数据库系统基本概念课件

1、数据库系统基本概念1数据库系统基本概念2第第1章章 数据库系统概述数据库系统概述第第2章章 数据模型与概念模型数据模型与概念模型第第3章章 关系数据库关系数据库第第4章章 sql server 2008数据库管理数据库管理第第5章章 数据库建立与管理数据库建立与管理第第6章章 关系数据库理论关系数据库理论第第7章章 数据库保护技术数据库保护技术第第8章章 数据库系统设计的步骤和方法数据库系统设计的步骤和方法第第9章章 新型数据库系统及数据库技术的发展新型数据库系统及数据库技术的发展数据库系统基本概念31.1 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1.1.1 信息与数据信息与数据 1.1.2 (

2、数据处理）数据管理与数据库数据处理）数据管理与数据库 1.1.3 数据库管理系统与（信息系统）信息管理系统数据库管理系统与（信息系统）信息管理系统1.2 数据库技术及发展数据库技术及发展 1.2.1 手工管理数据阶段的特点手工管理数据阶段的特点 1.2.2 文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷 1.2.3 数据库技术的发展历程和研究方向数据库技术的发展历程和研究方向 1.2.4 数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构 1.3.1 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 1.3.2 数据库管理系统的功能结构

3、数据库管理系统的功能结构 1.3.3 数据库系统的三级数据模式结构数据库系统的三级数据模式结构数据库系统基本概念41.1 数据库系统基本概念数据库系统基本概念u信息与数据信息与数据u数据管理与数据处理数据管理与数据处理u数据库数据库u数据库管理系统数据库管理系统u数据库应用系统与管理信息系统数据库应用系统与管理信息系统u数据库系统数据库系统数据库系统基本概念51.1 数据库系统基本概念数据库系统基本概念 1.1.1 信息与数据信息与数据1. 信息（信息（information）、信息特征及作用）、信息特征及作用信息信息:就是新的、有用的就是新的、有用的事实和知识事实和知识。 信息具有四个基本特

4、征：信息具有四个基本特征：客观客观存在的存在的:有有价值价值的的:可可传递传递的的:有一定的有一定的表示形式表示形式:信息的内容是关于信息的内容是关于客观客观事物或思想等方事物或思想等方面的知识面的知识是是有用有用的，它是人们活动的必需知识的，它是人们活动的必需知识能够在空间和时间上被能够在空间和时间上被传递传递，在空间上，在空间上传递称为通信，在时间上传递称为存储传递称为通信，在时间上传递称为存储信息可以通过手势、眼神、声音、信息可以通过手势、眼神、声音、图形、数字等形式表示图形、数字等形式表示数据库系统基本概念62. 数据（数据（data）、数据和信息的关系及数据的特征）、数据和信息的关系

5、及数据的特征数据：数据：是用于承载信息的是用于承载信息的物理符号物理符号,也就是指信息的也就是指信息的一种一种符号符号化表示形式，而采用什么符号，完全是化表示形式，而采用什么符号，完全是人为规定，可以是数字、文字、图形等。人为规定，可以是数字、文字、图形等。 数据库数据库里主要存储的就是符号化的信息里主要存储的就是符号化的信息数据数据。数据库系统基本概念7数据的数据的4个特征个特征：有有“型型”和和“值值”之分之分:受受数据类型数据类型和和取值范围取值范围的约束的约束:有有定性定性表示和表示和定量定量表示之分表示之分:具具有载体有载体和多种和多种表现形式表现形式:如表示某学生信息的数据：如表示

6、某学生信息的数据：（1001、张三、张三、21、80）型：型：(学号、姓名、年龄、成绩学号、姓名、年龄、成绩)值：各项取值值：各项取值如年龄的数据类型是整型，如年龄的数据类型是整型，取值范围定为取值范围定为10-100数据库设计时就必须认真考虑以上因素。数据库设计时就必须认真考虑以上因素。数据库系统基本概念8数据与信息关系数据与信息关系：数据是表示信息的数据是表示信息的物理符号物理符号，只是信息表，只是信息表达形式的一种（还有手势、眼神等）。达形式的一种（还有手势、眼神等）。信息是数据的信息是数据的内涵内涵，数据只有被理解后才，数据只有被理解后才有意义。有意义。错误的数据并不能表达信息。错误的

7、数据并不能表达信息。数据库系统基本概念91.1.2 数据管理与数据库数据管理与数据库 围绕数据进行的所有工作称为围绕数据进行的所有工作称为数据处理数据处理，包括对，包括对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。分为。分为3类：类：1. 数据处理（数据处理（data processing）及分类）及分类收集收集信息、将信息用数据表示并按类别组织信息、将信息用数据表示并按类别组织保存保存，在需要的时候能够，在需要的时候能够提供提供数据数据对数据进行对数据进行变换变换、抽取抽取和和运算运算，通过数据，通过数据加工会得到更有用的数据，以指导或控制加

