数据库系统引言

1、2022年4月29日星期五2数据库系统概念-引言提纲l1.1数据库系统的应用l1.2数据库系统的目标 & 1.13数据库系统发展历史l1.3数据视图 l1.3.3数据模型 & 1.7基于对象数据库和半结构化数据库 &1.6.3实体-联系模型l1.4数据库语言l1.5关系数据库l1.6数据库设计l1.9事务管理l1.10数据挖掘与分析l1.11系统结构&1.8数据存储和查询l1.12数据库用户和管理员l数据库的若干研究方向2022年4月29日星期五3数据库系统概念-引言1.1数据库系统应用l银行业l航空公司l大学l通讯业l财政系统l销售l制造业l人力资源l2022

2、年4月29日星期五4数据库系统概念-引言1.13数据库发展l1963年，美国Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕 l20世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代，网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅处于实验阶段 l20世纪80年代，关系系统由于使用简便以及硬件性能的改善，逐步代替网状系统和层次系统占领了市场 l20世纪90年代，关系数据库已成为数据库技术的主流 l进入21世纪以后，无论是市场的需求还是技术条件的成熟，对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普及已成定局2022年4月29日星期五5数据库系统概

3、念-引言1.13数据库的地位l数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支l数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透l数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志2022年4月29日星期五6数据库系统概念-引言1.2数据库系统的目标l基础-四个基本概念l数据管理技术的产生与发展2022年4月29日星期五7数据库系统概念-引言基础-四个基本概念l数据(Data)l数据库(Database)l数据库管理系统(DBMS)l数据库系统(DBS)2022年4月29日星期五8数据库系统概念-引言基础

4、1-数据l数据(Data)是数据库中存储的基本对象l数据的定义 描述事物的符号记录l数据的种类 文字、图形、图像、声音l数据的特点 数据与其语义是不可分的2022年4月29日星期五9数据库系统概念-引言基础1-数据举例l学生档案中的学生记录（李明，男，1992，江苏，计算机系，2010）l数据的形式不能完全表达其内容l数据的解释 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间 解释：李明是个大学生，1992年出生，江苏人，2010年考入计算机系2022年4月29日星期五10数据库系统概念-引言基础1-数据l数据结构 逻辑结构l数据之间存在的逻辑关系l表、树、图、数组 物理结构l数据在

5、计算机内的存储方式l顺序方式、链接方式4PASCAL100310013数据库100210034数据结构1001先修课学分课程名课程号2022年4月29日星期五11数据库系统概念-引言基础2-数据库（举例）2022年4月29日星期五12数据库系统概念-引言基础2-数据库(续)l人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息l数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合2022年4月29日星期五13数据库系统概念-引言基础2-数据库(续)l数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存

6、 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展2022年4月29日星期五14数据库系统概念-引言基础3-数据库管理系统l什么是DBMS 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）由一个互相关联的数据的集合和一组用以访问这些数据的程序组成。是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。lDBMS的用途 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据2022年4月29日星期五15数据库系统概念-引言基础3-DBMS的主要功能 数据定义功能 提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象 数据操纵功能 提供数据操纵语言(DML) 操纵数据实现对数据库的

7、基本操作 (查询、插入、删除和修改)2022年4月29日星期五16数据库系统概念-引言基础3-DBMS的主要功能(续) 数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 数据库的建立和维护功能 数据库数据批量装载 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视等2022年4月29日星期五17数据库系统概念-引言基础4-数据库系统l什么是数据库系统 数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库l数据库系统的构成 由数据库、数据库管理系统、应用系统（及

8、其开发工具） 、数据库管理员（和用户）构成2022年4月29日星期五18数据库系统概念-引言基础4-数据库系统(续)l数据库系统构成2022年4月29日星期五19数据库系统概念-引言基础4-数据库系统(续)2022年4月29日星期五20数据库系统概念-引言数据管理技术的产生和发展l什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题l数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在)2022年4月29日星期五21数据库系统概念-引言数据管理技术的产生和发展(续)l数据管理技术的

9、发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展2022年4月29日星期五22数据库系统概念-引言数据管理的发展阶段l人工管理阶段（50年代中期以前）l文件系统阶段（50年代后期-60年代中期）l数据库系统阶段（60年代后期开始）l数据库系统 VS 文件系统l数据库系统的特点2022年4月29日星期五23数据库系统概念-引言人工管理阶段l背景 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 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 没有操作系统，没有数据管理软件l用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运

