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1、第一章 数 据 库 概 述 第一节第一节 引言引言 第二节第二节 数据库基本概念数据库基本概念 第三节第三节 数据库系统结构数据库系统结构 第四节第四节 数据模型数据模型 第五节第五节 数据库管理系统数据库管理系统 第六节第六节 电子商务模式下的数据库系统电子商务模式下的数据库系统 第七节第七节 数据库技术最新进展数据库技术最新进展第一节：引言w什么是数据库技术w数据管理技术的发展历史w数据库技术的研究领域1/9/20232引言：什么是数据库技术w数据库技术是作为数据处理中单独的一门技术发展起来的，其研究的问题为：n n如何科学地组织和存储数据，如何高效地获如何科学地组织和存储数据，如何高效地
2、获取和处理数据。取和处理数据。1/9/20233引言：数据管理技术的发展历史w人工管理阶段n时期：l20世纪50年代中期以前n特征：l数据管理由应用程序自身完成l在多个用户之间数据不共享l一般不进行数据的长期保存1/9/20234引言：数据管理技术的发展历史w文件系统管理阶段n时期：l20世纪50年代后期n特征：l不同的应用程序独立地定义和处理自己的文件l文件与应用程序紧密相关l提供数据的物理存储和存取方法，数据的逻辑结构和输入输出格式在程序中定义和管理l缺点：数据共享性差，冗余度大；数据不一致性；数据独立性差；数据结构化程度低1/9/20235引言：数据管理技术的发展历史w数据库管理阶段n时
3、期：l20世纪60年代末n网状数据库：基于网状数据模型的数据库管理系统n层次数据库：基于层次数据模型的数据库管理系统n关系型数据库：基于关系数据模型的数据库管理系统1/9/20236引言：数据库技术的研究领域w数据库理论n例如：数据模型，分布式数据库，数据库中的知识发现，等w数据库设计n例如：数据库设计方法学和设计工具w数据库管理系统的产品研制1/9/20237第二节：数据库的基本概念w数据和信息w数据库w数据库语言w数据库管理系统w数据库管理员w数据库系统1/9/20238数据库的基本概念：数据和信息w数据是描述现实世界中各种具体事物或抽象概念的可存储并具有明确意义的信息。w信息是经过处理、
4、加工提炼而用于决策制定或其他应用活动的数据。w数据是信息的载体，信息是数据处理过程的结果。1/9/20239数据库的基本概念：数据库w数据库是相互关联的数据集合：n具有逻辑关系和明确意义的数据集合n针对明确的应用目标而设计、建立和加载n表示现实世界的某些方面n具有较小的数据冗余，可供多个用户共享n具有较高的数据独立性n具有安全控制机制n允许并发地使用数据库，能保证数据的一致性和完整性1/9/202310数据库的基本概念：数据库语言w数据定义语言（DDL，data definition language）：定义数据库模式n数据库模式定义n数据库存储结构和访问方式定义w数据操纵语言（data ma
5、nipulation language，DML）：表示用户对数据库的操作请求：查询、增加、删除、修改n宿主型语言：嵌入主语言中，本身不能独立使用n交互式命令语言：语法简单，可独立使用1/9/202311数据库的基本概念：数据库管理系统w通用软件系统w由一组计算机程序构成w能够对数据库进行有效的管理，包括存储管理、安全性管理、完整性管理等w提供使用户能方便快速地建立、维护、检索、存取和处理数据库中的信息的软件环境1/9/202312数据库的基本概念：数据库管理员w专业从事数据库管理工作的人员w负责数据库的全面管理工作，包括维护、设计w需要掌握一定的数据处理、数据库技术w需要有处理好人际关系的素质
6、、能力1/9/202313数据库的基本概念：数据库系统w数据库系统是指由计算机硬件、操作系统、数据库管理系统及在它支持下建立起来的数据库、应用程序、用户和维护人员组成的一个整体1/9/202314第三节：数据库的系统结构w视图抽象和外模式w概念抽象和模式w物理抽象和内模式w数据独立性1/9/202315数据库的系统结构：视图抽象和外模式w现实世界中的信息按照不同用户（应用）的观点抽象为多个逻辑数据结构。每个逻辑数据结构称为一个视图视图（或用户视图），描述了每个用户所关心的数据集合w每个视图抽象地描述了整个数据库的一个侧面，所有视图的集合形成了数据库的外模式外模式w外模式是面向用户（应用）的数据
7、库模式w数据库系统中数据定义语言的视图定义机制视图定义机制提供了进行视图抽象的工具，可以用来定义视图的逻辑结构1/9/202316数据库的系统结构：概念抽象和模式w概念抽象概念抽象把数据库的外模式抽象为数据库的概念模式w概念模式概念模式综合了外模式中的所有视图，反映了所有数据库用户（应用）所关心的现实世界的抽象，形成了数据库的整体逻辑结构w数据库系统中的数据库定义机制数据库定义机制提供了概念抽象的工具，可以用来定义概念数据库模式的逻辑结构1/9/202317数据库的系统结构：数据独立性w物理数据独立性n由内模式与概念模式之间的映象实现n当数据库的内模式发生改变时，概念模式和外模式的定义不变，从
