数据库6版讲稿第一章----引言

1、2你要知道：你要知道：文件系统文件系统 数据库数据库 数据仓库与数据挖掘数据仓库与数据挖掘 云计算与大数据处理云计算与大数据处理 沿着这个轨迹的发展，形成了计算机领域的沿着这个轨迹的发展，形成了计算机领域的 长久不衰的研究、应用方向。长久不衰的研究、应用方向。 通过通过 一门课可以看出专业的演变史，也能一门课可以看出专业的演变史，也能领悟出计算思维的本质是什么。领悟出计算思维的本质是什么。3 厦门大学教学模式值得思考厦门大学教学模式值得思考 在在160学分中，数学分析学分中，数学分析 288学时，高等代数学时，高等代数 144，常微分方，常微分方72 ，集合论与图论，集合论与图论72，近世代数

2、，近世代数72，概率论与数理统计概率论与数理统计72，数理逻辑基础，数理逻辑基础 72，计算方法，计算方法(数值分析数值分析) 72，物理，物理144，电子线路，电子线路72，其他高程、其他高程、数据结构、组成、数据库、编译、操作系统、软件数据结构、组成、数据库、编译、操作系统、软件开发各开发各72，网络、系统结构各，网络、系统结构各51，。 采取该方案，学校要有极大勇气。但据说效果十采取该方案，学校要有极大勇气。但据说效果十分好。分好。 430年前，计算机专业学生学的是年前，计算机专业学生学的是520年前：计算机毕业生要知道的就多些年前：计算机毕业生要知道的就多些6从从10年前开始：似乎还需

3、要知道这些年前开始：似乎还需要知道这些7近几些年又有了近几些年又有了lWeb servicelGrid computinglService oriented architecturelCloud computinglMobil computinglStream computinglMulti-corel81978-2008，不断增加的课程，不断增加的课程l1978：离散数学、计算机原理、编译原理、离散数学、计算机原理、编译原理、数据库原理、操作系统原理、数据结构、程序数据库原理、操作系统原理、数据结构、程序设计（设计（Fortran），四年），四年20小时上机小时上机l1988：，局域网，多媒

4、体技术，局域网，多媒体技术，Pascal，200小时上机小时上机l1998：，软件工程，因特网，软件工程，因特网，Web技技术，术，Java，500小时上机小时上机l2008：，嵌入式系统，动漫软件，嵌入式系统，动漫软件，信息安全，信息安全，1000小时小时l. .9计算机专业印象：三十年变迁计算机专业印象：三十年变迁- 核心基本没变核心基本没变- 外延不断扩展外延不断扩展- 边界变得模糊边界变得模糊10什么没有变？什么没有变？l4年l35-40门课l150左右学分l2000小时左右的课堂时间l30年的进化并没有使人类在30年里变得聪明得很多，为什么能认为现在的学生可以学得比30年前的多很多？

5、 条件改善了，自然是个原因，但不够。学生在校的学习时间学生在校的学习时间11计算机专业面对着一个基本矛计算机专业面对着一个基本矛盾盾l不变的学习时间，看起来不断增加的不变的学习时间，看起来不断增加的学习内容学习内容？！？！？！12几种不同的对策几种不同的对策以应用为主，以应用为主，什么都学点什么都学点基础学好，其他基础学好，其他能学多少算多少能学多少算多少选择应用方向选择应用方向打好相应基础打好相应基础13都是有道理的！都是有道理的！l取决于你想（本科）毕业后做什么工作公务员？继续读研究生？计算机相关的专业技术工作？l对于办学单位来说，就是要针对自己大部分学生的出口定位，向学生提供适当的教学内

6、容l对于大多数同学来说，“计算机相关的专业技术工作”会是必然的选择，或者说应该是相对最有竞争力的选择14近年来出现了不少近年来出现了不少“计算机相关专业计算机相关专业”l软件工程软件工程l计算机软件计算机软件l网络工程网络工程l教育技术教育技术l信息安全信息安全l电子商务电子商务l信息与计算科学信息与计算科学l智能科学与技术智能科学与技术l动漫设计动漫设计l嵌入式系统嵌入式系统l近年来，除了近年来，除了“计算机科学计算机科学与技术与技术”外，外，相关专业蓬勃相关专业蓬勃兴起，可以看兴起，可以看成是计算学科成是计算学科专业方向化的专业方向化的一种自发的趋一种自发的趋势势15但是但是l一个新的专业