10、算结果，再让下一用户上机操作2022年4月29日星期五24数据库系统概念-引言人工管理阶段l特点 用户完全负责数据管理工作l数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等 数据完全面向特定的应用程序l每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走 数据与程序没有独立性l程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变 磁带的特点l优点：廉价地存放大容量数据l缺点：顺序访问；1%所需，100%访问2022年4月29日星期五25数据库系统概念-引言人工管理阶段访问访问访问数据1数据2数据n程序1程序2程序n2022年4月29日星期五26数据库系统概念-引言文件系统阶段l背景 计算机不但用于科学计算，还用

11、于管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备l直接存取设备（DASD） 无须顺序存取 由地址直接访问所需记录 有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统l文件存储空间的管理l目录管理l文件读写管理l文件保护l向用户提供操作接口2022年4月29日星期五27数据库系统概念-引言文件系统阶段数据1数据2数据n存取方式程序1程序2程序n2022年4月29日星期五28数据库系统概念-引言文件系统阶段l特点 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、倒排文件等）l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l数据的存取基本上以记录为单位 数据仍是面向应用的l

12、一个数据文件对应一个或几个用户程序 数据与程序有一定的独立性l文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换，数据在存储上的改变不一定反映在程序上2022年4月29日星期五29数据库系统概念-引言补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学号房产科学位学分系别姓名学号学籍科学位 出身年龄系别性别姓名学号人事科文件系统阶段2022年4月29日星期五30数据库系统概念-引言文件系统阶段l数据与程序的独立性差 文件系统并没有从根本上改变数据与程序紧密结合的状况，数据的逻辑结构改变则必须修改应用程序 文件系统只是解脱了程序员对物理设备存取的负担，它并不理解数据的语义，只负责存储 数据的语义信息只能由程序来解释，也

13、就是说，数据收集以后怎么组织，以及数据取出来之后按什么含义应用，只有全权管理它的程序知道。 一个应用若想共享另一个应用生成的数据，必须同另一个应用沟通，了解数据的语义与组织方式2022年4月29日星期五31数据库系统概念-引言文件系统阶段l数据的共享性差，冗余度大 数据面向应用l即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据 数据孤立l数据分散管理，许多文件，许多数据格式l数据的不一致性 由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成数据的不一致性2022年4月29日星期五32数据库系统概念-引言文件系统阶段l数据查询困难 记录之间无联系 应

14、用自己编程实现 对每个查询都重新编码l数据完整性难于维护 性别必须是男或女 员工工资不能超过其经理 每门课选修人数不能超过100 2022年4月29日星期五33数据库系统概念-引言示例S(SNO, SNAME, STATUS, CITY)P(PNO, PNAME, COLOR, WEIGHT, CITY)J(JNO, JNAME,CITY)SPJ(SNO, PNO, JNO, QTY)S表示供应商，各属性依次为供应商号，供应商名，供应商状态值，供应商所在城市P表示零件，各属性依次为零件号，零件名，零件颜色，零件重量，零件存放的城市J表示工程，各属性依次为工程号，工程名，工程所在城市SPJ表示供

15、货关系，各属性依次为供应商号，零件号，工程号，供货数量供应商供应商项目项目零件零件供应供应2022年4月29日星期五34数据库系统概念-引言示例l查询 “供应红色零件给北京的工程的供应商姓名”l维护 “不允许供应不存在的零件”2022年4月29日星期五35数据库系统概念-引言基于文件系统l分别组织几个文件，存储各类对象的记录CreateFile(S, P, J, SPJ)ScanFile(P)找到红色零件的号码ScanFile(J)找到北京的工程的号码ScanFile(SPJ）找到对应以上两号码的SNOScanFile(S)找到对应以上SNO的供应商姓名2022年4月29日星期五36数据库系统

