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1、第 1 章 数据库系统概论返回6/2/20231第1章数据库系统概论知识点数据库、数据库系统、数据库管理系统数据描述语言与操作语言数据模型、存储模式与视图难点数据库管理系统的作用、数据字典内容与作用关系模型、数据库视图、三级模式与两级映射6/2/20232要求熟练掌握以下内容：数据库管理系统的组成与作用数据库管理系统的数据字典与日志E-R图与关系模型的转换数据库的视图与映射了解以下内容：数据库技术的发展简史6/2/202331.1数据库技术的发展1.1.1 人工管理阶段人工管理阶段图图1.11.1人工管理的数据组织人工管理的数据组织简单的I/O软件数据的逻辑组织数据的物理组织6/2/20234
2、1.1.2 文件管理阶段文件管理阶段逻辑文件图图1.21.2文件系统的数据组织见书文件系统的数据组织见书逻辑文件顺序文件连接文件存取方法存取方法(a)(b)6/2/202351.1.3 数据库系统阶段数据库系统阶段1实现了广义的数据共享图图1.31.3广义数据共享广义数据共享见书见书数据库应用程序B（C语言）应用程序D（Ada语言）应用程序A（Basic语言）应用程序C（COBOL语言）6/2/202362实现了数据的结构化隶属隶属隶属隶属隶属隶属教师记录教师记录课程记录课程记录 隶属隶属隶属隶属 人事记录人事记录工资记录工资记录图图1.41.4（a a）全局逻辑结构）全局逻辑结构 校名校名
3、校长校长 地址地址系号系号 系名系名 系主任系主任 教研室教研室 室主任室主任 编号编号 姓名姓名 职称职称 年龄年龄 简历简历 课程号课程号 课程名课程名 课程类课程类 任课教师任课教师 任课日期任课日期 评语评语 日期日期 工资状况工资状况 日期日期 事件事件 6/2/20237隶属隶属隶属隶属图图1.41.4（b b）局部逻辑结构局部逻辑结构 教研室教研室 室主任室主任 课程号课程号 课程名课程名 课程类别课程类别任课教师任课教师 任课日期任课日期 评语评语6/2/20238图1.4（c）现代数据库系统 数据库整体逻辑结构6/2/202393 3数据冗余度小，弹性大，易扩充，应用方式灵活
4、数据冗余度小，弹性大，易扩充，应用方式灵活 4 4具有较高的数据独立性具有较高的数据独立性 图图1.51.5二级映射功能示意二级映射功能示意应用程序A整体逻辑结构应用程序B应用程序X存储结构与逻辑结构的映射局部逻辑结构的映射整体逻辑结构与6/2/2023105提供简便的用户接口6统一的数据控制管理7对数据的存取有了很大的改进1.1.4 数据库系统与文件系统的比较数据库系统与文件系统的比较1相同性2不同性数据库系统具有最小的冗余度数据库系统具有极大的数据独立性数据库系统为用户提供了有效、统一的操作手段6/2/2023111.2 数据库系统的组成数据库系统的组成 1.2.1 数据库的定义与特性数据
5、库的定义与特性1数据库的定义DBTG（DataBaseTaskGroup）的定义：数据库是由一个指定控制的所有记录（record）、络（set和区域组成。如果有多个数据库，则每一个数据库必须有自己的模式，不同数据库的内容是彼此无关的。C.J.Date的定义：数据库是某个企事业单位存贮在计算机内的一组业务数据，它能被这个单位中的应用系统使用。6/2/202312J.Martim的定义：数据库是存贮在一起的相关数据的集合,这些数据无有害的或不必要的冗余,为多种应用服务;数据的存贮独立于使用它的程序;对数据库插入新的数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方法进行，数据被结构化，为其它的应
6、用提供基础。2数据库系统的主要特性数据库系统的主要特性尽最大可能减少数据的冗余度实现广泛的数据共享保证数据的安全可靠保证数据独立性实现标准6/2/202313 1.2.2 数据库系统的设计原则数据库系统的设计原则1数据独立性2.减少数据冗余，提高共享程度3具有很强的数据管理能力4确保数据库系统的可靠、安全与完整5一个良好的数据库系统应具有重新组织数据的能力6设计数据库时应充分注意系统的可修改性和可扩充性7数据应能充分描述数据间的内在联系6/2/202314图图1.6(a)1.6(a)学生课程联系学生课程联系图图1.6(b)1.6(b)教师学生联系教师学生联系6/2/202315图图1.6(c)
7、1.6(c)系教师学生联系系教师学生联系 系系专业专业 班级班级 教研室教研室 学学 生生教师教师 课程课程 实验室实验室 6/2/2023161.2.3 数据库系统的结构与组成数据库系统的结构与组成图图1.71.7数据库系统的结构数据库系统的结构用户1子模式与模式的映射概念模式子模式aDBMSOS用户级数据库概念级数据库物理级数据库-用户视图数据库管理员视图系统分析员视图用户2用户n子模式b子模式m模式与内模式的映像存储模式内模式模式外模式6/2/2023171.数据库2.数据库管理系统3.应用程序系统4.数据库用户普通级用户程序员级用户数据库管理员6/2/2023181.3 数据库的逻辑结