7、不容易很快得到社会认可一个新的专业不容易很快得到社会认可 新专业建设本身也有个探索过程新专业建设本身也有个探索过程l因此多数开设新专业的并没有（或者说舍因此多数开设新专业的并没有（或者说舍不得）放弃不得）放弃“计算机科学与技术计算机科学与技术”专业专业l“计算机科学与技术计算机科学与技术”专业该怎么办？如专业该怎么办？如何让这个专业的学生在人力资源市场有竞何让这个专业的学生在人力资源市场有竞争力？他们毕业后应该能做什么？争力？他们毕业后应该能做什么？16从计算机专业毕业后我们能做什么？从计算机专业毕业后我们能做什么？l从工作性质出发从工作性质出发科学研究型：理论创新，方法创新科学研究型：理论创

8、新，方法创新工程开发型：技术创新，系统创新工程开发型：技术创新，系统创新技术服务型：应用创新，服务创新技术服务型：应用创新，服务创新l都可以有创新！都可以有创新！l不同的社会需求量不同的社会需求量科学研究型，较少科学研究型，较少工程开发型，较多工程开发型，较多技术服务型，最多技术服务型，最多当然，这个划当然，这个划分不一定总能分不一定总能很严格的。一很严格的。一个重大创新常个重大创新常常需要不同的常需要不同的人才配合，或人才配合，或者一个人兼有者一个人兼有多种素质。多种素质。17美国劳工部统计局美国劳工部统计局2006年报告年报告:l网络系统与数据通信分析网络系统与数据通信分析员员（设计，测试

9、与评估企业信息系统）（设计，测试与评估企业信息系统） 第第2位位: 增加增加54.6%； 主主要为学士要为学士 2323万人万人 l计算机软件工程师计算机软件工程师, 应用应用 （分析用户需求；设计，构建与维护应用软（分析用户需求；设计，构建与维护应用软件）件） 第第5位位: 增加增加48.8%；主；主要为学士要为学士 4646万人万人 l计算机软件工程师，系统计算机软件工程师，系统 （协调企业计算机系统的构建与维护，规划（协调企业计算机系统的构建与维护，规划未来发展）未来发展） 第第8位位: 增加增加43.0%； 主主要为学士要为学士 3434万人万人 l网络与计算机系统管理员网络与计算机系

10、统管理员 （设计，安装与维护企业的网络环境）（设计，安装与维护企业的网络环境） 第第11位位: 增加增加38.4%, 主主要为学士要为学士 2828万人万人 l数据库管理员数据库管理员 （组织与管理数据）（组织与管理数据） 第第12位位: 增加增加38.2%, 主主要为学士要为学士 1010万人万人 l计算机系统分析员计算机系统分析员 （应用计算机技术满足企业个性需要）（应用计算机技术满足企业个性需要） 第第25位位: 增加增加31.4%, 主主要为学士要为学士 4949万人万人 l（括弧中为（括弧中为20042004年从业人数）年从业人数）现在常见的计算机专业的课程设置，一方面用了不少学时现

11、在常见的计算机专业的课程设置，一方面用了不少学时在与这些无关的内容上，另一方面也欠缺不少必要的知识在与这些无关的内容上，另一方面也欠缺不少必要的知识18不同类型人才的职业发展路径举例不同类型人才的职业发展路径举例l科学研究型科学研究型助理教授，副教授，教授，研究员助理教授，副教授，教授，研究员l工程开发型工程开发型工程师，总工程师，工程师，总工程师，CTO（计算机软硬件产品公司）（计算机软硬件产品公司）l技术服务型技术服务型系统维护，系统集成，系统构架，系统维护，系统集成，系统构架，CIO（信息系统集成公司，大型机构的（信息系统集成公司，大型机构的IT部门）部门）19结论结论l计算机专业依然是

12、一个朝阳专业，充满创新计算机专业依然是一个朝阳专业，充满创新的机遇和挑战的机遇和挑战l过去十年技术和应用发展很快，一方面增加过去十年技术和应用发展很快，一方面增加了大量就业机会，另一方面也可能为我们选了大量就业机会，另一方面也可能为我们选择该学些什么造成了一些困惑择该学些什么造成了一些困惑l培养创新的能力，我们需要：培养创新的能力，我们需要：打好基础，以增强适应性打好基础，以增强适应性选好方向，以增强竞争力选好方向，以增强竞争力20本课程目标本课程目标l结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的基本概念、原理和方法基本概念、原理和方法l掌握关系数据模型及关

