数据库系统概论 第一章

1、数据库原理及应用数据库原理及应用 An Introduction to Database Systems初识数据库初识数据库v数据库技术是计算机在数据库技术是计算机在数据处理数据处理方面的应用方面的应用v数据处理数据处理: 将数据处理成信息，供人们使用将数据处理成信息，供人们使用v数据：数据：有多种形式有多种形式(数字、文字数字、文字、声音、图形、图象、声音、图形、图象)，又有简单、，又有简单、复杂复杂之分之分v信息：信息：浅层次的浅层次的、深层次的、深层次的v数据存储在数据库中，数据库中的数据是按某种数据存储在数据库中，数据库中的数据是按某种数据模型数据模型组织、描述、存储、处理的组织、描述

2、、存储、处理的An Introduction to Database Systems课程内容课程内容 基础篇基础篇 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 关系数据库关系数据库(关系数据模型关系数据模型) 第三章第三章 关系数据库标准语言关系数据库标准语言SQL(实现关系数据模型的语言实现关系数据模型的语言) 第四章第四章 数据库安全性数据库安全性 第五章第五章 数据库完整性数据库完整性 设计篇设计篇 第六章第六章 关系数据理论关系数据理论(如何使数据存储的合理如何使数据存储的合理) 第七章第七章 数据库设计数据库设计(如何设计数据库如何设计数据库) 第八章第八章 数据库编程数据库编程 系统系统

3、篇篇 第十章第十章 数据库恢复技术数据库恢复技术 第十一章第十一章 并发控制并发控制An Introduction to Database Systems数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database Systems第一章第一章 绪论绪论An Introduction to Database Systems第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 小结小结An Introduction to Database Systems第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述数据库系

4、统概述 1.1.1 基本概念基本概念 1.1.2 数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程 An Introduction to Database Systems1.1.1 基本概念基本概念v数据数据(Data)v数据库数据库(Database)v数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)v数据库系统数据库系统(DBS)An Introduction to Database Systems一、数据一、数据v数据的定义数据的定义 描述事物的符号描述事物的符号v数据的表现形式数据的表现形式 数字、文字、图形、图像、音频、视频等数字、文字、图形、图像、音频、视频等v数据的特点数据的特点 数据与其语

5、义是不可分的数据与其语义是不可分的 数据的含义称为语义，一个数据可以有多种语义数据的含义称为语义，一个数据可以有多种语义An Introduction to Database Systems数据举例数据举例v 简单数据，如简单数据，如93：语义语义1：学生某门课的成绩：学生某门课的成绩语义语义2：某人的体重：某人的体重语义语义3：计算机系：计算机系2003级学生人数级学生人数An Introduction to Database Systems数据举例数据举例v 学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录(复杂数据复杂数据)（李明，男，（李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，江苏南京市，

6、计算机系，1990） 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学年份入学年份 解释：李明是个大学生，解释：李明是个大学生，1972年年5月出生，江苏南京市月出生，江苏南京市人，人，1990年考入计算机系年考入计算机系An Introduction to Database Systems二、数据库二、数据库v数据库的定义数据库的定义 数据库数据库(Database,简称简称DB)是是长期储存长期储存在计算机内、在计算机内、有有组织组织的、的、可共享可共享的的大量大量数据的集合。数据的集合。An Introduction to Databa

7、se Systems三、数据库管理系统三、数据库管理系统v什么是数据库管理系统什么是数据库管理系统 (DBMS) 位于用户与操作系统之间的一层位于用户与操作系统之间的一层系统系统软件软件vDBMS的用途的用途 帮助用户科学地组织和存储数据、高效地获取和维帮助用户科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据护数据An Introduction to Database Systems四、数据库系统四、数据库系统v数据库系统数据库系统（Database System，简称，简称DBS） 在计算机系统中引入数据库后的系统在计算机系统中引入数据库后的系统v数据库系统的构成数据库系统的构成 数据库数据库 数

8、据库管理系统（及其开发工具）数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统应用系统 数据库管理员数据库管理员 用户用户 An Introduction to Database Systems 数据库数据库 DB 应用系统应用系统 操作系统 OS数据库管理系统数据库管理系统DBMS 数据库管理员数据库管理员 DBA用户用户用户数数据据 D库库 B系系 S统统An Introduction to Database Systems1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 基本概念基本概念 1.1.2 数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程 An Introduction to Databas

9、e Systems数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程v数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程 人工管理阶段人工管理阶段(20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中) 文件系统阶段文件系统阶段(20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中) 数据库系统阶段数据库系统阶段(20世纪世纪60年代末年代末-现在现在)An Introduction to Database Systems一、人工管理阶段一、人工管理阶段v时期时期 20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中v产生的背景产生的背景 应用需求应用需求科学计算科学计算 硬件水平硬件水平无直接存取存储设备无直接存取存储设

10、备 软件水平软件水平没有操作系统没有操作系统 处理方式处理方式批处理批处理An Introduction to Database Systems应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段人工管理阶段) 应用程序应用程序1数据集数据集1应用程序应用程序2数据集数据集2应用程序应用程序数据集数据集n.人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 An Introduction to Database Systems二、文件系统阶段二、文件系统阶段v时期时期 20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中v产生的背景产生的背景 应用需求应用需求科学计算、数据处理科学计算、数据处理 硬

