数据库技术第一章ppt课件

计算机学院2011 关 于 课 程 上课安排：1-16周， 32学时+16学时 考试成绩组成： 1、平时成绩10分，考勤、回答问题。 2、操作考试40分，上机作业。 3、笔试50分，闭卷笔试。 教师：王文明 中教905 交作业: 教学参考书： Access2003程序设计教程（第2版）李春葆等 清 华大学出版社 信息在现代社会和国民经济发展中所起的作 用越来越大，信息资源的开发和利用水平已成为 衡量一个国家综合国力的重要标志之一。在计算 机的三大主要应用领域（科学计算、数据处理和 过程控制）中，数据处理是计算机应用的主要方 面。数据库技术就是作为数据处理中的一门技术 而发展起来的。 数据库技术所研究的问题就是如何科学地组 织和存储数据，如何高效地获取和处理数据。数 据库技术作为数据管理的主要技术目前已广泛应 用于各个领域，数据库系统已成为计算机系统的 重要组成部分。 数据库技术产生于20世纪60年代末70年代初 ，其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源 。数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据 ，它是计算机数据管理技术发展的新阶段。 近年来，数据库技术和计算机网络技术的发 展相互渗透、相互促进，已成为当今计算机领域发 展迅速、应用广泛的两大领域。数据库技术不仅应 用于事务处理，并且进一步应用到情报检索、人工 智能、专家系统、计算机辅助设计等领域。 第1章 数据库技术概论 一、科学计算与数据处理 1、科学计算：1946年计算机的出现是为了解决 计算的 问题。 2、信息处理：新的信息不断大量涌现，人工操 作已力不从心。计算机的容量与速度可满足 需要。 1.1 数据处理技术的发展 信息处理包括按数据、图形、图象、数字信号 和语言等多种形式进行。 数据处理是本课程的研究对象。 计算机应用的其它领域：过程控制、 CAD/CAM、计算机网络通信、办公自动化等。 二、数据处理的特点 1、处理内容可以是非数值型的、不连续的离 散问题，即无法用数学方程进行描述，只能 用表、树和图等非数值型的数据结构进行描 述的问题。 2、 数据处理使用的主要是计算机非数值性计算 功能，即逻辑判断功能。 3、 数据处理的应用非常广泛。数据处理占计算 机应用的比例达7080%。如商业销售、图书馆 图书管理、人事档案、财会、银行、售票等。 图书管理数据库系统 某行业企业管理系统 NORTHWIND 罗斯文商贸 Access 2000/2003 简介 特点： 一、无需编程（大部分数据管理任务） 二、提供了多种生成器和向导 1、表、查询、报表生成器或设计器 2、数据库、表、查询、窗体 、报表 使 用向导 三、面向一般用户和开发人员 1、一般用户：无需编程。 2、开发人员：使用 VBA（Visual Basic for Application)开发复杂、高级管 理系统。 四、OFFICE 2000/2003组件之一。 本课程达到的目标 1、了解数据库的应用领域，掌握数据库的基本 理论知识。 2、掌握ACCESS各模块对象的使用 3、掌握数据库应用软件的开发过程，能够根据 需要开发简易数据库应用软件 4、掌握简单VBA编程语言及DAO数据模型 。 。 。 应用程序A1 应用程序A2 应用程序An 。 。 。 数据集S1 数据集S2 数据集Sn 图1-1 数据的人工处理 三、数据处理技术的发展（三个主要发展阶段） 1、人工管理阶段 50年代中期以前。计算机主要用于数值计算 ，数据处理刚开始。外存只有纸带、卡片、磁带 ，没有直接存取设备。每个程序都属于自己的一 组程序，程序之间的数据不能共享，数据的冗余 很大。 2、文件系统阶段 50年代后期到60年代中期，出现了磁鼓、磁盘 等直接存取数据的存储设备。操作系统及高级语言 出现。 文件系统管理的数据不能反映各事物之间的联 系。 数据和应用程序相互依赖，缺乏独立性。 各数据文件独立，无法共享，数据冗余大。 程序编制繁琐，缺乏对数据正确性、安全性、 保密性的有效控制手段。 。 应用程序A1 应用程序A2 应用程序An 。 数据集S1 数据集S2 数据集Sn 文件 系统 图1-2 数据的文件系统 3、数据库系统阶段 60年代末期开始。