13、系数据语言，应用掌握关系数据模型及关系数据语言，应用SQLSQL语言表达各种数据操作语言表达各种数据操作l掌握掌握E-RE-R模型的概念和方法，关系数据库规范模型的概念和方法，关系数据库规范化理论和数据库设计方法，通过上机实习的训化理论和数据库设计方法，通过上机实习的训练，初步具备进行数据库应用系统开发的能力练，初步具备进行数据库应用系统开发的能力l对数据库领域研究的深入课题有大致了解，激对数据库领域研究的深入课题有大致了解，激发在此领域中继续学习和研究的愿望，为学习发在此领域中继续学习和研究的愿望，为学习数据库系统高级课程做准备数据库系统高级课程做准备21课程内容课程内容l第一章第一章 引言

14、引言l第二章第二章 关系模型关系模型l第三章第三章 SQLSQL语言语言l第四章第四章 中级中级SQL SQL 完整性约束、授权完整性约束、授权l第五章第五章 高级高级SQL SQL 嵌入式嵌入式SQLSQL、触发器、触发器、l第六章第六章 形式化关系查询语言，关系代数、关系演算形式化关系查询语言，关系代数、关系演算l第七章第七章 数据库设计数据库设计 实体实体联系模型联系模型l第八章第八章 关系数据库设计关系数据库设计 l第十二章第十二章 事务管理事务管理 可串行化、并发调度、时间戳可串行化、并发调度、时间戳l第十三章第十三章 数据仓库与数据挖掘数据仓库与数据挖掘l第十四章第十四章 基于对象

15、的数据库基于对象的数据库22数据库系统的基本概念l 数据库系统的基本概念数据库系统的基本概念l1 1数据数据(data)(data) 描述事物的符号记录描述事物的符号记录 例如：例如： (9893135(9893135，张华，男，张华，男，2020，计算机系，计算机系) ) 数据粒度：字段、记录、表。数据粒度：字段、记录、表。 字段的数据类型：数值、字符、图形、图象、字段的数据类型：数值、字符、图形、图象、声音、文档等声音、文档等 字段的复杂数据类型：结构、数组、集合字段的复杂数据类型：结构、数组、集合23数据库系统的基本概念l2 2数据库数据库(database(database，简称，简称

16、DB)DB)l存贮介质、长期储存、有一定组织形式、可共享。存贮介质、长期储存、有一定组织形式、可共享。l特点：数据模型、较小的冗余度，数据独立性、易特点：数据模型、较小的冗余度，数据独立性、易扩展性，用户共享。扩展性，用户共享。l应用系统建立一个或多个数据库，每个数据库由多应用系统建立一个或多个数据库，每个数据库由多个表（关系）。表由多个元组（记录）组成，元组个表（关系）。表由多个元组（记录）组成，元组由多个字段（数据项）组成，字段是最基本的数据由多个字段（数据项）组成，字段是最基本的数据单位。单位。l例如例如 Microsoft Access Microsoft Access 系统的系统的

17、* *.mdb.mdb，Microsoft Microsoft SQLserver SQLserver 的的 * *.mbf.mbf24数据库系统的基本概念l3 3数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)(DBMS) 介于用户与操作系统之间的数据管理软件系介于用户与操作系统之间的数据管理软件系统。统。l作用：为数据库的建立、运行和维护提供统作用：为数据库的建立、运行和维护提供统一管理和控制，提供定义数据和操纵数据接一管理和控制，提供定义数据和操纵数据接口，保证数据的安全性、完整性、并发使用口，保证数据的安全性、完整性、并发使用及发生故障后的系统恢复。及发生故障后的系统恢复。l生产厂家：生产厂家

18、：ORACLEORACLE公司，公司，SYBASESYBASE公司，公司，InformixInformix公司，公司，IBMIBM公司，公司，INGRESINGRES公司公司l例如：例如：Microsoft SQLserver Microsoft SQLserver 是微软的是微软的DBMSDBMS25数据库系统的基本概念l4 4数据库系统数据库系统(DBS)(DBS) 由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员和用户组成。理员和用户组成。l5 5数据库管理员数据库管理员(DBA)(DBA) 数据库设计、规划、协调的人员数据库设计、规划、协调的

