库系统三、面向对象数据库系统四、多媒体数据库系统五、知识数据库系统六、模糊数据库系统面向应用领域精选学习资料 - -

12、 - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习6 / 11 1、工程数据库2、统计数据库3、数据仓库4、空间数据库二、并行数据库系统数据库技术与并行处理技术相结合形成了并行数据库系统。将数据库在多个磁盘上分布存储，利用多个处理机对磁盘数据进行并行处理，大大提高查询效率。个人收集整理 勿做商业用途三、面向对象数据库定义：（ Object-Oriented DataBase System，OODBS）是将面向对象的模型、方法和机制，与先进的数据库技术有机地结合而形成的新型数据库系统。个人收集整理勿做商业用途它从关系模型中脱离出

13、来，强调在数据库框架中的发展类型、数据抽象、继承和持久性；基本设计思想： 1、把面向对象语言向数据库方向扩展，使应用程序能够存取并处理对象； 2、扩展数据库系统， 使其具有面向对象的特征， 提供一种综合的语义数据建模概念集，以便对现实世界中复杂应用的实体和联系建模。个人收集整理勿做商业用途三、多媒体数据库定义：（ Multi-Media DataBase System，MDBS ）是数据库技术与多媒体技术相结合的产物。个人收集整理勿做商业用途（1）数据量大。（2）结构复杂。（3）时序性。（4）数据传输的连续性。五、知识数据库系统 1 、定义：精选学习资料 - - - - - - - - - 名

14、师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习7 / 11 数据库技术与人工智能相结合，是知识、经验、规则和事实的集合。2、主要功能：事实、规则、概念组成的知识进行存储和管理，实现检索查询手段。六、模糊数据库系统1、定义：数据库技术与模糊技术相结合。2、目标：能够存储以各种形式表示的模糊数据。3、应用领域：案情侦破、医疗诊断营养咨询、过程控制等。1.2 数据模型1.2.1 现实世界的数据描述1.2.2 数据模型分类1.2.1 现实世界的数据描述1、模型：是现实世界特征的模拟和抽象。2、数据模型：现实世界数据特征的抽象。抽象、表示、处理现实世界中的数据和信

15、息3、信息的三个世界（1）现实世界客观存在的事物及其相互联系。如：学校的教学管理涉及学生、教师及课程管理信息世界中的基本概念（1）实体 : 客观存在并相互区别的事物。（2）属性：实体的某一特性（3）码：能唯一标识实体的属性和属性集（4）域：属性的取值范围（5）实体型和实体型：（6）实体集（7）实体联系。 P77页1.2.2 数据模型分类精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习8 / 11 1层次模型（ Hierarchical Model）用树形结构表示实体和实体间联系的数据模型称为层次模型。基本

16、特点：（1）有且仅有一个结点无父结点，称其为根结点（2）其他结点有且只一个父结点。如图所示2网状模型（ Network Model ）用网状结构表示实体和实体之间关系的数据模型称为网状模型。基本特点：（1）一个以上结点无父结点。（2）至少有一结点有多于一个的父结点。如图所示3关系模型（ Relational Model）（1）每一列中的分量是类型相同的数据；（2）列的顺序可以是任意的；（3）行的顺序可以是任意的；（4）表中的分量是不可再分割的最小数据项，即表中不允许有子表（5）表中的任意两行不能完全相同。4、面向对象数据模型1、定义：是用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间

17、限制、联系等的模型。2、基本概念（1）对象：现实世界中实体的模型化，每个对象有一个唯一的标识符。如特品（2）类。将属性集和方法集相同的所以对象组合在一起，构成一个类。人- 张三（具体对象）1.3.1 数据库系统的组成1计算机硬件主机、存储设备、 I/O 通道。2数据库管理系统负责数据库存取、维护管理的系统软件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习9 / 11 3数据库4应用程序在DBMS 基础上 , 由用户根据应用的实际需要所开发的、处理特定业务的应用程序。5数据库用户（1）数据库管理员：负责管

18、理、监督和维护数据库系统的正常运行。（2） 应用程序员： 负责分析、设计、开发和维护数据库系统中运行的各类应用程序。（3）终端用户：普通使用者。1.3.2 数据库系统体系结构一、模式（建立和维护数据库人员）概念级 1、定义：模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。是所有用户的公共数据视图。2、说明（1）一个数据库只有一个模式（2）使用 DDL来描述、定义的，体现、反映了数据库系统整体观（3）数据库设计者二、外模式（用户和应用程序）用户级 1、定义子模式，数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。2、说明（1）一个数据库有多个外模式。（3）

19、即可以使用 DDL 也可使用 DML 语言描述（4）外模式是保证数据库安全性的一个有力措施三、内模式1、定义：存储模式， 对应于物理级。 它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式和物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。个人收集整理勿做商业用途2、说明：（1）一个数据库只有一个内模式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习10 / 11 （2）DDL 语言定义四、数据库系统的二级映射数据库系统的三级模式是数据在三个级别（层次）

20、上的抽象，使用户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的物理表示和存储。个人收集整理勿做商业用途1、外模式模式映射2、模式内模式映射功能：保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。上述说明解释性的内容：2概念模型的表示方法（ E-R图) 矩形框，用于表示实体类型。菱形框，用于表示实体之间的联系?椭圆形框，用于表示属性。1、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数据是相互独立的。2、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。也就是说，数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。个人收集整理勿做商业用途（1）数据的安全性（ Securit

21、y ）保护（2)数据的完整性（ Integrity）检查 (3) 并发(Concurrency) 控制（4）数据库恢复（ Recovery）视图：指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，即数据库在用户眼中的反映。不同层次的用户所看到的数据库是不相同的。个人收集整理勿做商业用途实体型和实体值实体型：读者（借书卡号，读者姓名，性别，工作单位，读者类别）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 11 页个人收集整理仅供参考学习11 / 11 实体值：（T0001, 刘勇，男，信管系， 1）七、小结八、作业精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页