16、概念-引言基于文件系统如果InsertFile(SPJ)ScanFile(P)判断欲插入的零件号是否在P中如果DeleteFile(P)ScanFile(SPJ)判断欲删除的零件号是否在SPJ中2022年4月29日星期五37数据库系统概念-引言数据库系统阶段l背景 计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据） 外存有了大容量磁盘，光盘 软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低2022年4月29日星期五38数据库系统概念-引言数据库系统阶段l数据库观点 数据不是依赖于处理过程的附属品，而是现实世界中独立存在的对象

17、数据1统一存取数据2数据n程序2程序1程序n2022年4月29日星期五39数据库系统概念-引言学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补贴学籍科房产科人事科劳资科数据库系统的特点2022年4月29日星期五40数据库系统概念-引言数据库系统阶段l特点 有了数据库管理系统 面向全组织，面向现实世界 独立性较强 由DBMS统一存取，维护数据语义及结构2022年4月29日星期五41数据库系统概念-引言数据库系统的特点l面向全组织的复杂的数据结构 支持全企业的应用而不是某一个应用 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。这是数据库系统的主要特征之一，与文件系统的根本差别。文

18、件系统只是记录的内部有结构，一个文件的记录之间是个线性序列，记录之间无联系2022年4月29日星期五42数据库系统概念-引言数据库系统的特点l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，数据集中管理，数据共享，因此冗余度小 节省存储空间，减少存取时间，且可避免数据之间的不相容性和不一致性 每个应用选用数据库的一个子集，只要重新选取不同子集或者加上一小部分数据，就可以满足新的应用要求，这就是易扩充性2022年4月29日星期五43数据库系统概念-引言数据库系统的特点l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去 数据描述是分级的（全局逻辑、局部逻辑、存储

19、） 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2022年4月29日星期五44数据库系统概念-引言数据库系统的特点l统一的数据控制功能，数据共享程度高 数据的安全性控制（Security）l保护数据以防止不合法的使用所造成的数据泄露和破坏l措施：用户标识与鉴定，存取控制 数据的完整性控制（Integrity）l数据的正确性、有效性、相容性l措施：完整性约束条件定义和检查2022年4月29日星期五45数据库系统概念-引言数据库系统的特点 并发控制（Concurrency）l对多用户的并发操作加以控制、协调，防止其互相干扰而得到错误的结果并使数据库完整性遭到破坏l措施：封锁

20、 恢复控制(Recovery)l将数据库从故障中恢复到某个一致状态l措施：冗余2022年4月29日星期五46数据库系统概念-引言基于数据库系统l数据统一按表结构存放，设为S，P，J，SPJ 查询：只需提查询要求，由系统完成查询过程SELECT SNAMESELECT SNAMEFROM S, P, J, SPJFROM S, P, J, SPJWHERE SPJ.SNO = S.SNOWHERE SPJ.SNO = S.SNO AND SPJ.PNO = P.PNOAND SPJ.PNO = P.PNO AND SPJ.JNO = J.PNOAND SPJ.JNO = J.PNO AND J.

21、CITY = AND J.CITY = “BEIJINGBEIJING” AND P.COLOR = AND P.COLOR = “REDRED” 维护：应用提出完整性约束，系统自动检查CREATE TABLE SPJ(CREATE TABLE SPJ(, , FOREIGN KEY (PNO) REFERENCES P(PNO), FOREIGN KEY (PNO) REFERENCES P(PNO), ) )2022年4月29日星期五47数据库系统概念-引言数据库系统vs文件系统l文件系统的弱点 记录之间无联系 难于维护数据的完整性l数据库系统的用武之地 有查询 整体数据结构化l效率两面观

22、 运行效率 开发效率2022年4月29日星期五48数据库系统概念-引言数据库系统vs文件系统文件系统数据管理应用应用文件系统应用数据管理应用数据管理应用软件系统软件2022年4月29日星期五49数据库系统概念-引言1.3数据视图l数据库系统的一个主要目的是给用户提供数据的抽象视图，即系统隐藏关于数据存储和维护的某种细节1.3.2实例与模式1.3.1数据抽象1.3.3数据模型2022年4月29日星期五50数据库系统概念-引言1.3.2实例与模式lInstances and Schemasl型与值的区别 型是对数据的结构和属性的说明-模式 值是型的一个具体赋值 -实例 型是相对稳定的，值是随时间不