19、人员, , 最高特权的用户最高特权的用户 （1 1） 全局关系模式设计和局部关系模式设计。全局关系模式设计和局部关系模式设计。 （2 2） 数据的安全、完整、并发控制及系统恢复实施数据的安全、完整、并发控制及系统恢复实施维护。维护。 （3 3） 监视运行情况，确定数据库的重组或重构。监视运行情况，确定数据库的重组或重构。26数据库系统的基本概念l6 6应用系统应用系统(database application)(database application) 软件界面软件界面, ,应用程序。应用程序。l7 7管理信息系统（管理信息系统（Management Information Manageme

20、nt Information Systems Systems 简称简称MISMIS）办公系统、决策系统、生产系统和信息系办公系统、决策系统、生产系统和信息系统面向数量的执行系统、面向价值的核算系统面向数量的执行系统、面向价值的核算系统、报告监控系统，分析信息系统、规划决统、报告监控系统，分析信息系统、规划决策系统。策系统。27数据模型数据模型 l数据模型数据模型l一、数据模型的基本概念一、数据模型的基本概念l数据模型四要素：数据的结构、数据的联系、数据模型四要素：数据的结构、数据的联系、数据的操作、数据的约束。数据的操作、数据的约束。l数据的结构：记录数据的结构：记录l数据的联系最具代表性：数

21、据的联系最具代表性：l区别数据库系统与文件系统区别数据库系统与文件系统l区别不同的区别不同的DBMSDBMS28数据模型数据模型l2 2数据模型的层次划分数据模型的层次划分l概念数据模型：现实世界的数据抽象，描概念数据模型：现实世界的数据抽象，描述一个单位的概念化结构述一个单位的概念化结构, ,与与DBMSDBMS无关，无关，如如 ERER模型模型 。l逻辑数据模型：逻辑数据模型：DBMSDBMS层面上的数据形式。层面上的数据形式。如层次模型、网状模型、关系模型。如层次模型、网状模型、关系模型。 l物理数据模型：数据存储结构，如物理块、物理数据模型：数据存储结构，如物理块、指针、索引方式指针、

22、索引方式29数据模型数据模型l二、概念数据模型二、概念数据模型l1 1ERER模型模型 现实世界的事物抽象为实体，数据粒度相当于记录，现实世界的事物抽象为实体，数据粒度相当于记录，描述实体用属性，数据粒度相当于字段，实体之间描述实体用属性，数据粒度相当于字段，实体之间用联系表示。用用联系表示。用ERER图表示，局部图表示，局部ERER图，全局图，全局ERER图。图。l2 2 面向对象模型面向对象模型 现实世界的事物抽象为对象，用类来定义，对象的现实世界的事物抽象为对象，用类来定义，对象的特征用属性，对象之间用类与子类表示，对象的处特征用属性，对象之间用类与子类表示，对象的处理用封装其中的方法，

23、调用方法用消息。理用封装其中的方法，调用方法用消息。30例子l现计划为某大学设计一个教室管理信息系统，管现计划为某大学设计一个教室管理信息系统，管理的内容包括教室、班级、教师、学生、课程、理的内容包括教室、班级、教师、学生、课程、教学设备、教室管理员。请按你的理解完成以下教学设备、教室管理员。请按你的理解完成以下要求。要求。l画出画出E-R图，转换成关系模式，图，转换成关系模式，l根据关系模式，用关系代数写出以下查询：根据关系模式，用关系代数写出以下查询：31例子l（1）找出姓名为王平的学生周一）找出姓名为王平的学生周一3、4节上课节上课的教室号、课程名、教师名、班长名的教室号、课程名、教师名

24、、班长名l（2）找出周四）找出周四5、6节能容纳节能容纳150以上、具有投以上、具有投影仪和空调且使用状态正常的空教室，给出教影仪和空调且使用状态正常的空教室，给出教室号、管理员姓名、管理员电话室号、管理员姓名、管理员电话32数据模型数据模型l三、逻辑数据模型三、逻辑数据模型l1 1层次模型层次模型 实体用结点表示，实体之间的联系用树表示。实体用结点表示，实体之间的联系用树表示。地址系名系号教研室名教研室号年级姓名学号职称姓名职工号33数据模型数据模型R1101计算机D02数据库R01G1王明S0012教授何璧E1101G2郑直S0020G3周密 99网络R02人工智能R03讲师刘新E3721