到目前，其理论和实践都 得到了很大发展。数据库是数据处理的主要工具， 是管理信息系统（MIS），决策支持系统(DSS)和 办公自动化(OA)的核心，应用广泛，如商业、银 行、交通、档案等。 数据库 管理系统 应用程序A1 应用程序A2 应用程序An 数 据 库 。 。 。 数据库技术的产生和发展 60年代末期开始，到80年代初期，数据库理 论已趋成熟。70年代网状数据库、层次数据库得 到了广泛应用，80年代后出现了许多著名的关系 数据库系统，如System R、INGRES、ORACLE 等。 随着应用范围的扩充和计算机网络的普及， 数据库系统向“客户机-服务器”系统、分布式数据 库系统、智能数据库等方向发展。 什么是数据库系统 数据库是按一定的方式来组织、存储和管理 数据的“仓库”。在数据库系统中所有数据都由 DBMS统一管理。操纵数据的程序通过与DBMS 的接口可以实现对数据的查询、录入、删除、更 新等操作。同时DBMS集中实施安全标准，以保 证数据的一致性和完整性。 DBMS：即数据库管理系统，是为数据库 建立、使用和维护而配置的软件系统。 数据库系统的特点 a) 数据结构化 b) 数据共享程度高、冗余度低且易于扩充 c) 数据独立性强 c) 数据由DBMS统一管理和控制 并发控制：控制和协调并发操作 安全性保护：防止非法使用 数据完整性：正确性、有效性、相容性 数据库恢复： 1.2 数据模型 一、信息和数据 关于事物的信息称为实体，因此实体是可以识 别的对象，即可以是具体的事物如一个人、一 本书等也可以是抽象的概念或联系，如一次订 货、一次考试等。同类型的事物构成实体集。 实体通过若干个属性来表征，实体的属性是事 物的性质的抽象。 物理流：所有的物质形成物理流 信息流：所有的信息形成信息流 数 据：信息的编码 如职工可以表示如下： 职工（姓名，出生日期，性别，职务，基本工资） （张三，10/10/56，男，厂长，2000） （李四，10/20/68，女，主任，1200） 信息世界：分析实体及其之间的联系，处于系统 分析、论证阶段。 数据世界：用数据表示信息，在计算机中处理。 对于同一个事物，在解决不同问题时，可能有 不同的数据组成和表示。如财务、档案应用时 ，侧重点有所不同。 二、数据之间的联系 最基本的两个实体间的联系。联系抽象化后，可 归结为三种类型： （1）一对一联系(1:1) 如果实体集A中的每个实体至多和实体集B中的一个实 体有联系，反过来，实体集B中的每个实体至多和实体 集A中的一个实体有联系，称为一对一联系，1：1。 1 : 1 （2）一对多联系(1:n) （3）多对多联系(m:n) 如果实体集A中的每个实体和 实体集B中的多个实体有联系 ，反过来，实体集B中的每个 实体至多和实体集A中的一个 实体有联系，称为一对多联 系，1：n。 如果实体集A中的每个实 体和实体集B中的多个实体 有联系，反过来，实体集B 中的每个实体和实体集A 中的多个实体有联系，称 为多对多联系，m：n。 1 : n m : n 三、概念模型 （1）实体（型）用矩形框表示，框内标注实体名称。 （2）属性用椭圆形表示，并用连线与实体连接起来。 如果属性较多，有时也将实体与其相应的属性另外单独 用列表表示。 （3）实体之间的联系用菱形框表示，框内标注联系名 称，并用连线将菱形框分别与有关实体相连，并在连线 上注明联系类型。 概念模型是对信息世界建模的，能完整、准确地表示 实体与实体之间的联系。概念模型的表示有多种方法，其 中E-R概念模型最著名。E-R模型使用实体、属性、联系 三个抽象概念描述现实世界，并可以方便地转换为DBMS 支持的数据模型（关系模型、层次模型、网状模型）。 图1-11 表示实体及实体间 联系的E-R图 图1-10 实体之间 的联系的表示 图1-9 学生实体及其 属性的E-R图 图1-13 3个实体及实体间 联系的E-R图 图1-12 实体集内部 联系的表示 四、数据模型（层次、网状和关系模型） 1. 关系数据模型 在计算机中实现时使用的模型为数据模型。 2. 层次数据模型 用树状结构表示实体及实体之间联系的模型称为层次模型。 3. 网状数据模型 用网状结构表示实体及实体之间联系的模型称为 网状数据模型。 