8、工会得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势人的行为或事物的变化趋势在在空间空间或或时间时间上以各种形式传播信息，而上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息的人得到信息数据管理数据管理:数据加工数据加工:数据传播数据传播:数据库系统基本概念10数据管理是数据处理中最基本工作，是其他数数据管理是数据处理中最基本工作，是其他数据处理的据处理的核心和基础核心和基础。主要包括：。主要包括：2. 数据管理及内容数据管理及内容 即将收集到的数据合理地即将收集到的数据合理地分类组织分类组织，将其将其存储存储在物理载体上，使数据

9、能够在物理载体上，使数据能够长期地被保存长期地被保存即根据需要即根据需要插入插入新数据、新数据、修改修改原数据原数据和和删除删除失效数据的操作失效数据的操作以便快速地得到需要的正确以便快速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求数据，满足各种使用要求组织和保存数据组织和保存数据:进行数据维护进行数据维护:数据查询和数据统计数据查询和数据统计:数据库是存储数据的仓库，也是数据管理的技术和手段数据库是存储数据的仓库，也是数据管理的技术和手段数据库系统基本概念11 3. 数据库及数据库中数据的性质数据库及数据库中数据的性质本书定义：本书定义：数据库数据库（database-db）是一个按数据结构来存储

10、和管）是一个按数据结构来存储和管理数据的理数据的计算机软件系统计算机软件系统。包含两层意思：包含两层意思：它能更它能更合理地组织合理地组织数据，数据，方便地方便地维护维护数据，更数据，更严密地控制严密地控制数据和数据和更更有效的利用有效的利用数据数据是保管数据的是保管数据的仓库仓库:是管理数据的是管理数据的新方法和新技术新方法和新技术:按照一定结构存储的数据按照一定结构存储的数据集合集合数据库系统基本概念12 其实对于数据库目前还没有统一的定义，许多数其实对于数据库目前还没有统一的定义，许多数教材这么定义：教材这么定义：数据库（数据库（db）：）：数据库是存储数据的数据库是存储数据的仓库仓库，

11、是经过精，是经过精心组织的心组织的结构化结构化的、能的、能永久保存永久保存的、且能为不同用户的、且能为不同用户所所共享共享的数据集合。的数据集合。数据库系统基本概念13数据库方法与文件方法相比，数据库中的数据库方法与文件方法相比，数据库中的数据数据具有以具有以下两个下两个特征特征。因数据库是从因数据库是从全局全局的角度出发建立的，能为的角度出发建立的，能为多多个用户个用户共享；而文件中的数据是根据某一功能共享；而文件中的数据是根据某一功能模块建立的，各功能模块有自己的数据文件，模块建立的，各功能模块有自己的数据文件，结构不同，很难共享。结构不同，很难共享。具有具有整体性整体性:具有具有共享性共

12、享性:数据库中的数据结构是从数据库中的数据结构是从全局全局的角度出发建立的角度出发建立的，能满足的，能满足所有用户所有用户要求；文件中的数据是从要求；文件中的数据是从局部局部应用要求出发建立的，只能满足应用要求出发建立的，只能满足部分用户部分用户的需求。的需求。1.不同的用户可按各自的用法使用数据库不同的用户可按各自的用法使用数据库中的中的不同不同的数据的数据2.多个用户可以多个用户可以同时同时共享数据库中的共享数据库中的同一同一数据数据数据数据数据库系统基本概念14 数据库管理系统（数据库管理系统（dbms）是专门用于管理是专门用于管理数据库的数据库的计算机系统软件计算机系统软件，能够为数据

13、库提供能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性等进行控功能，并完成对数据完整性、安全性等进行控制。制。 1.1.3 数据库管理系统与数据库应用系统数据库管理系统与数据库应用系统 1. 数据库管理系统（数据库管理系统（database management system-dbms）数据库系统基本概念15数据库管理系统主要功能：数据库管理系统主要功能：数据定义功能数据定义功能:数据操纵功能数据操纵功能:数据库的建立数据库的建立:数据库运行管理（控制）数据库运行管理（控制）:提供数据定义语言提供数据定义语言(da