25、教授王恩E1234助教李红E372134数据模型数据模型l结构：一个系的数据形成一棵树，全校形成结构：一个系的数据形成一棵树，全校形成一个森林。一个森林。l 约束：根结点以外的结点有且仅有一个父结约束：根结点以外的结点有且仅有一个父结点。点。l 操作：查询和增、删改从根记录开始，按路操作：查询和增、删改从根记录开始，按路径搜索定位。径搜索定位。l 特点：最早特点：最早DBMSDBMS系统，系统，IBMIBM公司的公司的IMSIMS，文，文件系统的影响，模型受限多，操作使用不理件系统的影响，模型受限多，操作使用不理想。想。35数据模型数据模型l2 2、网状模型、网状模型 实体由记录表示，记录间联

26、系由系（实体由记录表示，记录间联系由系（setset）表）表示，系是一个指针。示，系是一个指针。专业系学生宿舍学生教研室教师36数据模型数据模型l结构：系由系名标识，代表两记录之间的结构：系由系名标识，代表两记录之间的1n1n联系，联系，“1”1”方称为首记录，方称为首记录，“n”n”方称方称为属记录。例如，系名：为属记录。例如，系名：“专业系专业系学生学生” ” ，专业系为首记录，学生为属记录。属记录之专业系为首记录，学生为属记录。属记录之间用链连接起来，首尾相接。间用链连接起来，首尾相接。l约束：约束： 一个记录不能兼任同一个系的首记录一个记录不能兼任同一个系的首记录和属记录。一个记录不能

27、出现在同一系型的和属记录。一个记录不能出现在同一系型的多个系值中。多个系值中。 37数据模型数据模型l 操作：确定首记录，按系名确定第一个属记操作：确定首记录，按系名确定第一个属记录，按链接次序依次查询或增、删、改各个录，按链接次序依次查询或增、删、改各个属记录。属记录。l 特点：美国数据系统语言协商会下属的特点：美国数据系统语言协商会下属的DBTGDBTG组提出，组提出，8080年代初成为数据库的主流年代初成为数据库的主流模型。因为使用时涉及系统内部因素较多，模型。因为使用时涉及系统内部因素较多，操作不方便，后来被关系数据模型取代。操作不方便，后来被关系数据模型取代。38数据模型数据模型l3

28、 3 关系模型关系模型 实体由元组（记录）表示实体由元组（记录）表示 实体集由关系（表）表示，实体集由关系（表）表示， 实体之间的联系也通过关系表示。实体之间的联系也通过关系表示。 例：实体学生、课程及之间的联系的表示例：实体学生、课程及之间的联系的表示 学生学生= =（学号，姓名，性别，年龄，系别）（学号，姓名，性别，年龄，系别） 课程课程= =（课程号，课程名，学分）（课程号，课程名，学分） 选课选课= =（学号，课程号，成绩）（学号，课程号，成绩） 例：求选修了且仅选修数据库和数据结构的学生姓名例：求选修了且仅选修数据库和数据结构的学生姓名39关系代数基本运算关系代数基本运算 学生学生

29、学号学号 姓名姓名 性别性别 年龄年龄 系别系别 98001 98001 张平张平 男男 19 19 计算机计算机 98002 98002 王欣王欣 女女 19 19 计算机计算机 98003 98003 李华李华 女女 20 20 数数 学学 98004 98004 赵岩赵岩 男男 18 18 外外 语语 40关系代数基本运算关系代数基本运算 课程课程 课程号课程号 课程名课程名 先行课号先行课号 学分学分 1 1 数据库数据库 5 45 4 2 2 数学数学 null 6null 6 3 3 软件工程软件工程 5 45 4 4 4 操作系统操作系统 7 47 4 5 5 数据结构数据结构

30、7 47 4 6 6 计算机网络计算机网络 4 34 3 7 C7 C语言语言 nullnull 3 3 41关系代数基本运算关系代数基本运算 l选课选课 学号学号 课程号课程号 成绩成绩 98001 98001 1 1 90 90 98001 2 86 98001 2 86 98001 98001 5 5 92 92 98002 4 80 98002 4 80 98002 98002 1 1 77 77 98002 3 94 98002 3 94 98003 98003 1 1 87 87 98003 98003 5 5 60 60 42第一章第一章 引引 言言 l约束：域完整性约束，实体完

31、整性约束，引约束：域完整性约束，实体完整性约束，引用完整性约束，用户定义的完整性约束用完整性约束，用户定义的完整性约束l由由DBMSDBMS负责检查。负责检查。l操作：关系代数操作，关系演算操作操作：关系代数操作，关系演算操作l SQLSQL，嵌入式，嵌入式SQLSQLl特点：层次数据库系统和网状数据库系统是特点：层次数据库系统和网状数据库系统是第一代数据库系统第一代数据库系统l关系数据库系统是第二代关系数据库系统是第二代43数据模型数据模型l约束：域完整性约束，实体完整性约束，引约束：域完整性约束，实体完整性约束，引用完整性约束，用户定义的完整性约束用完整性约束，用户定义的完整性约束l由由D

