第1章 数据库基础(59页)

1、浙江大学远程教育学院数据库已经成为人们日常生活中的重要部分，到图书馆借书、到银行取款、到超市购物、乘公交车刷卡等等都离不开数据库的支持，数据库已经成为现代社会的一个重要基础。本章首先介绍数据库的一些基本概念，包括数据管理、数据库系统、数据模型和数据库的体系结构等。 浙江大学远程教育学院了解数据管理及其技术的发展；深刻理解数据库的基本概念；理解数据库、数据库管理系统、数据库系统以及数据库管理的基本内容；理解和掌握数据模型的基本概念和内容；深刻理解数据独立性的概念；掌握数据库的三层模式、理解数据库的基本体系结构。浙江大学远程教育学院本章学习的重点是围绕数据库的基本特征、深刻理解数据库的基本概念，为

2、后续章节的学习奠定基础。 本章学习的难点是理解数据独立性的概念，掌握数据库的三层模式结构。 浙江大学远程教育学院什么是数据？信息的符号表示 什么是数据处理？从某些已知的数据出发，推导加工出新的信息 浙江大学远程教育学院人工管理阶段人工管理阶段 文件系统阶段文件系统阶段 数据库系统阶段数据库系统阶段 高级数据库系统阶段浙江大学远程教育学院20世纪50年代中期以前。 特点数据不保存在计算机中。 没有软件系统对数据进行统一管理。 基本没有文件的概念。 一组数据对应一个程序，数据是面向程序的。 程序和程序之间存在着大量的重复数据 。浙江大学远程教育学院20世纪50年代后期至20世纪60年代中期。 特点

3、数据长期保留在外存上，可经常对文件进行查询、修改、插入、删除等操作。 有软件（文件系统）对数据进行管理，程序和数据有了一定的独立性。 文件的形式多样化，有顺序文件、索引文件和散列文件等。数据的存取基本上以记录为单位。 浙江大学远程教育学院数据冗余度大。 数据独立性差。 数据缺乏统一管理，数据联系弱。 浙江大学远程教育学院20世纪60年代后期开始。 特点面向全组织的数据结构化 数据的共享性高、低冗余、易扩充 数据独立性高 浙江大学远程教育学院什么是数据？什么是数据管理？ 什么因素促使了数据管理手段的进步？ 什么是数据独立性？为什么数据存储结构改变时应用程序不用修改？ 文件系统阶段数据缺乏统一管理

4、，数据联系弱是什么意思？ 数据共享可以带来哪些好处？ 浙江大学远程教育学院文件系统阶段和手工管理阶段的本质区别是什么？ 浙江大学远程教育学院数据库阶段和文件系统阶段的本质区别是什么？ 浙江大学远程教育学院数据库是数据管理的现代手段，有数据的地方就有数据管理，有数据管理就有数据库。本节介绍与数据库相关的一些基本概念。 浙江大学远程教育学院数据库是长期储存在计算机存储设备上、相互关联的、可以被用户共享的数据集合:是相互关联的数据的集合 用综合的方法组织数据，保证尽可能高的访问效率具有较高的数据独立性 具有较小的数据冗余，可供多个用户共享 具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠 最大限度地保证数

5、据的正确性 允许并发地使用，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性 浙江大学远程教育学院数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的。也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系浙江大学远程教育学院数据库能够根据不同的需要按不同的方法组织数据浙江大学远程教育学院数据独立性是指数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖、彼此独立的特性。浙江大学远程教育学院数据库中的数据可以共享但是是可控制、受约束的教务文件后勤文件学生基本情况冗余！冗余带来什么问题？学生基本情况冗余！冗余带来什么问题？浙江大学远程教育学院数据库中的数据可以共享但是是可控制、受约束

6、的物理存储物理存储逻辑存储逻辑存储浙江大学远程教育学院数据库技术要能够保证数据库中的数据是安全、可靠的。 有效地防止数据库中的数据被非法使用或非法修改 数据遭到破坏时能立刻将数据完全恢复浙江大学远程教育学院保证数据正确的特性在数据库中称之为数据完整性。899浙江大学远程教育学院在多个用户同时使用数据库时，能够保证不产生冲突和矛盾，保证数据的一致性和正确性。浙江大学远程教育学院n数据库是长期储存在计算机存储设备上、相互关联的、可以被用户共享的数据集合:n是相互关联的数据的集合 n用综合的方法组织数据，保证尽可能高的访问效率n具有较高的数据独立性 n具有较小的数据冗余，可供多个用户共享 n具有安全

7、控制机制，能够保证数据的安全、可靠 n最大限度地保证数据的正确性 n允许并发地使用，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性 浙江大学远程教育学院数据库的诸多特征哪里来的？靠特定的数据库管理软件来实现的，这个软件就是数据库管理系统DataBase Management System，简称DBMSDBMS运行在操作系统之上对数据库进行统一的管理和控制，并且使数据库能为多个用户共享，同时还能保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性，还要保证数据的高度独立性等。 浙江大学远程教育学院数据库中数据的组织功能；数据库中数据的操纵功能； 数据库中数据的维护功能； 数据库中数据的查询功能； 数据