14、ta description language-ddl)，定义数据库结构等。，定义数据库结构等。提供数据操纵语言提供数据操纵语言(data manipulation language- dml)进行维护进行维护 (插入、删除插入、删除和修改和修改)、查询、统计工作。、查询、统计工作。数据输入、转储、恢复等数据输入、转储、恢复等数据安全性、完整性、并发性控数据安全性、完整性、并发性控制和数据库内部维护等。制和数据库内部维护等。主要主要dbms有：有：oracle、sybase、sql server2008、mysql、vfp等等数据库系统基本概念16 凡使用数据库技术管理数据的系统都称为凡使用数

15、据库技术管理数据的系统都称为数据库数据库应用系统应用系统(das)，它是一种，它是一种计算机应用软件计算机应用软件，一个数，一个数据库应用系统应携带有据库应用系统应携带有足够足够的数据量。的数据量。数据库应用系统可以被划分为：数据库应用系统可以被划分为： 2. 数据库应用系统（数据库应用系统（database applicationt system）数据数据传递传递系统系统:数据数据处理处理系统系统:管理管理信息系统信息系统:主要是主要是数据传递数据传递，如程控交换系统。，如程控交换系统。主要是主要是数据加工数据加工，对源数据进行转换、，对源数据进行转换、加工、提取等得出更有价值的新数据。加工

16、、提取等得出更有价值的新数据。主要是主要是数据管理数据管理，具有数据的保存、维，具有数据的保存、维护、和检索等功能的应用系统。护、和检索等功能的应用系统。实际数据库应用系统往往是一复合的系统。实际数据库应用系统往往是一复合的系统。数据库系统基本概念173.管理信息系统（管理信息系统（management information system-mis) 管理信息系统管理信息系统是是数据库应用系统数据库应用系统中的一种，是计中的一种，是计算机应用领域中的一个重要分支，它主要包括输入、算机应用领域中的一个重要分支，它主要包括输入、修改、删除、查询、统计等功能：修改、删除、查询、统计等功能： 管理信息

17、系统有以下特点：管理信息系统有以下特点：以以数据库技术数据库技术为基础的为基础的:一般采用一般采用功能选单功能选单方式控制程序方式控制程序（见书（见书p6图）图） :管理信息系统的管理信息系统的功能模块大致相同功能模块大致相同。包括输入、修。包括输入、修改、删除、查询、统计改、删除、查询、统计（功能结构见书（功能结构见书p7图）图） :数据库系统基本概念184. 数据库系统及特点数据库系统及特点 使用数据库技术设计的计算机系统称为使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系数据库系统（统（dbs）。）。硬件硬件:数据库（数据库（db） :数据库管理系统（数据库管理系统（dbms） :数据库应用系

18、统数据库应用系统(das):用户用户(数据库管理员数据库管理员) :数据库系统构成数据库系统构成本小节主要讲述五个概念本小节主要讲述五个概念：数据、数据管理、数数据、数据管理、数据库（据库（db）、数据库管理系统（）、数据库管理系统（dbms）、数据库系）、数据库系统（统（dbs）；）；另外讲了一些相关概念：信息、数据处理、另外讲了一些相关概念：信息、数据处理、应用系统、应用系统、管理管理信息系统。信息系统。数据库系统基本概念19本小节讲述主要概念。本小节讲述主要概念。u信息与信息与数据数据u数据管理数据管理与数据处理与数据处理u数据库数据库(db)u数据库管理系统数据库管理系统(dbms)u

19、数据库应用系统与管理信息系统数据库应用系统与管理信息系统u数据库系统数据库系统(dbs)数据库系统基本概念20在计算机诞生初期，当时背景：在计算机诞生初期，当时背景：1、 计算机应用以计算机应用以科学计算科学计算为主为主2、没、没永久直接永久直接存储设备（纸带、卡片）存储设备（纸带、卡片）3、无、无操作系统操作系统，无数据管理的软件。，无数据管理的软件。1.2 数据库技术及发展数据库技术及发展 1.2.1 手工管理数据阶段的特点手工管理数据阶段的特点数据管理技术经历了数据管理技术经历了手工管理、文件管理和数据手工管理、文件管理和数据库技术库技术三个发展阶段，数据库技术是三个发展阶段，数据库技术

20、是20世纪世纪60年代末年代末发展起来的，是当前数据管理的主要技术，仍在日新发展起来的，是当前数据管理的主要技术，仍在日新月异的发展中。月异的发展中。数据库系统基本概念21数据管理在手工管理阶段的特点是：数据管理在手工管理阶段的特点是：不能长期保存的数据不能长期保存的数据:没有软件系统对数据进没有软件系统对数据进行管理行管理:没有文件概念没有文件概念:一组数据对应一个程序一组数据对应一个程序:需要时输入，用完撤消。需要时输入，用完撤消。程序员不仅要设计数据的程序员不仅要设计数据的逻辑结逻辑结构构，还要设计，还要设计物理结构物理结构（存储结（存储结构、存取方法、输入输出方法构、存取方法、输入输出