23、断变化的l类比class personpublic: string name;string address;person TOM; person是型，TOM是变量，TOM在某时刻的值是实例2022年4月29日星期五51数据库系统概念-引言1.3.2实例与模式l实例：特定时刻存储在数据库中的信息的集合称作数据库的一个实例l模式：数据库的总体设计称作数据库模式2022年4月29日星期五52数据库系统概念-引言1.3.1数据抽象-数据库模式l模式的分级 为了提高数据的物理独立性和逻辑独立性，使数据库的用户观点，即用户看到的数据库，与数据库的物理方面，即实际存储的数据库区分开来，数据库系统的模式是分级

24、的l数据库系统三级模式结构 CODASYL（Conference On Data System Language,美国数据系统语言协商会）提出模式、外模式、存储模式三级模式的概念，三级模式之间有两级映象2022年4月29日星期五53数据库系统概念-引言1.3.1数据抽象l物理层 最低层次的抽象 描述数据如何存储l逻辑层 描述数据及数据间的关系 由DBA使用l视图层 描述整个数据库的某一部分 使用户与系统交互更简单逻辑层物理层视图n视图2视图1.视图层2022年4月29日星期五54数据库系统概念-引言1.3.1数据库三级模式结构l外模式(Sub-Schema 子模式) 用户的数据视图 是数据的局

25、部逻辑结构，模式的子集 可以有多个l模式(Schema) 所有用户的公共数据视图 是数据库全体数据的全局逻辑结构和特性的描述 只有一个l内模式(Storage Schema 存储模式) 是数据的物理结构及存储方式 只有一个2022年4月29日星期五55数据库系统概念-引言1.3.1数据库三级模式结构l外模式/模式映象 定义某一个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l模式/内模式映象 定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系2022年4月29日星期五56数据库系统概念-引言1.3.1数据库三级模式结构内模式内模式模模 式式外模式外模式2 2外模式外模式3 3外模式外模式1 1

26、应用应用A A应用应用B B应用应用C C应用应用D D应用应用E E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2022年4月29日星期五57数据库系统概念-引言1.3.1数据独立性l数据独立性 物理数据独立性l存储结构改变时，修改模式/内模式映象，使模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的物理独立性 逻辑数据独立性l当模式改变时，修改外模式/模式映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的逻辑独立性2022年4月29日星期五58数据库系统概念-引言1.3.1数据库三级模式结构实例S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CRED

27、IT,DEGREE)S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE)V1(S#,SNAME,ADDRESS)V1(S#,SNAME,ADDRESS)学籍科学籍科V2(S#,SNAME,CREDIT)V2(S#,SNAME,CREDIT)房产科房产科视图视图视图视图模式模式create V1 select S#, SNAME, ADDRESS from S2022年4月29日星期五59数据库系统概念-引言1.3.1数据库三级模式结构实例V1(S#,SNAME,ADDRESS)V1(S#,SNAME,ADDRESS)学籍科学籍科V2(S#,SNAME,CREDIT

28、)V2(S#,SNAME,CREDIT)房产科房产科B(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT)B(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT)M(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DISSERTATION)M(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DISSERTATION)视图视图视图视图模式模式模式模式create V1 select S#, SNAME, ADDRESS from B union select S#, SNAME, ADDRESS from M2022年4月29日星期五60

29、数据库系统概念-引言1.3.3数据模型l定义 描述数据、数据联系、数据语义以及一致性约束的概念工具的集合l要求 比较真实的模拟现实世界 容易为人所理解 便于在计算机上实现2022年4月29日星期五61数据库系统概念-引言1.3.3数据模型l数据模型分成四类 关系模型：用表的集合表示数据和数据之间的关系 实体-联系模型：现实世界是由实体和实体之间的联系构成的，用于数据库设计 基于对象数据模型：实体-联系模型增加了封装、方法和对象标识的扩展l面向对象数据模型l对象-关系数据模型 半结构化数据模型：半结构化数据模型允许相同类型的数据项含有不同的属性集的数据说明-xml2022年4月29日星期五62数

