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1、第一章 数据库系统基本概念本讲稿第一页，共三十四页数据库的特点及相关概念数据库数据库数据的仓库，即数据存放的地方数据的仓库，即数据存放的地方 小数据库小数据库可用可用手工手工管理管理大型数据库大型数据库必须由必须由计算机计算机进行管理进行管理u通讯录：通讯录：u图书馆：图书馆：本讲稿第二页，共三十四页数据库的特点及相关概念计算机三大主计算机三大主要应用领域？要应用领域？科学计算科学计算过程控制过程控制数据处理数据处理70%70%本讲稿第三页，共三十四页数据库的特点及相关概念信息的特征信息的特征信息信息能源能源材料材料客观世界的三大要素客观世界的三大要素 采集并加工、传递采集并加工、传递 消息消
2、息情报情报指令指令数据数据 信号信号 学号：学号：S1S1姓名：赵亦姓名：赵亦性别：女性别：女年龄：年龄：1717岁岁所在系别：计算机所在系别：计算机 源于物质和能量源于物质和能量 可以感知可以感知 可存储、加工、可存储、加工、传递和再生传递和再生 本讲稿第四页，共三十四页数据库的特点及相关概念数据数据用于载荷信息的物理符号有有“型型”和和“值值”之分之分受数据类型和取值范围的约束受数据类型和取值范围的约束有定性表示和定量表示之分有定性表示和定量表示之分应具有载体和多种表现形式应具有载体和多种表现形式数字数字文字文字图形图形图象图象声音等声音等本讲稿第五页，共三十四页数据库的特点及相关概念数据
3、与信息的联系数据与信息的联系数据是信息的数据是信息的符号表示或载体符号表示或载体信息是数据的信息是数据的内涵内涵，是对数据的语义解释，是对数据的语义解释 本讲稿第六页，共三十四页数据库的特点及相关概念学号学号姓名姓名性别性别 大学语文大学语文 高等数学高等数学200500001张成祥男8978200500002王明兴男9680200500003龙志伟男8382200500004李晓辉男9190200500005唐娜女9392“型型”“值”数数据据类型：文本型：文本数数据范据范围：男、女：男、女值域：域：男、女男、女 本讲稿第七页，共三十四页数据库的特点及相关概念收集信息、收集信息、将将信息用信
4、息用数数据表示据表示并并按按类别组织保存，在需要的保存，在需要的时候能候能够提供提供数数据据对数数据据进行行变换、抽取和、抽取和运运算，通算，通过数数据加工据加工会会得到更有用的得到更有用的数数据，以指据，以指导或控制人的行或控制人的行为或事物的或事物的变化化趋势在空在空间或或时间上以各上以各种种形式形式传播信息，而不改播信息，而不改变数数据的据的结构构、性、性质和和内内容，使容，使更多的人得到信息更多的人得到信息数据管理数据管理数据管理数据管理数据加工数据加工数据加工数据加工数据传播数据传播数据传播数据传播数数据据处处理理本讲稿第八页，共三十四页数据库的特点及相关概念 信息数据数据处理信息数
5、据数据处理产出产出输出结果输出结果 原料原料输入输入“数据处理数据处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据的真正含义应该是为了产生信息而处理数据 本讲稿第九页，共三十四页数据库的特点及相关概念数据数据管理管理组织、保存组织、保存查询、查询、统计统计维护维护本讲稿第十页，共三十四页数据库的特点及相关概念订单号订单号货号货号订货单位订货单位售价售价订货量订货量送货地点送货地点9600196001JW65JW65阳光公司阳光公司806.50806.50280280天津天津9600296002VF90VF90友谊商城友谊商城588.88588.8817001700北京北京9600396003AB5
6、5AB55和平饭店和平饭店250.99250.9910051005上海上海9600496004EF77EF77五环实业五环实业590.00590.00600600北京北京货号货号品名品名库存量库存量仓库地点仓库地点单价单价VF90VF90电话机电话机10001000北京北京550.00550.00JW65JW65收音机收音机300300上海上海800.50800.50SL88SL88录像机录像机26002600北京北京11898.5011898.50AB55AB55收音机收音机30003000上海上海280.00280.00EF77EF77电视机电视机12001200广州广州600.00600
7、.00库存存关关系系订单关系订单关系本讲稿第十一页，共三十四页数据库的特点及相关概念共享性共享性数据数据整体性整体性DBDBDBDB是从全局观点是从全局观点出发建立数据结出发建立数据结构；而文件是从构；而文件是从某个局部要求或某个局部要求或功能需要建立的功能需要建立的 不不同同的的用用户户可可以以按按各各自自的的用用法法使使用用数数据据库库中中的的数据。数据。多多个个用用户户可可以以同同时时共共享享数数据据库库中中的的数数据据资源资源。数数数数据据据据库库（DBDBDBDB）是一）是一）是一）是一个个个个按按按按数数数数据据据据结结构来构来构来构来存存存存储储和和和和管理管理管理管理数数数数据