21、方法等）。等）。数据组成和数据存储过程由程序数据组成和数据存储过程由程序员设计。员设计。数据数据面向应用程序面向应用程序的，不同的应的，不同的应用程序涉及相同的数据，也必须用程序涉及相同的数据，也必须各自定义，各自定义，不能共享，冗余大。不能共享，冗余大。数据库系统基本概念221.2.2 文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷到到20世纪世纪50年代后期到年代后期到60年代中期，当时背景：年代中期，当时背景：1、计算机不仅用于科学计算，还大量地进行、计算机不仅用于科学计算，还大量地进行数据管理数据管理。2、磁盘、磁鼓等、磁盘、磁鼓等直接存储设备直接存储设备出现。出现。

22、3、操作系统操作系统也逐步应用。也逐步应用。这时数据管理也发展到文件系统阶段，它比手工管这时数据管理也发展到文件系统阶段，它比手工管理有了很大的改进。理有了很大的改进。数据库系统基本概念231. 文件系统文件系统阶段的数据管理特点阶段的数据管理特点能长期保存能长期保存:有专门软件系统有专门软件系统对数据管理对数据管理:数据文件具有多数据文件具有多样化样化:数据存取是以记数据存取是以记录为单位录为单位:数据以数据以文件文件的形式的形式长久长久地被保存在外存地被保存在外存数据与程序分开，有专门的数据与程序分开，有专门的软件软件提供数提供数据的查询、修改等管理，为程序和数据据的查询、修改等管理，为程

23、序和数据之间提供存取方法，程序员不必过多考之间提供存取方法，程序员不必过多考虑物理结构细节。虑物理结构细节。许多先进的数据结构能够在文件系统中许多先进的数据结构能够在文件系统中实现，数据文件有实现，数据文件有索引文件、链接文件、索引文件、链接文件、直接存储直接存储文件等多种形式。文件等多种形式。文件系统按文件、记录、数据项的结构文件系统按文件、记录、数据项的结构来组织数据，数据是以来组织数据，数据是以记录记录为基本单位为基本单位进行存取的，不能直接对记录中的数据进行存取的，不能直接对记录中的数据项进行存取。项进行存取。数据库系统基本概念24 文件管 理系统 程序 1 程序 2 程序 3 文件

24、1 文件 2 文件 3 财务管理系统财务管理系统人事管理系统人事管理系统病历管理系统病历管理系统文件管理系统文件管理系统编号、姓名、性别、年龄、住址、职务编号、姓名、性别、年龄、住址、职务编号、姓名、性别、年龄、健康、病史编号、姓名、性别、年龄、健康、病史编号、姓名、性别、基本工资、附加工资编号、姓名、性别、基本工资、附加工资数据库系统基本概念252. 文件系统在数据管理上的文件系统在数据管理上的主要缺点主要缺点冗余度大冗余度大:数据与程序间数据与程序间缺乏独立性缺乏独立性:文件系统是文件系统是面向应用程序面向应用程序设计数据的，不同的设计数据的，不同的应用程序都建立有各自的数据文件，一个数据

25、应用程序都建立有各自的数据文件，一个数据文件只为某一特定应用服务的，很难共享。数文件只为某一特定应用服务的，很难共享。数据文件的可重复利用率非常低。据文件的可重复利用率非常低。1.当数据的当数据的逻辑结构改变时逻辑结构改变时，须修改它的，须修改它的应用程序应用程序，同时也要修改文件结构的定义，同时也要修改文件结构的定义2.应用程序的改变应用程序的改变将影响到将影响到文件数据结构文件数据结构的的改变。改变。3.增加新的应用增加新的应用，就要增加相应的新的数，就要增加相应的新的数据据数据库系统基本概念26到到20世纪世纪60年代开始，当时背景：年代开始，当时背景：1、计算机应用用于、计算机应用用于

26、数据管理数据管理的规模更加庞大，应用的规模更加庞大，应用领域越来越广泛，领域越来越广泛，数据量数据量急剧增加，急剧增加，数据共享数据共享要要求越来越高。求越来越高。2、出现了、出现了大容量大容量的内存、在容量的硬磁盘、运行的内存、在容量的硬磁盘、运行速速度更快度更快的主机。的主机。3、软件也越来越丰富，、软件也越来越丰富，专门用于数据管理专门用于数据管理的软件问的软件问世。世。这时数据管理也就开始发展到数据库系统阶段，这时数据管理也就开始发展到数据库系统阶段，它比文件系统管理有了很大的改进。它比文件系统管理有了很大的改进。1.2.3数据库技术的发展史数据库技术的发展史数据库系统基本概念27一、