32、BMSDBMS负责检查。负责检查。l操作：关系代数操作，关系演算操作操作：关系代数操作，关系演算操作l SQLSQL，嵌入式，嵌入式SQLSQLl特点：层次数据库系统和网状数据库系统是特点：层次数据库系统和网状数据库系统是第一代数据库系统第一代数据库系统l关系数据库系统是第二代关系数据库系统是第二代44数据视图数据视图 l数据视图数据视图 一、数据模式一、数据模式 数据模型下，对数据的逻辑结构的描述数据模型下，对数据的逻辑结构的描述 实例：数据模式下，数据的全体。实例：数据模式下，数据的全体。 例如，学生例如，学生= =（学号，姓名，性别，年龄，（学号，姓名，性别，年龄，系别）是数据模式，系别

33、）是数据模式， 每班建立的一个表，都是实例每班建立的一个表，都是实例45数据视图数据视图l二、数据抽象二、数据抽象 逻辑层：称为模式或数据模式，数据库全体逻辑层：称为模式或数据模式，数据库全体数据的逻辑结构和特征的描述。数据的逻辑结构和特征的描述。DBADBA所看到所看到的数据形式。的数据形式。 CREATE TABLE CREATE TABLE 表名表名. .定义逻辑层。定义逻辑层。 视图层：称为外模式、子模式，数据库部分视图层：称为外模式、子模式，数据库部分数据的逻辑结构和特征的描述。用户所看到数据的逻辑结构和特征的描述。用户所看到的数据形式。是模式的一个局部，称为视图的数据形式。是模式的

34、一个局部，称为视图 CREATE VIEW CREATE VIEW 视图表视图表. .定义视图层。定义视图层。46数据视图数据视图物理层：称为内模式，磁盘存储方式中物理结构物理层：称为内模式，磁盘存储方式中物理结构的描述，是的描述，是DBMSDBMS设计人员看到的数据形式。设计人员看到的数据形式。l 映射程序：映射程序： 外模式外模式/ /模式映象：外模式和模式之间的对应关模式映象：外模式和模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各外模式中系，映象定义通常包含在各外模式中 模式模式/ /内模式映象：数据逻辑结构与存储结构之内模式映象：数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系间的对应关系l 数据字典：

35、保存模式，外模式和内模式的定义数据字典：保存模式，外模式和内模式的定义47数据视图数据视图l三、数据独立性三、数据独立性 1 1物理独立性是指数据的物理结构的改物理独立性是指数据的物理结构的改 变，变，修改模式修改模式/ /内模式映象，不影响数据库的逻内模式映象，不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化。辑结构，从而不致引起应用程序的变化。 2 2逻辑独立性是指数据库逻辑结构的改变，逻辑独立性是指数据库逻辑结构的改变，修改外模式修改外模式/ /模式映象，不需要修改相应的模式映象，不需要修改相应的应用程序。应用程序。 48数据库的历史数据库的历史 l数据管理发展的三个阶段数据管理发展的

36、三个阶段 1 1人工管理阶段人工管理阶段没有相应的文件系统，数据不共享，数据不具没有相应的文件系统，数据不共享，数据不具独立性。独立性。计算机主要用于科学计算计算机主要用于科学计算l数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等外存为顺序存取设备外存为顺序存取设备l磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备49数据库的历史数据库的历史没有操作系统，没有数据管理软没有操作系统，没有数据管理软 用户用机器指令编码，纸带机输入程序和数据，用户用机器指令编码，纸带机输入程序和数据，运行完毕，取走纸带和运算结果，下一用户上机运行

37、完毕，取走纸带和运算结果，下一用户上机操作。数据完全面向特定的应用程序，没有独立操作。数据完全面向特定的应用程序，没有独立性。性。2 2文件系统阶段文件系统阶段 操作系统中有了文件系统，打开、读、写和操作系统中有了文件系统，打开、读、写和关闭操作。查询、修改、排序等处理都须编程解关闭操作。查询、修改、排序等处理都须编程解决。不支持并发访问。数据缺少统一管理。决。不支持并发访问。数据缺少统一管理。50数据库的历史数据库的历史l系统提供一定的数据管理功能系统提供一定的数据管理功能l存取方法：索引文件、链接文件、直接存取文件、存取方法：索引文件、链接文件、直接存取文件、倒排文件等倒排文件等l支持对文