8、的据的据的据的计计算机算机算机算机软软件系件系件系件系统统。本讲稿第十二页，共三十四页数据库的特点及相关概念共享性共享性数据数据整体性整体性DBDB数据库用户1用户2用户3用户4用户5本讲稿第十三页，共三十四页数据库的特点及相关概念职工职工编号编号姓姓名名性性别别出生出生日期日期家庭家庭住址住址职职务务职职称称政治政治面貌面貌基本基本工资工资附加附加工资工资身体身体状况状况病史病史情况情况业务业务特长特长主要科研主要科研成果成果职工职工编号编号姓姓名名性性别别出生出生日期日期家庭家庭住址住址职职务务职职称称政治政治面貌面貌职工职工编号编号姓姓名名性性别别基本基本工资工资附加附加工资工资职工职工
9、编号编号姓姓名名性性别别出生出生日期日期身体身体状况状况病史病史情况情况职工职工编号编号姓姓名名性性别别出生出生日期日期职职务务职职称称业务业务特长特长主要科研主要科研成果成果人事人事处科科研研处财务处校校医医院院本讲稿第十四页，共三十四页数据库的特点及相关概念数据库系统（数据库系统（DBSDBS）由计算机硬件、数据库、数据库管理系）由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应用软件和数据库管理员组成统、应用软件和数据库管理员组成本讲稿第十五页，共三十四页数据库的特点及相关概念专门用于管理数据库的计算机系统软件。能够为数据库提供数据的定义、专门用于管理数据库的计算机系统软件。能够为数据库提供数据的
10、定义、建立、维护、查询和统计等建立、维护、查询和统计等操作功能操作功能，并完成对数据完整性、安全性，并完成对数据完整性、安全性进行进行控制的功能控制的功能。本讲稿第十六页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段5050年代以年代以前前6060年代年代中期中期6060年代开年代开始始1 1)手工管理阶段不保存大量的数据；手工管理阶段不保存大量的数据；2)2)手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理；手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理；3)3)手工管理阶段基本上没有手工管理阶段基本上没有“文件文件”概念；概念
11、；4)4)手工管理阶段一组数据对应一个程序。手工管理阶段一组数据对应一个程序。应用程序用程序1 1数数据据组1 1数数据据组2 2应用程序用程序2 2数数据据组N N应用程序用程序N N本讲稿第十七页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段1 1)管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。应用程序应用程序文件名文件名1 1文件名文件名N N地址地址1 1地址地址N N原来存放处原来存放处新的存放处新的存放处文件系统文件系统外存外存本讲稿第十八页，
12、共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段2)2)文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。3)3)文件系统中的数据文件已经具有多样化。文件系统中的数据文件已经具有多样化。4)4)文件系统的数据存取是以记录为单位的。文件系统的数据存取是以记录为单位的。应用程序应用程序1 1应用程序应用程序N N应用程序应用程序2 2文件文件1 1文件文件2 2文件文件N N文文件件系系统统本讲稿第十九页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件
13、系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段1 1)文件系统的数据冗余度（文件系统的数据冗余度（RedundancyRedundancy）大。）大。2)2)文件系统中缺乏数据与程序独立性。文件系统中缺乏数据与程序独立性。文件系统中的数据文件是为某一特定应用服务的，数据文件的可重复利用率非常低。当数据的逻辑结构改变时，必须修改它的应用程序，同时也要修改文件结构的定义。3)3)应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。本讲稿第二十页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶
14、段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段1 1.数据库设计时面向数据库设计时面向数据模型数据模型对象对象学号学号姓名姓名系名系名课程名程名 学学分分教教师学号学号课程名程名成成绩学学生生记录课程程记录本讲稿第二十一页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段1 1.数据库设计时面向数据库设计时面向数据模型数据模型对象对象2.2.数据库系统的数据库系统的数据冗余度小数据冗余度小、数据共享度高数据共享度高1）节约存储空间，使数据的存储、管理和查询都容易实现2）使数据统一，避免产生数据的不一致问题3）便于数据维护