30、据库系统概念-引言1.6.3E-R数据模型学生学生课程课程选修选修姓名姓名学号学号系别系别课程名课程名先修课先修课主讲老师主讲老师成绩成绩实体实体联系联系属性属性mn2022年4月29日星期五63数据库系统概念-引言oo数据模型ProductPersonCompanycategorynamepricenamestockpricenameaddressssnbuysworksFormadeByemploysmakes类类关联关联属性属性2022年4月29日星期五64数据库系统概念-引言关系模型l用二维表来表示实体及其相互联系属性元组男女男性别192221年龄D01李红S02D02王伟S03D01

31、张军S01系号姓名学号2022年4月29日星期五65数据库系统概念-引言关系模型l优点 简单，表的概念直观、单一，用户易理解 非过程化的数据请求，数据请求可以不指明路径，用户只需提出“做什么”，无须说明“怎么做” 数据独立性 坚实的理论基础2022年4月29日星期五66数据库系统概念-引言层次模型l层次模型 用树结构表示实体之间联系的模型叫层次模型 树由节点和连线组成l节点代表实体型l连线表示两实体型间的一对多联系 树的特性l每棵树有且仅有一个节点无父节点，称为树的根l树中的其它节点都有且仅有一个父节点2022年4月29日星期五67数据库系统概念-引言层次模型地址系名系号教研室名教研室号年级姓

32、名学号职称姓名职工号系教研室学生教员1 : N联系实体型2022年4月29日星期五68数据库系统概念-引言层次模型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教授王恩E1234助教李红E37212022年4月29日星期五69数据库系统概念-引言层次模型l特点 结点的双亲是唯一的 只能直接处理一对多的实体联系 每个记录类型定义一个排序字段，也称为码字段 任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义 没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在2022年4月29日星期五70数据库系统概念-引

33、言层次模型l优点 结构简单，易于实现l缺点 支持的联系种类太少l只支持二元一对多联系l只允许实体集间一种联系，不支持实体集间多种联系 数据操纵不方便l子结点的存取只能通过父结点来进行l插入删除复杂,父结点删除导致子结点删除,丢失信息l代表产品： IBM的IMS数据库，1969年研制成功2022年4月29日星期五71数据库系统概念-引言网状模型l网状模型 是一个满足下列条件的有向图l可以有一个以上的节点无父节点l至少有一个节点有多于一个的父节点（排除树结构） 节点代表实体型，有向边（从箭尾到箭头）表示两实体型间的一对多联系科室科室医生医生病房病房病人病人实体型1 : N联系2022年4月29日星

34、期五72数据库系统概念-引言网状模型学生学生课程课程选课选课AC1S1AC2S1BC1S2AC2S2CC1S3S1S2S3C1C2年级姓名学号学分课程名课程号成绩课程号学号2022年4月29日星期五73数据库系统概念-引言网状模型l特点 只能直接处理一对多的实体联系 每个记录类型定义一个排序字段，也称为码字段 任何记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义2022年4月29日星期五74数据库系统概念-引言网状模型l优点 表达的联系种类丰富 性能良好，存取效率高l缺点 结构复杂 语言复杂lDBTG报告 1969年，由美国CODASYC（Conference On Data System La

35、nguage，数据系统语言协商会）下属的DBTG（Data Base Task Group）组提出，确立了网状数据库系统的概念、方法、技术2022年4月29日星期五75数据库系统概念-引言1.4数据库语言lDDL语言（Data Description Language） 描述外模式、模式、内模式（源模式） 数据库定义功能 模式翻译程序l把源模式翻译成目标模式，存入数据字典中 一致性约束定义源模式模式翻译程序数据字典目标模式2022年4月29日星期五76数据库系统概念-引言1.4数据库语言lDML语言（Data manipulation language） 对数据库进行检索、插入、修改、删除 数

36、据存取功能 DML类型l过程化的DML WHAT AND HOWl非过程化的DML WHAT，NO HOW 实例-SQL2022年4月29日星期五77数据库系统概念-引言1.4数据库语言lDCL语言（Data Control language） 数据控制功能l安全性l完整性l并发控制 安全性控制：权限的转授和回收允许用户把已获得的权限转授给其他用户，也可以把已授给其他用户的权限再回收上来数据存取功能2022年4月29日星期五78数据库系统概念-引言1.5关系数据库l表属性元组男女男性别192221年龄D01李红S02D02王伟S03D01张军S01系号姓名学号2022年4月29日星期五79数据