27、数据库技术的发展史一、数据库技术的发展史:n1969年年ibm公司研制的公司研制的层次模型层次模型的数据库管理系的数据库管理系统统ims ，是首个数据管理系统的商品软件，是首个数据管理系统的商品软件.n70年代初美国数据库系统语言协会年代初美国数据库系统语言协会codasyl（conferece on data system language）下属数）下属数据库任务组据库任务组dbtg提议的提议的网状模型网状模型。n1970 ibm公司公司san jose 研究实验室研究员研究实验室研究员e.f.codd发表的论文发表的论文大型共享数据库的大型共享数据库的关系模关系模型型，奠定了，奠定了关系数

28、据库关系数据库的理论基础。的理论基础。1.2.3数据库技术的发展史数据库技术的发展史数据库系统基本概念28二、当代数据库研究的范围和方向：二、当代数据库研究的范围和方向：进入进入70年代后数据库技术有了飞速的发展：年代后数据库技术有了飞速的发展：数据数据库管理系统软件库管理系统软件更加丰富；更加丰富；数据库技术数据库技术在数据管理在数据管理的应用日益推广，成为数据管理的基本技术；的应用日益推广，成为数据管理的基本技术；关系关系数据库数据库的理论得到深入研究。当前数据库技术研究的理论得到深入研究。当前数据库技术研究的主范围和方向是：的主范围和方向是：n数据库管理系统数据库管理系统的研究的研究n数

29、据库设计技术数据库设计技术的开发：设计方法、设计工具、设的开发：设计方法、设计工具、设计规范。计规范。n数据库理论数据库理论：设计、优化理论；安全性和完整性；：设计、优化理论；安全性和完整性；分布式数据库、并行数据库、数据仓库、知识数据分布式数据库、并行数据库、数据仓库、知识数据库等库等数据库系统基本概念291.2.4 数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统阶段的数据管理特点数据库以数据库以数据模型数据模型为基础：为基础： 在文件阶段，数据是在文件阶段，数据是面向应用程序面向应用程序，先设计程序，先设计程序，再考虑程序中数据，而数据库设计是以再考虑程序中数据，而数据库设计是以数据模型为基数据模

30、型为基础础的，站在的，站在全局全局的角度来组织数据；要建立适合的角度来组织数据；要建立适合整体整体需要需要的数据模型；要完整地、准确的描述的数据模型；要完整地、准确的描述数据本身数据本身和和数据间的联系数据间的联系；是先设计数据库，再设计功能程序，；是先设计数据库，再设计功能程序，程序与数据间程序与数据间独立性高独立性高。数据库系统基本概念30 文件管 理系统 程序 1 程序 2 程序 3 文件 1 文件 2 文件 3 数据库数据库 管理系统管理系统 应用应用 1 1 应用应用 2 2 应用应用 3 3 数据库数据库 数据库系统基本概念31财务管理系统财务管理系统人事管理系统人事管理系统病历管

31、理系统病历管理系统文件管理系统文件管理系统编号、姓名、性别、年龄、住址、职务编号、姓名、性别、年龄、住址、职务编号、姓名、性别、年龄、健康、病史编号、姓名、性别、年龄、健康、病史编号、姓名、性别、基本工资、附加工资编号、姓名、性别、基本工资、附加工资财务管理系统财务管理系统人事管理系统人事管理系统病历管理系统病历管理系统数据库管理系统数据库管理系统编号、姓名、性别、年龄、住址、职务、编号、姓名、性别、年龄、住址、职务、基本工资、附加工资、健康状况、病史基本工资、附加工资、健康状况、病史数据库系统基本概念322. 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

32、性数据独立性数据独立性是指应用程序对数据的依赖程度。由数是指应用程序对数据的依赖程度。由数据库设计是据库设计是面向数据模型面向数据模型的，有专门的的，有专门的dbms来定义和来定义和管理，当数据库结构作修改时，应用程序不需做修改仍管理，当数据库结构作修改时，应用程序不需做修改仍能正常运行，因此能正常运行，因此数据与应用程序数据与应用程序间具有较高的独立性，间具有较高的独立性，具体是如何实现的具体是如何实现的到下一节再具体介绍。到下一节再具体介绍。 数据库数据库 管理系统管理系统 应用应用 1 1 应用应用 2 2 应用应用 3 3 数据库数据库 数据库系统基本概念333. 数据库系统通过数据库