五、面向对象数据模型 传统的数据模型（关系、层次、网状）在 商业应用方面非常成功，但在设计和实现更为 复杂的数据库应用系统，如科学实验数据库、 工程设计制造数据库、地理信息系统数据库和 多媒体数据库时，暴露了不足。对处理更复杂 需要存储图象、大文本、声音、视频等复杂的 数据类型时，能力受到了限制。 面向对象数据模型和面向对象数据库系统 该数据模型对数据的表达能力更强，使用方便 ，但模型复杂，系统实现难度大。 1.3 数据库系统组成与结构 一、数据库系统组成 1. 数据库及其硬件平 台 2. DBMS及其软件支 持系统：操作系统 与应用软件等 3. 人员：各种用户 DBA：数据库管理员 （1）数据库管理员（DataBase Administrator， 简称DBA） 数据库是整个企业或组织的数据资源，因 此企业或组织应设立专门的数据资源管理机构 来管理数据库，数据库管理员则是这个机构的 一组人员，负责全面管理和控制数据库系统。 具体职责如下： l决定数据库的数据内容和结构。 l决定数据库的存储结构和存取策略。 l定义数据的安全性要求和完整性约束条件。 l监控数据库的使用和运行。 l数据库的改进和重组。 （2）系统分析员 系统分析员是数据库系统建设期的主要参与人员， 负责应用系统的需求分析和规范说明，要和最终用户相 结合，确定系统的基本功能：数据库结构和应用程序的 设计，以及软硬件的配置，并组织整个系统的开发。 （3）应用程序员 应用程序员根据系统的功能需求负责设计和编写应 用系统的程序模块，并参与对程序模块的测试。 （4）最终用户 数据库系统的最终用户是有不同层次的，不同层次 的用户其需求的信息以及获得信息的方式也是不同的。 一般可将最终用户分为操作层、管理层和决策层。他们 通过应用系统的用户接口使用数据库。 数据库应用系统 数据库管理系统DBMS 操 作 系 统 硬件 图 数据库系统的组成 二、数据库系统的三级模式结构 1. 三种模式 内模式（存储模式） 模式（概念模式） 外模式（子模式） 2. 二级映像 外模式/模式映象 模式/内模式映象 从DBMS的角度看，数据库系统通常采用三级模式。 三、数据库系统的体系结构 1. 分时系统环境下的集中式数据库系统 2. 微型计算机上的单用户数据库系统 3. 网络环境下的客户机-服务器数据库系统 4. 分布式数据库系统 5. 因特网上的数据库 1.4 数据库管理系统（DBMS） 一、数据库管理系统的功能 1、数据定义功能 DBMS提供了数据定义语言DDL（Data Definition Language），用户通过它可以方便地对数据 库中的相关内容进行定义。例如，对数据库、表、索 引进行定义。 2、数据操纵功能 DBMS提供了数据操纵语言DML（Data Manipulation Language），用户通过它可以实现对数 据库的基本操作。例如，对表中数据的查询、插入、 删除和修改。 3、数据库运行控制功能 这是DBMS的核心部分，它包括并发控制（即处理 多个用户同时使用某些数据时可能产生的问题）、安全 性检查、完整性约束条件的检查和执行、数据库的内部 维护（例如，索引的自动维护）等。所有数据库的操作 都要在这些控制程序的统一管理下进行，以保证数据的 安全性、完整性以及多个用户对数据库的并发使用。 4. 数据字典 二、数据库语言及用户接口 1. DBMS的数据定义语言；DDL 2. DBMS的数据操纵语言：DML 3. DBMS的用户接口：图形、菜单、语言、专用接口 、DBA接口 三、常见的数据库管理系统 1. VFP（桌面型DBMS） 2. Oracle（大型DBMS） 3. SQL Server（客户机-服务器DBMS） 4. MySQL（开放源代码的DBMS） 5. Java数据库 6. 其它：POWERBUILDER等 一、数据库在我国的应用 84年 汉化 dBASEII 85年 汉化dBASEIII 八十年代末，多用户的dBASEIII+ ，具 有网络功能。 86年 与dBASEIII兼容的FoxBase1.0 87年 FoxBase2.0版 88年 FoxBase2.1版 1.5 数据库应用情况 Foxsoftware公司被微软收购后，推出系 列数据库软件： Foxpro