37、库系统概念-引言DDL语言2022年4月29日星期五80数据库系统概念-引言DML语言2022年4月29日星期五81数据库系统概念-引言来自应用程序的数据库访问l应用程序接口 ODBC JDBCl扩展宿主语言，嵌入DML语言2022年4月29日星期五82数据库系统概念-引言1.6数据库设计l1.6.1设计过程 需求分析 选择数据模型 概念设计阶段 逻辑设计阶段 物理设计阶段2022年4月29日星期五83数据库系统概念-引言1.6数据库设计l1.6.2银行企业的数据库设计 需求l银行由支行组成l银行客户l两种帐户：储蓄帐户和支票帐户l为客户提供贷款，记录还款l银行职员2022年4月29日星期五8

38、4数据库系统概念-引言Account-branch2022年4月29日星期五85数据库系统概念-引言1.6数据库设计l1.6.4规范化 范式和函数依赖（第七章） NULL2022年4月29日星期五86数据库系统概念-引言1.9事务管理l事务定义 事务是由一系列操作序列构成的程序执行单元，这些操作要么都做，要么都不做，是一个不可分割的工作单位 实例-银行转帐：从A帐户过户50￥到B帐户read(A);A := A 50;write(A);read(B);B := B + 50;write(B);2022年4月29日星期五87数据库系统概念-引言1.9事务管理l事务特性(ACID) 原子性(Ato

39、micity)l事务中包含的所有操作要么全做，要么全不做l原子性由恢复机制实现 一致性(Consistency)l事务的隔离执行必须保证数据库的一致性l事务开始前，数据库处于一致性的状态；事务结束后，数据库必须仍处于一致性状态l数据库的一致性状态由用户用户来负责，由并发控制机制并发控制机制实现l如银行转帐，转帐前后两个帐户金额之和应保持不变l事务运行过程中允许暂时的不一致2022年4月29日星期五88数据库系统概念-引言1.9事务管理l事务特性(ACID) 隔离性(Isolation)l系统必须保证事务不受其它并发执行事务的影响l对任何一对事务T1，T2，在T1看来，T2要么在T1开始之前已经

40、结束，要么在T1完成之后再开始执行l隔离性通过并发控制机制并发控制机制实现 持久性(Durability)l一个事务一旦提交之后，它对数据库的影响必须是永久的l系统发生故障不能改变事务的持久性l持久性通过恢复机制恢复机制实现2022年4月29日星期五89数据库系统概念-引言 1.10数据挖掘与分析l数据挖掘的定义 数据挖掘就是应用一系列技术从大型数据库或数据仓库中提取人们感兴趣的信息和知识，这些知识或信息是隐含的，事先未知而潜在有用的，提取的知识表示为概念、规则、规律、模式等形式。 数据挖掘是一类深层次的数据分析l非结构化（文本）信息检索2022年4月29日星期五90数据库系统概念-引言索引数

41、据文件统计数据数据字典事务管理器应用程序目标代码嵌入式DML预编译器DML编译器DDL解释器查询计算引擎应用界面应用程序查询数据库模式初级用户程序设计人员熟练用户数据库管理员数据库管理系统查询处理器存储管理器用户缓冲区管理器文件管理器磁盘存储器1.11数据库体系结构权限及完整性管理器2022年4月29日星期五91数据库系统概念-引言DBMS的运行过程系统缓冲区系统缓冲区应用程序应用程序用户工作区用户工作区数据库管理系统数据库管理系统数据字典数据字典数据库数据库操作操作系统系统911121710582，3，62022年4月29日星期五92数据库系统概念-引言DBMS的运行过程lStep 1 用户向DBMS发出调用数据库数据的命令lStep 2 DBMS对命令进行语法检查、语义检查、存取权限检查，决定是否执行该命令lStep 3 DBMS执行查询优化，把命令转换为一串单记录的存取操作序列lStep 4 执行存取操作序列（反复执行以下各步，直至结束）lStep 5 DBMS首先在缓冲区内查找记录，若找到转10，否则转6lStep 6 DBMS查看存储模式，决定从哪个文件存取哪个物理记录2022年4月29日星期五93数据库系统概念-引言DBMS的运行过程lStep 7 DBMS根据6的结果，向操作系统发出读取记录的命令lStep