38、件的基本操作（增、删、改、查等），支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户程序不必考虑物理细节用户程序不必考虑物理细节l数据的存取基本上以记录为单位数据的存取基本上以记录为单位l数据仍是面向应用的数据仍是面向应用的l一个数据文件对应一个或几个用户程序一个数据文件对应一个或几个用户程序51数据库的历史数据库的历史l3. 3. 数据库系统阶段数据库系统阶段 DBMSDBMS统一管理，减少冗余；并发访问数据并统一管理，减少冗余；并发访问数据并一致性，数据安全性，故障情况下数据一致性一致性，数据安全性，故障情况下数据一致性的恢复。的恢复。l 面向全组织的复杂的数据结构面向全组织的复杂的数据结构l

39、 支持全企业的应用而不是某一个应用支持全企业的应用而不是某一个应用l数据反映了客观事物间的本质联系，而不是着数据反映了客观事物间的本质联系，而不是着眼于面向某个应用，是有结构的数据。这是数眼于面向某个应用，是有结构的数据。这是数据库系统的主要特征之一据库系统的主要特征之一52数据库的历史数据库的历史l数据的冗余度小，易扩充数据的冗余度小，易扩充 数据面向整个系统，而不是面向某一应用，数据面向整个系统，而不是面向某一应用，数据集中管理，数据共享，因此冗余度小数据集中管理，数据共享，因此冗余度小l具有较高的数据和程序的独立性具有较高的数据和程序的独立性 把数据库的定义和描述从应用程序中分离出把数据

40、库的定义和描述从应用程序中分离出去去 数据描述是分级的（全局逻辑、局部逻辑、数据描述是分级的（全局逻辑、局部逻辑、存储）存储） 数据的存取由系统管理，用户不必考虑存取数据的存取由系统管理，用户不必考虑存取路径等细节，从而简化了应用程序路径等细节，从而简化了应用程序53数据库管理系统l数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)(DBMS) 1. 1. 演变：演变：l传统数据库：层次、网状、关系数据库传统数据库：层次、网状、关系数据库l新型数据库：并行数据库，知识库系统，新型数据库：并行数据库，知识库系统，主动数据库，多媒体数据库、主动数据库，多媒体数据库、CADCAD数据库、数据库、图形数据库、图

41、像数据库、智能数据库，图形数据库、图像数据库、智能数据库，面向对象数据库，数据仓库，工程数据库，面向对象数据库，数据仓库，工程数据库，空间数据库。空间数据库。54数据库管理系统l标志标志 dBASE是第一个在微型计算机上被广泛使用的关是第一个在微型计算机上被广泛使用的关系型数据库管理系统（系型数据库管理系统（DBMS），由），由Ashton-Tate在在CP/M系统上发布，然后又发布了系统上发布，然后又发布了Apple II、Apple Macintosh、UNIX、VMS和和IBM PC的的DOS平台上发布，并在平台上发布，并在DOS平台上成为几年中最平台上成为几年中最畅销的软件。畅销的软件

42、。dBASE并没有能成功转换到并没有能成功转换到Microsoft Windows平台并逐渐被如平台并逐渐被如Paradox, Clipper, FoxPro，和，和Microsoft Access等新产等新产品所替代。品所替代。55数据库管理系统l2 2DBMSDBMS的特点的特点l（1 1） 用户接口，非过程数据库语言用户接口，非过程数据库语言l（2 2） 查询处理与优化策略。查询处理与优化策略。l（3 3） 并发控制，解决冲突。并发控制，解决冲突。l（4 4） 恢复功能，数据一致性状态。恢复功能，数据一致性状态。l（5 5） 完整性约束检查，实体完整性、引用完整性约束检查，实体完整性、引

43、用完整性、域完整性、用户定义完整性。完整性、域完整性、用户定义完整性。l（6 6） 访问控制。访问权限，安全性问题。访问控制。访问权限，安全性问题。56数据库管理系统l3 3DBMSDBMS的组成。的组成。l（1 1）数据定义语言）数据定义语言(DDL) (DDL) l 定义数据库的模式、完整性约束。定义数据库的模式、完整性约束。l（2 2）数据操纵语言）数据操纵语言(DML) (DML) l 检索、输入、修改、删除操作。宿主型、自含型。检索、输入、修改、删除操作。宿主型、自含型。l（3 3）数据库运行控制程序）数据库运行控制程序(DCL) (DCL) l 初始化初始化, , 安全性控制、完整