15、，避免数据统计错误本讲稿第二十二页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段1 1.数据库设计时面向数据库设计时面向数据模型数据模型对象对象2.2.数据库系统的数据库系统的数据冗余度小数据冗余度小、数据共享度高数据共享度高1）系统现有用户或程序可以共享数据库中的数据2）系统需要扩充时，再开发的新用户或新程序还可以共享原有的数据资源3）多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据本讲稿第二十三页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据
16、库系统阶段1 1.数据库设计时面向数据模型对象数据库设计时面向数据模型对象2.2.数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高3.3.数据库系统的数据和程序之间具有数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性较高的独立性数据物理独立性数据物理独立性高高是指当数据的物理结是指当数据的物理结构（存储结构）发生构（存储结构）发生变化时，应用程序不变化时，应用程序不需要修改也可以正常需要修改也可以正常工作工作数据逻辑独立性数据逻辑独立性高是指当高是指当数据库系统的数据全局逻数据库系统的数据全局逻辑结构改变时，它们对应辑结构改变时，它们对应的应用程序不需要改变仍的应用程序不
17、需要改变仍可以正常运行可以正常运行本讲稿第二十四页，共三十四页数据库技术及发展文件系统阶段文件系统阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段手工管理阶段数据库系统阶段数据库系统阶段3.3.数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性4.4.数据库中数据的最小存取单位是数据库中数据的最小存取单位是数据项数据项5.5.数据库系统通过数据库系统通过DBMDBMS S进行进行数据安全性、完整性、并发控制数据安全性、完整性、并发控制和数据恢复控制和数据恢复控制本讲稿第二十五页，共三十四页数据库技术及发展完整性控制完整性控制安全性控制安全性控制数据恢复数据恢复并发控制
18、并发控制指为保证数据的正确性、指为保证数据的正确性、有效性和相容性，防止不有效性和相容性，防止不符合语义的数据输入或输符合语义的数据输入或输出所采用的控制机制。出所采用的控制机制。包括提供进行数据完整性包括提供进行数据完整性定义的方法以及提供进行定义的方法以及提供进行检验数据完整性的功能检验数据完整性的功能指保护数据库，以防止不合法的指保护数据库，以防止不合法的使用造成的数据泄漏、破坏和更使用造成的数据泄漏、破坏和更改。改。1 1)用户有超越自身拥有的数据用户有超越自身拥有的数据操作权的行为；操作权的行为；2 2）出现了违背用户操作意愿的结果）出现了违背用户操作意愿的结果本讲稿第二十六页，共三
19、十四页数据库技术及发展完整性控制完整性控制安全性控制安全性控制数据恢复数据恢复并发控制并发控制指排除由于数据共享，指排除由于数据共享，即用户并行使用数据即用户并行使用数据库中的数据时，所造库中的数据时，所造成的数据不完整和系成的数据不完整和系统运行错误问题。统运行错误问题。通过记录数据库运行的日通过记录数据库运行的日志文件和定期做数据备份志文件和定期做数据备份工作，保证数据在受到破工作，保证数据在受到破坏时，能够及时使数据库坏时，能够及时使数据库恢复到正确状态。恢复到正确状态。本讲稿第二十七页，共三十四页数据库系统的结构D DB BS S的的体体系系结结构构硬件硬件软件软件人员人员1 1 1
20、1)计算机内存要尽量大计算机内存要尽量大计算机内存要尽量大计算机内存要尽量大2)2)2)2)计算机外存也要尽量大计算机外存也要尽量大计算机外存也要尽量大计算机外存也要尽量大3)3)3)3)计算机的数据传输速度要快计算机的数据传输速度要快计算机的数据传输速度要快计算机的数据传输速度要快 操操操操作作作作系系系系统统统统（O O O OS S S S）、数数数数据据据据库库库库管管管管理理理理系系系系统统统统（DBMDBMDBMDBMS S S S）、主语言系统、应用程序软件和数据库。主语言系统、应用程序软件和数据库。主语言系统、应用程序软件和数据库。主语言系统、应用程序软件和数据库。本讲稿第二十