33、系统通过dbms进行统一的管理和控制进行统一的管理和控制dbm除了基本的管理工作外，还加强了如下的主要除了基本的管理工作外，还加强了如下的主要控制功能。控制功能。数据的安全性控制数据的安全性控制：是指保护数据库，以防止不合法的是指保护数据库，以防止不合法的使用造成的数据泄漏、破坏和更改。使用造成的数据泄漏、破坏和更改。数据的完整性控制：数据的完整性控制：是指为保证数据的正确性、有效性是指为保证数据的正确性、有效性和相容性，防止不符合语义的数据输入或输出所采用和相容性，防止不符合语义的数据输入或输出所采用的控制机制。包括数据的控制机制。包括数据完整性定义完整性定义和和检验检验两项功能。两项功能。

34、数据的并发控制：数据的并发控制：是指排除由于数据共享，即用户并行是指排除由于数据共享，即用户并行使用数据库中的数据时，所造成的数据不完整和系统使用数据库中的数据时，所造成的数据不完整和系统运行错误问题。运行错误问题。数据恢复：数据恢复：是通过记录数据库运行的日志文件和定期做是通过记录数据库运行的日志文件和定期做数据备份工作，保证数据在受到破坏时，能够及时使数据备份工作，保证数据在受到破坏时，能够及时使数据库恢复到正确状态。数据库恢复到正确状态。数据库系统基本概念344. 数据库系统中数据最小存取单位是数据项。数据库系统中数据最小存取单位是数据项。文件系统中的最小存取单位是文件系统中的最小存取单

35、位是记录记录；而数；而数据库系统中最小存取单位是据库系统中最小存取单位是数据项数据项，这样给系，这样给系统带来了高效性，灵性性和方便性。统带来了高效性，灵性性和方便性。数据库系统基本概念355. 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、数据共享度高冗余度是冗余度是指数据的重复程度，冗余度小有以下优点：指数据的重复程度，冗余度小有以下优点：1）节省存储空间）节省存储空间2）避免数据的不一致性）避免数据的不一致性3）便于维护，避免统计错误）便于维护，避免统计错误数据数据共享度高共享度高的优点：的优点：1) 现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。现有用户或程序可以共同享用

36、数据库中的数据。2) 当系统扩充时，新用户或新程序还可以共享原有的当系统扩充时，新用户或新程序还可以共享原有的数据资源。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。多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。数据库系统基本概念36 本小节主要讲述了：数据管理技术发展的三个阶本小节主要讲述了：数据管理技术发展的三个阶段：段：手工管理阶段手工管理阶段、文件管理阶段文件管理阶段和和数据库管理数据库管理阶阶段，及各阶段的段，及各阶段的特点特点，当前主要是通过数据库技术，当前主要是通过数据库技术来管理数据，它又是通过来管理数据，它又是通过dbms来实现。来实现。重点重点掌握掌握数据库

37、管理阶段的特点。数据库管理阶段的特点。数据库系统基本概念371.3 数据库系统的结构数据库系统的结构1.3.1 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 主要讲主要讲dbs体系结构体系结构、dbms功能结构功能结构和和dbs的三的三级数据模式结构级数据模式结构数据库系统体系结构数据库系统体系结构硬件硬件软件软件人员人员数据库（数据库（db）os、数据库管理系统（、数据库管理系统（dbms）数据库应用系统等数据库应用系统等开发人员开发人员管理人员管理人员应用人员应用人员数据库系统基本概念381.3 数据库系统的结构数据库系统的结构1. 数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求数据库系统需要的硬件资

38、源及对硬件的要求 cpu、内存、外存及其他外部设备。、内存、外存及其他外部设备。1) 计算机计算机内存容量内存容量要尽量要尽量大大。2) 计算机计算机外存容量外存容量也要尽量也要尽量大大。3) 计算机的计算机的数据传输速度数据传输速度要要快快。1.3.1 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构数据库系统基本概念392. 数据库系统的软件组成数据库系统的软件组成数据库系统中除了前面介绍软件的：数据库系统中除了前面介绍软件的： 数 据 库 （数 据 库 （ d b ） 、 数 据 库 管 理 系 统数 据 库 管 理 系 统（dbms）、数据库应用系统数据库应用系统外。外。还有以下几种软件：还有

39、以下几种软件： 操作系统（操作系统（os）、主语言系统主语言系统、数据库应、数据库应用用系统开发工具系统开发工具。它们之间的关系如下图：。它们之间的关系如下图：数据库系统基本概念40数据库数据库、应用软件应用软件应用开发工具软件应用开发工具软件主语言编译系统主语言编译系统、 dbms操作系统操作系统硬件硬件用户用户管理员管理员dbms:是数据库定义、维护和管理工具是数据库定义、维护和管理工具主语言编译系统：主语言编译系统：应用程序开发基础应用程序开发基础开发工具开发工具:提供高效、多功能生成器等提供高效、多功能生成器等数据库数据库、应用软件应用软件:开发人员开发人员 数据库系统基本概念413.