8、构数据库的逻辑结构 1.3.1 数据库的三级结构数据库的三级结构1.子模式给用户设置子模式有如下好处：使用简单方便确保数据独立性减少数据冗余，提高数据共享提高数据的安全保密性2模式3内模式4三级数据库之间的关系6/2/2023191.3.2 数据库的两级映射数据库的两级映射1子模式与模式之间的映射2模式与物理模式之间的映射1.3.3 数据独立性数据独立性1物理数据独立性2逻辑数据独立性6/2/2023201.4 数据管理员与管理系统数据管理员与管理系统 1.4.1 DBA的作用的作用1决定数据库中的信息内容2决定数据的存储和访问策略3监视系统的工作状况，保证系统的时空效率4协调用户与数据库系统
9、的联络5决定数据库的保护措施6及时修改数据字典，使之能反映系统状况7制定保证数据库完整性的约束条件和控制要求6/2/2023211.4.2 数据库管理系统的主要作用数据库管理系统的主要作用1定义数据库2管理数据库3数据库运行与维护制4数据通讯5数据字典1.4.3 数据库管理系统的程序组成数据库管理系统的程序组成1语言（编译）处理方面。2系统运行控制方面3系统维护管理方面6/2/2023221.4.4 数据语言数据语言1数据描述语言模式DDL子模式DDL内模式DDL2数据操作语言 1.4.5 数据字典数据字典1数据字典涉及的主要对象2数据字典的作用保证DBMS快速查找有关对象的请求能够实现。6/
10、2/202323为DBA提供数据库系统的情况3数据字典的功能 1.4.6 数据库日志数据库日志1登录日志2事务恢复6/2/2023241.4.7 用户访问数据库的过程用户访问数据库的过程121288773354546699图图1.91.9用户应用程序访问数据库系统的顺序用户应用程序访问数据库系统的顺序 用户应用程序用户应用程序应用程序子模应用程序子模 模模 式式工作日志工作日志工作日志工作日志系统数据缓冲系统数据缓冲 数据库DBMSOS6/2/2023251.5 数据模型数据模型现实世界现实世界信息世界信息世界数据世界数据世界图图1.101.10三个领域三个领域事物与联系事物与联系事物：事物：
11、对象、性质对象、性质联系：联系：共同、特殊共同、特殊 实体模型实体模型实体：实体：对象、属性对象、属性实体分级：实体分级：总体、单体总体、单体数据模型数据模型数据：数据：记录、项记录、项数据分类：数据分类：型、值型、值6/2/2023261.5.1 名词解释名词解释1实体2实体集3属性4实体标识符5实体型6域7数据项8记录9关键字10文件11实体间的联系6/2/202327 一对一联系一对一联系（one-to-one）定义定义如果两个实体集A、B中的任意一个实体至多与另一个实体集中的一个实体对应联系，则称A、B为一对一联系。记为“11”联系，如图1.10所示。AB图图1.101.10一对一联系
12、一对一联系AB6/2/202328一对多联系（one-to-many）定义设有两个实体集和，如果中每个实体与中任意个实体（包括零个）有联系，而中的每个实体至多与中的一个实体有联系，则称该联系为从到的1对多联系，记为1联系，如图1.11所示。多对多联系（many-to-many）定义如果两个实体集、中的每个实体都与另一个实体集中的任意个实体（包括零个实体）有联系，则称这两个实体集是多对多联系，记为联系，如图1.12所示。6/2/202329AB图图1.111.11一对多联系一对多联系AB 图图1.121.12多对多联系多对多联系 AABB6/2/202330 12.数据模型三要素数据模型三要素
13、数据结构数据结构 数据操作数据操作 完整性约束条件完整性约束条件 1.5.2 实体联系模型实体联系模型 具体作法分为两步：具体作法分为两步：1将将现现实实世世界界信信息息及及其其联联系系用用E-R图图描描述述出出来来，这这种种信信息息结结构构与与任任何何一一个个具具体体的的数数据据库库系系统统无无关关，是一种是一种组织组织模式。模式。2根根据据某某一一具具体体系系统统的的要要求求，将将E-R图图转转换换成成由由特定特定的的DBMS支持的支持的逻辑逻辑数据数据结结构构。6/2/202331 E-R模模型型是是现现实实世世界界的的纯纯粹粹表表示示，有有三三个个基基本本成成份份：实实体体、联联系系和
14、和属属性性。它它是是一一个个概概念念性性模模型型，描描述述的的是是现现实实中中的的信信息息联联系系，而而不涉及数据如何在数据不涉及数据如何在数据库库系系统统中的存放。中的存放。m n图图1.14 学生与课程学生与课程E-R图图 学生选课课程成绩6/2/202332 m1m1nmmmmmmnn图图1.151.15工厂的工厂的E-RE-R图图 姓名地址帐号电话规格名称单价供应量姓名性别职务库存量型号库名主任电话存取库存生产供应领导仓库零件数量供应商单价规格名称职工产品工作量工作车间产量n主任电话车间名nnmm6/2/202333 1.5.3 关系模型关系模型1数据结构2关系操作3完整性约束小小 结结本章概述了数据库技术的发展，数据库技术的发展实际上就是数据管理技术的发展。本章从数据管理的各种指标，如数据独立性、数据的冗余度、数据的安全性、完整性以及数据之间的联系等方面，论述了数据库的发展和完善。6/2/202334