11、件水平硬件水平磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓 软件水平软件水平有文件系统有文件系统 处理方式处理方式联机实时处理、批处理联机实时处理、批处理An Introduction to Database Systems应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段文件系统阶段)应用程序应用程序1文件文件应用程序应用程序2文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 An Introduction to Database Systems三、数据库系统阶段三、数据库系统阶段v时期时期 20世纪世纪60年代末以来年代末以来v产生的背景产生的背景 应用背

12、景应用背景大规模数据处理大规模数据处理 硬件背景硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列大容量磁盘、磁盘阵列 软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统 处理方式处理方式联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处理批处理An Introduction to Database Systems应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序应用程序1应用程序应用程序2数据库数据库数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 An Introduction to Database Systems第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数

13、据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 小结小结An Introduction to Database Systems 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 逻辑逻辑模型的组成要素模型的组成要素 1.2.3 常用的逻辑模型常用的逻辑模型 An Introduction to Database Systems数据模型数据模型v模型就是现实世界的模拟模型就是现实世界的模拟v数据模型分为两类数据模型分为两类(1) 概念模型(也称信息模型)是按用户的观点对数据建模用途：用于数据库设计 独立于具体的DBMS(2) 结构模型(包括逻辑结构模型和物

14、理结构模型) 是按计算机的观点对数据建模 用途：用于描述数据库的逻辑结构和物理结构 与具体的DBMS息息相关An Introduction to Database Systems数据模型数据模型v模型就是现实世界的模拟模型就是现实世界的模拟v数据模型分为两类数据模型分为两类(1) 概念模型(也称信息模型)是按用户的观点来对数据建模，用途：用于数据库设计。 独立于具体的DBMS(2) 结构模型(包括逻辑结构模型和物理结构模型) 逻辑模型是设计人员能直接操作的数据对象的集合。 物理模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。 一般用户不必考虑物理模型。(只有设计DBMS的人需要考虑)An In

15、troduction to Database Systems 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素逻辑模型的三要素逻辑模型的三要素v数据结构数据结构 v数据操作数据操作 v完整性约束条件完整性约束条件An Introduction to Database Systems 一、一、 数据结构数据结构v什么是数据结构什么是数据结构 描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系 如链表、二维表如链表、二维表v数据结构是对系统静态特性的描述数据结构是对系统静态特性的描述An Introduction to Database Systems 二、数据操作二

16、、数据操作 v数据操作数据操作 对数据库中各种对象允许执行的对数据库中各种对象允许执行的操作操作v数据操作的类型数据操作的类型 查询查询 更新更新(包括插入、删除、修改包括插入、删除、修改)v数据操作是对系统动态特性的描述数据操作是对系统动态特性的描述An Introduction to Database Systems三、数据的完整性约束条件三、数据的完整性约束条件 v数据的完整性约束条件数据的完整性约束条件 完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系应遵循的制约和规则应遵循的制约和规则 保证数据的正确、有效、相容保证数据的正确、有效、相容An Intr

17、oduction to Database Systems 1.2.4 常用的逻辑模型常用的逻辑模型v层次模型层次模型(Hierarchical Model) v网状模型网状模型(Network Model) v关系模型关系模型(Relational Model) v面向对象模型面向对象模型(Object Oriented Model）v对象关系模型对象关系模型(Object Relational Model)An Introduction to Database Systems1.3 数据库系统结构数据库系统结构v从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用从数据库管理系统角度看，数据库系统通常

18、采用三级模式结构三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构，是数据库系统内部的系统结构 v从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为: 单用户结构单用户结构 主从式结构主从式结构 客户服务器客户服务器 C/S模式模式 分布式结构分布式结构 浏览器应用服务器数据库服务器多层结构等浏览器应用服务器数据库服务器多层结构等 B/S模式模式An Introduction to Database Systems1.4 1.4 小结小结v 数据库技术是计算机在数据处理方面的应用数据库技术是计算机在数据处理方面的应用v 数据处理的特点：数据量大，算法简单数据处理的特

19、点：数据量大，算法简单v 数据：有多种表现形式，有简单数据复杂数据数据：有多种表现形式，有简单数据复杂数据(记录数据记录数据)之分，数据之分，数据库研究是复杂数据库研究是复杂数据v 数据与其语义密不可分，不同的环境语义可能不同数据与其语义密不可分，不同的环境语义可能不同v 大量数据存储在计算机中，即数据库大量数据存储在计算机中，即数据库DBv 数据库管理系统数据库管理系统DBMS，是用于管理数据库的系统软件，是用于管理数据库的系统软件 DBMS的作用：帮助用户科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数的作用：帮助用户科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据据v 数据管理技术发展的三个阶段：人工、文件系统、数据库系统数据管理技术发展的三个阶段：人工、文件系统、数据库系统An Introduction to Database Systems小结小结(续续)v 数据模型数据模型 概念模型：用于数据库设计概念模型：用于数据库设计 逻辑模型：用于逻辑模型：用于DBMS实现实现v 逻辑模型的三要素逻辑模型的三要素 数据结构、数据操作、完整性约束数据结构、数据操作、完整性约束v 几种常用的逻辑模型几种常用的逻辑模型 层次、网状、层次、网状、关系关系、面向对象、对象关系、面向对象、对象关系An Introduction to Database Systems本章练习