40、 数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责数据库系统的人员由数据库系统的人员由开发人员开发人员、软件、软件使用人员使用人员及软及软件件管理人员管理人员组成。组成。 软件管理人员称为软件管理人员称为数据库管理员数据库管理员（data base administrator，简称，简称dba），职责为：），职责为： 1) dba应应参与参与数据库和应用系统的数据库和应用系统的设计设计。2) dba应参与应参与决定决定数据库的数据库的存储结构存储结构和和存取策略存取策略的工作。的工作。3) dba要负责要负责定义定义数据的数据的安全性要求安全性要求和和完整性条件

41、完整性条件。4) dba负责负责监视和控制监视和控制数据库系统的数据库系统的运行运行，负责负责系统的系统的维护维护和和数据恢复数据恢复工作。工作。5) dba负责数据库的负责数据库的改进和重组：改进和重组：提高空间利用和处理提高空间利用和处理效率。效率。数据库系统基本概念421.3.2 数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构1. 数据定义功能数据定义功能2. 数据操纵功能数据操纵功能 能够提供数据能够提供数据定义定义语言（语言（data description language，简称简称ddl）和相应的建库机制。用户利用）和相应的建库机制。用户利用ddl可以方便可以方便地定义数据库。

42、地定义数据库。 实现数据的实现数据的插入、修改、删除、查询、统计插入、修改、删除、查询、统计等数据等数据存取操作的功能称为数据操纵功能。数据操纵功能是数存取操作的功能称为数据操纵功能。数据操纵功能是数据库的基本操作功能，数据库管理系统通过提供数据操据库的基本操作功能，数据库管理系统通过提供数据操纵语言（纵语言（data manipulation language，简称，简称dml）实）实现其数据操纵功能。它有现其数据操纵功能。它有2种形式：种形式： （1）宿主型）宿主型dml：只能嵌入其它高级语言中使用，不只能嵌入其它高级语言中使用，不能单独使用能单独使用（2）自主型）自主型dml：既可以嵌入

43、到高级语言中使用，可既可以嵌入到高级语言中使用，可单独使用。单独使用。 数据库系统基本概念433. 数据库的建立功能数据库的建立功能指数据的指数据的载入、转储、重组织载入、转储、重组织功能及数据库的功能及数据库的恢复功能恢复功能;指数据库结构的修改、变更及扩充功能。指数据库结构的修改、变更及扩充功能。 4. 数据库的运行管理功能数据库的运行管理功能包括包括安全控制、并发控制、数据的存取控制、安全控制、并发控制、数据的存取控制、数据完整性数据完整性条件的检查和执行、数据库内部的维护条件的检查和执行、数据库内部的维护等。等。 数据库系统基本概念441.3.3 数据库系统的三级数据模式结构数据库系统

44、的三级数据模式结构数据模式是指数据模式是指用数据描述语言对数据给出的精确用数据描述语言对数据给出的精确的描述，它指的是数据库的框架的描述，它指的是数据库的框架,包括外模式、模式、包括外模式、模式、内模式。内模式。三级模式结构三级模式结构外模式外模式（子模式）：（子模式）：逻辑模式逻辑模式(模式）：模式）：内模式内模式（物理模式）：（物理模式）：整体逻辑结构整体逻辑结构和和特征特征的描述的描述局部局部逻辑结构逻辑结构和和特征特征的描述的描述存储结构存储结构和和存取方法存取方法描述描述数据库的模式有三级，分别是：数据库的模式有三级，分别是：1. 数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构数据库系统基

45、本概念45外模式外模式逻辑模式逻辑模式编号、姓名、性别、编号、姓名、性别、年龄、住址、职务年龄、住址、职务编号、姓名、性别、编号、姓名、性别、年龄、健康、病史年龄、健康、病史编号、姓名、性、编号、姓名、性、基本工资、附加工资基本工资、附加工资编号、姓名、性别、年龄、住址、职务、编号、姓名、性别、年龄、住址、职务、基本工资、附加工资、健康状况、病史基本工资、附加工资、健康状况、病史财务管理系统财务管理系统人事管理系统人事管理系统病历管理系统病历管理系统分成两个数据文件保存，分成两个数据文件保存，并确定存储方法等并确定存储方法等内模式内模式数据库数据库数据库系统基本概念46 应用应用a 应用应用b