8、而用户编写的应用程序也不需要修改w逻辑数据独立性n由概念模式与外模式之间的映象实现n当概念模式发生改变时，数据库的外模式不变，从而建立在外模式上的应用程序也不需要修改1/9/202318第四节：数据模型w信息的三个世界w概念数据模型w逻辑数据模型1/9/202319数据模型：信息的三个世界w现实世界：现实世界中存在于人脑之外的客观存在的事物及其相互联系。w信息世界：现实世界在人们头脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述，对应着概念数据模型。w数据世界：信息被转换成数据，进入数据世界，对应着逻辑数据模型。w从现实世界到信息世界，再到数据世界，是一个把客观世界存在的事物和联系逐步抽象到便于
9、计算机处理的数据形式的过程。1/9/202320数据模型：概念数据模型wE-R方法n确定所有实体集合：用矩形方框表示实体集合n选择实体集应包含的属性：用椭圆框表示属性n确定实体集之间的联系：用菱形框表示联系 n确定实体集的关键字：用下划线在属性上标明关键字的属性集合 n确定联系的类型：在无向边上注明 1/9/202321数据模型：逻辑数据模型w逻辑模型三要素n数据结构：描述数据的静态特征n数据操作：描述数据的动态特征n数据的约束条件：描述完整性规则w层次模型n用树型结构来表示实体之间联系的模型n有且仅有一个节点无父节点，即树根n根节点以外的其他节点有且仅有一个父节点n典型系统：IBM公司的IM
10、S（Information Management System）系统w网状模型n是层次模型的扩充n用记录表示实体集，用“系”表示实体之间一对一、一对多、多对多的联系关系n允许节点无父节点，或有一个以上的父节点1/9/202322数据模型：逻辑数据模型-关系模型w用二维表格数据来表示实体和实体间联系的模型w不但用表格来表示实体，而且也用表格形式（通过连接运算）来表示和实现实体间的联系w关系模型中的基本概念：元组、属性、域、主键、关系名、关系模式w关系模型的优点：n可以简单、灵活地表达各种实体及其之间的联系n用户界面好，易用性佳n支持数据库重构n具有严密的数学基础和操作的代数性质n具有较高的数据独
11、立性w关系模型的不足：n运行效率不够高n不直接支持层次结构1/9/202323第五节：数据库管理系统w数据库管理系统的功能w数据库管理系统的组成w数据库管理系统的工作过程w主流关系型数据库管理系统1/9/202324数据库管理系统：功能w数据定义w数据操纵w数据查询w数据库运行控制管理w数据组织、存储w数据库的建立和维护w数据通信接口1/9/202325数据库管理系统：组成w数据定义语言及其编译（或解释）程序w数据操纵语言及其编译（或解释）程序w数据库运行控制程序w实用程序w数据字典1/9/202326数据库管理系统：工作过程w用户使用某数据子语言发出一个访问请求wDBMS接受请求并分析wDB
12、MS检查用户外模式、相应外模式/概念模式的映象、概念模式、相应概念模式/内模式的映象和存储结构定义wDBMS执行对数据库的必要的操作1/9/202327数据库管理系统：主流系统wOraclewMS SQL ServerwIBM DB2wSybasewMySQLwPostgreSQLwFireBirdw1/9/202328第六节：电子商务模式下的数据库系统 w电子商务模式下的数据库系统一般存放相关客户、供应商、产品的静态业务数据w电子商务模式下的数据库系统一般由网络环境下的多个用户共同使用，更强调数据库的安全性控制和并发控制w电子商务模式下的数据库系统需要提供并发控制系统，对多用户的并发操作加以
13、控制和协调w电子商务环境下的数据库系统尤其需要进行及时和可靠的数据备份操作1/9/202329第七节：数据库技术的最新进展w分布式数据库系统w数据仓库系统w面向对象的数据库系统w多媒体数据库系统w网络数据库系统1/9/202330本 章 小 结w数据管理技术经历了人工管理、文件系统管理和数据库管理3个阶段。w数据库是具有逻辑关系和明确意义的数据集合，具有较高的数据独立性和较低的数据冗余性。数据库系统由数据库、数据库管理系统、数据库管理员等组成。w概念数据模型使用特定的概念和方法精确地描述信息世界的概念化结构。最常用的概念数据模型是E-R模型。w逻辑数据模型面向用户建模，是用户从数据库所看到的数
14、据模型。逻辑数据模型至少包含3个部分：数据结构、数据操作和数据的约束条件。常见的逻辑模型有层次模型、网状模型和关系模型。w数据库管理系统是指管理数据库的软件系统，是用户和程序员与数据库进行交互的接口系统，实现数据定义/操纵/查询/运行控制管理、数据组织和存储、数据库的建立和维护与数据通信接口。w数据库技术的最新进展包括分布式数据库、面向对象数据库、数据仓库、多媒体数据库和网络数据库等。1/9/202331本章思考题w什么是数据库？数据库的主要特征是什么？w什么是逻辑数据模型？其包括哪3个要素？wDBMS的主要功能是什么？试用一个查询操作，简述DBMS的工作过程。w某百货公司有若干连锁商店，每家商店经营若干商品，每家商店有若干职工，每个职工只能服务于一家商店。试描述该百货公司的E-R模型，并给出每个实体、联系的属性。1/9/202332