21、八页，共三十四页数据库系统的结构D DB BS S的的体体系系结结构构硬件硬件软件软件人员人员人员由开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。人员由开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。人员由开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。人员由开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。软软软软件件件件管管管管理理理理人人人人员员员员称称称称为为为为数数数数据据据据库库库库管管管管理理理理员员员员（DataDataDataData BaseBaseBaseBase AdministratorAdministratorAdministratorAdministrator，简简简简称称称称DBADB
22、ADBADBA），职责为：），职责为：），职责为：），职责为：1 1 1 1)DBADBADBADBA应参与数据库和应用系统的设计。应参与数据库和应用系统的设计。应参与数据库和应用系统的设计。应参与数据库和应用系统的设计。2)2)2)2)DBADBADBADBA应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。3)3)3)3)DBADBADBADBA要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。要
23、负责定义数据的安全性要求和完整性条件。4)4)4)4)DBADBADBADBA负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作。数据恢复工作。数据恢复工作。数据恢复工作。5)5)5)5)DBADBADBADBA负责数据库的改进和重组。负责数据库的改进和重组。负责数据库的改进和重组。负责数据库的改进和重组。本讲稿第二十九页，共三十四页数据库系统的结构终端用户终端用户 应用程序员应用程序员 数据库管理员数据库管理员 非计算机专业人员非计算机专业
24、人员使用数据库使用数据库设计和编制应用程序设计和编制应用程序负责设计、建立、管理和维护数据负责设计、建立、管理和维护数据库以及协调用户对数据库要求的库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队个人或工作团队 本讲稿第三十页，共三十四页数据库系统的结构DBMSDBMS的的功能结构功能结构实现数据的插入、修改、实现数据的插入、修改、删除、查询、统计等数据删除、查询、统计等数据存取操作的功能称为数据存取操作的功能称为数据操纵功能。操纵功能。数据库管理系统通过提供数数据库管理系统通过提供数据操纵语言（据操纵语言（DataData ManipulationManipulation languagelang
25、uage，简称，简称DMLDML）实现其数据操纵功能。）实现其数据操纵功能。能够提供数据定义语言能够提供数据定义语言（DataData DescriptionDescription LanguageLanguage，简称，简称DDLDDL）和相应的建库机）和相应的建库机制。用户利用制。用户利用DDLDDL可以方便地可以方便地建立数据库。建立数据库。本讲稿第三十一页，共三十四页数据库系统的结构DBMSDBMS的的功能结构功能结构指数据的载入、转储、指数据的载入、转储、重组织功能及数据库重组织功能及数据库的恢复功能的恢复功能;指数据库指数据库结构的修改、变更及结构的修改、变更及扩充功能。扩充功能。
26、包括并发控制、数据包括并发控制、数据的存取控制、数据完的存取控制、数据完整性条件的检查和执整性条件的检查和执行、数据库内部的维行、数据库内部的维护等。护等。本讲稿第三十二页，共三十四页数据库系统的结构数据模型用数据数据模型用数据描述语言给出的描述语言给出的精确描述称为精确描述称为数数据模式据模式。定义并保证了定义并保证了定义并保证了定义并保证了外模式与数据外模式与数据外模式与数据外模式与数据模式之间的对模式之间的对模式之间的对模式之间的对应关系。应关系。应关系。应关系。定义并保证了数据定义并保证了数据定义并保证了数据定义并保证了数据的逻辑模式与内模的逻辑模式与内模的逻辑模式与内模的逻辑模式与内
27、模式之间的对应关系式之间的对应关系式之间的对应关系式之间的对应关系本讲稿第三十三页，共三十四页数据库系统的结构内模式是整个数据库实际存储的表示内模式是整个数据库实际存储的表示模式是整个数据库实际存储的抽象表示模式是整个数据库实际存储的抽象表示外模式是概念模式的某一部分的抽象表示外模式是概念模式的某一部分的抽象表示 外模式外模式 模式模式内模式内模式 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 数据库用户能看到并允许使用的那数据库用户能看到并允许使用的那部分局部数据的逻辑结构和特征的描述部分局部数据的逻辑结构和特征的描述 它是对数据库存储结构的描述，它是对数据库存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式是数据在数据库内部的表示方式 可有多个可有多个只有一个只有一个本讲稿第三十四页，共三十四页