44、性检查、并发控制、事安全性控制、完整性检查、并发控制、事务管理、运行日志管理等。务管理、运行日志管理等。 57数据库管理系统l（4 4）实用程序，）实用程序， 数据转储、恢复程序、性数据转储、恢复程序、性能监测、数据库重组、数据转换、通信等。能监测、数据库重组、数据转换、通信等。l用户界面、完备的操作功能、较高的运行效用户界面、完备的操作功能、较高的运行效率、清晰的系统结构和良好的开放性特点。率、清晰的系统结构和良好的开放性特点。l4 4DBMSDBMS的功能部件的功能部件 l查询处理器与存储管理器查询处理器与存储管理器lDMLDML编译器、编译器、DDLDDL解释器、查询求值引擎、解释器、查

45、询求值引擎、权限及完整性管理器、文件管理器、缓冲管权限及完整性管理器、文件管理器、缓冲管理器、数据字典、数据管理器等。理器、数据字典、数据管理器等。 58数据库管理系统l事务管理事务管理 事务：数据库应用中完成单一逻辑功能的操事务：数据库应用中完成单一逻辑功能的操作集合。作集合。committcommitt或或rollbackrollback命令标志。命令标志。 事务四个属性：事务四个属性：ACIDACID 例如，从例如，从A A帐取一万，存入帐取一万，存入B B帐是一个事务，帐是一个事务，不能做一半结束，是原子性；作完后不能做一半结束，是原子性；作完后A A、B B之之和不变，是一致性；作的

46、过程中，别的事务和不变，是一致性；作的过程中，别的事务不影响，是独立性；一旦提交是永久的，是不影响，是独立性；一旦提交是永久的，是持久性。持久性。59数据库设计与编程数据库设计与编程 l 并发操作并发操作 为提高效率，多个事务交替执行，但结果为提高效率，多个事务交替执行，但结果如同串行执行。如同串行执行。DBMS DBMS 具备并发控制机制，具备并发控制机制，如加锁协议。如加锁协议。l数据库设计与应用数据库设计与应用l一一般步骤一一般步骤 选择选择DBMSDBMS，设计、建立、维护和管理数，设计、建立、维护和管理数据库，设计应用接口据库，设计应用接口60数据库设计与编程数据库设计与编程l1 1

47、 数据库系统规划数据库系统规划 应用范围、功能、环境的确定，应用范围、功能、环境的确定，DBMSDBMS环境环境配置，人员配备和培训、投资和效益分析。配置，人员配备和培训、投资和效益分析。l 2 2数据库设计数据库设计 设计出数据库的各数据模式和存储结构，同设计出数据库的各数据模式和存储结构，同时确定典型应用程序模块的功能。时确定典型应用程序模块的功能。E-RE-R图，规图，规范化范化l 3 3 数据库建立数据库建立 定义数据模式、访问权限，完整性约束。加定义数据模式、访问权限，完整性约束。加载数据，测试和调整。载数据，测试和调整。61数据库设计与编程数据库设计与编程l4 4数据库应用程序设计

48、数据库应用程序设计 用户界面编程，数据库连接，增、删、改用户界面编程，数据库连接，增、删、改及查询功能，数据分析与维护，指导书和及查询功能，数据分析与维护，指导书和培训。培训。l 5 5数据库的运行、管理和维护数据库的运行、管理和维护 性能监视性能监视 ，数据增删、，数据增删、 重组，重组， 定期备定期备l6 6数据库扩充和重构数据库扩充和重构 结构和功能扩充和重构。一次重设计。结构和功能扩充和重构。一次重设计。62数据库设计与编程数据库设计与编程l二二 典型典型C/SC/S结构的编程过程结构的编程过程 选择选择DBMSDBMS，安装。，安装。 建立服务器，建立数据库，建立表，建立用建立服务器，建立数据库，建立表，建立用户，设置使用权限户，设置使用权限 设计用户界面，约束控件，布局，色彩，功设计用户界面，约束控件，布局，色彩，功能，能， 连接数据库，数据控件方式，对象方式。连接数据库，数据控件方式，对象方式。 程序处理记录集中的记录。程序处理记录集中的记录。 其他功能其他功能63本章要点lDBMSDBMS：数据：数据+ +程序程