46、 应用应用c 应用应用d 应用应用e 外模式外模式1 外模式外模式2 外模式外模式3 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构 模式模式内模式内模式 数据库数据库外模式外模式逻辑模式逻辑模式内模式内模式数据库系统基本概念47逻辑模式及概念数据库逻辑模式及概念数据库逻辑模式逻辑模式又称又称模式模式，部在，部在全局全局的角度对数据库中的角度对数据库中数据的数据的整体逻辑结构整体逻辑结构和和特征特征的描述。它不仅描述记录的描述。它不仅描述记录的逻辑结构、数据项的型、记录间的联系，同时对数的逻辑结构、数据项的型、记录间的联系，同时对数据的安全性和完整性进行定义，一个数据库系统中据的安全性和完整

47、性进行定义，一个数据库系统中只只有一个有一个逻辑模式，为所有用户共享，从而减小了数据逻辑模式，为所有用户共享，从而减小了数据的冗余度。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。的冗余度。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。数据库是根据数据库是根据逻辑模式来组织数据。逻辑模式来组织数据。数据库系统基本概念48 (2) 外模式及用户数据库外模式及用户数据库外模式也称外模式也称子模式子模式或或用户模式用户模式，它是对，它是对各个用户各个用户或或程序所涉及到的数据的程序所涉及到的数据的逻辑结构逻辑结构和和数据特征数据特征的描述，站的描述，站在在局部局部的角度进行设计的，一外数据库有的角度进行设计的，一外

48、数据库有多个多个外模式。外模式。以子模式为框架的数据库为用户数据库，是概念数据库以子模式为框架的数据库为用户数据库，是概念数据库的部分抽取。的部分抽取。应用程序是通过外模式访问数据库的应用程序是通过外模式访问数据库的外模式逻辑模式的一个子集外模式逻辑模式的一个子集使用外模式的优点：使用外模式的优点：u 简化了用户的工作简化了用户的工作u 提高了独立性，共享性提高了独立性，共享性u 提高了安全性提高了安全性数据库系统基本概念49(3) 内模式及物理数据库内模式及物理数据库 内模式又称内模式又称存储模式存储模式或或物理模式物理模式，数据的内部，数据的内部表示或底层描述。以物理模式为框架的数据库表示

49、或底层描述。以物理模式为框架的数据库为物理数据库，它以文件的形式存在于外存，为物理数据库，它以文件的形式存在于外存，内模式要定义文件的内模式要定义文件的组织形式、存储空间分配、组织形式、存储空间分配、存储路径、存储方法存储路径、存储方法等内容。等内容。 应用程序是通过外模式访问数据库的应用程序是通过外模式访问数据库的 数据库中数据是按模式来组织的数据库中数据是按模式来组织的 数据库物理结构是根据内模式建立的。数据库物理结构是根据内模式建立的。数据库系统基本概念50 应用应用a 应用应用b 应用应用c 应用应用d 应用应用e 外模式外模式1 外模式外模式2 外模式外模式3 数据库系统的三级模式二

50、级映像结构数据库系统的三级模式二级映像结构 模式模式内模式内模式 数据库数据库外模式外模式模式映象模式映象 2. 数据库系统的二级映像技术及作用数据库系统的二级映像技术及作用模式模式/内模式映象内模式映象dbms数据库系统基本概念51编号、姓名、性别、编号、姓名、性别、年龄、住址、职务年龄、住址、职务编号、姓名、性别、编号、姓名、性别、年龄、健康、病史年龄、健康、病史编号、姓名、性别、编号、姓名、性别、基本工资、附加工资基本工资、附加工资编号、姓名、性别、年龄、住址、职务、编号、姓名、性别、年龄、住址、职务、基本工资、附加工资、健康状况、病史基本工资、附加工资、健康状况、病史财务管理系统财务管理系统人事管理系统人事管理系统病历管理系统病历管理系统分成两个数据文件保存，分成两个数据文件保存，并确定存储方法等并确定存储方法等数据库数据库外模式外模式模式映象模式映象 模式模式/内模式映象内模式映象dbms数据库系统基本概念52外模式外模式/模式的映像：模式的映像： 定义并保证了定义并保证了外模式与数据模式外模式与数据模式之间的对应关之间的对应关系，通常保存在外模式中。当系，通常保存在外模式中。当模式模式（全局逻辑结构）（全局逻辑结构）改变时，改变时，dba只要通过只要通过dbms修改这种修改这种映像关系映像关系，保，保证证外模式外模式的不变，从