8、库控制功能； 数据库通讯功能； 数据库的数据服务功能。 浙江大学远程教育学院数据库？数据库管理系统？数据库系统？浙江大学远程教育学院数据库系统指的是基于数据库的计算机应用系统，包括：以数据为主体的数据库；管理数据库的系统软件数据库管理系统；支持计算机应用系统的硬件平台；支持计算机应用系统的软件平台（如操作系统）；管理数据库的技术人员；使用数据库的用户；基于数据库的应用软件；方便使用和管理系统的各种技术说明书和使用说明书等。浙江大学远程教育学院把众多部门或用户的数据放在同一个数据库中共享，那就必须要考虑这些数据会不会产生冲突？能不能保证数据的安全？敏感或重要数据会不会泄漏？大家同时使用数据库时会

9、不会产生干扰？数据会不会丢失？诸如此类的问题是用户非常关心的，如果这些问题解决不好，谁敢把数据放在数据库中！DBMS只是提供了组织、维护和使用数据的功能，只有好的管理才能使数据库发挥更大的效益。 浙江大学远程教育学院从事数据库管理工作的人员称之为数据库管理员（Database Administrator，简称为DBA），数据库管理员指的是一种角色，是负责数据库管理的人员或部门。数据库管理员从事的工作既有管理方面的、也有技术方面的，数据库管理员负责数据库的规划、设计、建设、运行、维护、升级等各个方面的工作。 浙江大学远程教育学院在数据库规划阶段要参与选择和评价与数据库有关的计算机软件和硬件，要与

10、数据库用户共同确定数据库系统的目标和数据库应用需求，要确定数据库的开发计划；在数据库设计阶段要负责数据库标准的制定，要负责数据库的设计，负责数据库安全、可靠方面的设计；在数据库运行阶段首先要负责对用户进行数据库方面的培训；负责数据库的备份和恢复；负责对数据库中的数据进行维护；负责监视数据库的性能，并调整、改善数据库的性能，提高系统的效率；继续负责数据库安全系统的管理；在运行过程中发现问题、解决问题。浙江大学远程教育学院为什么数据库中的数据是相互关联的？在数据库中为什么要使用综合的方法来组织数据？为什么数据冗余可能会造成数据的不一致？数据库的安全机制主要有哪些？可以利用备份恢复数据库，当数据库遭

11、到破坏时能否将数据库完全恢复到正确一致的状态？什么是数据完整性？数据库可以从哪些方面保证用户数据的正确性？浙江大学远程教育学院数据库中的数据是共享的，如何保证多个用户在同时使用共享的数据时不发生冲突？什么是数据仓库？数据库的诸多特征是如何获得的？数据库、数据库系统、数据库管理系统这三个术语的各自内涵是什么？数据库管理涉及哪些问题？数据库管理员的职责包括哪些内容？浙江大学远程教育学院数据库中不仅存储数据本身，还要存储数据与数据之间的联系，这种数据和联系是需要描述和定义的，数据模型正是完成此项任务的。浙江大学远程教育学院现实世界概念数据模型信息世界逻辑数据模型机器世界物理数据模型浙江大学远程教育学

12、院现实世界中所管理的对象称作实体（Entity）n实体定义：客观存在并可以相互区分的客观事物或抽象事件。 n学生和课程就是客观事物，学生选课就是抽象事件。无论学生、课程、还是学生选课，它们都是现实世界管理的对象，都是实体。 浙江大学远程教育学院每个实体肯定具有一定的特征（性质），这样人们才能根据实体的特征来区分一个个实体。 学号姓名身高年龄性别体重标识特征？标识特征？浙江大学远程教育学院具有相同特征的一类实体的集合称之为实体集。学生实体集课程实体集教师实体集教室实体集浙江大学远程教育学院浙江大学远程教育学院浙江大学远程教育学院现实世界中实体和实体之间是有联系的 实体之间联系的基本类型有三种一对

13、一（1 : 1）一对多（1 : n）多对多（m : n）专业和学生 ?学生和课程 ?浙江大学远程教育学院描述现实世界的数据模型称为概念模型或概念数据模型。 支持概念模型的最常用方法E-R方法 E-R方法主要有3个要素：实体联系属性 浙江大学远程教育学院浙江大学远程教育学院年龄19202018姓名张三李四王五赵六学号S1S2S3S482728010074508092906578776676课程号课程名称数据结构程序设计数据库高等数学C4C3C2C1多对多联系是否蕴含了一对多联系？浙江大学远程教育学院浙江大学远程教育学院E-R图不仅能描述两个实体之间的联系，而且还能描述两个以上实体之间的联系。浙江

14、大学远程教育学院层次模型网状模型关系模型浙江大学远程教育学院用树形结构来表示实体之间联系的模型称为层次模型。 支持层次模型的典型系统是诞生于1970年左右的IBM公司的IMS（Information Management System）。 浙江大学远程教育学院用网络结构来表示实体之间联系的数据模型称为网状数据模型。取消了层次模型中的两点限制。网状模型的典型代表CODASYL（Conference On DAta SYstem Languages） 浙江大学远程教育学院用关系（表格数据）表示实体和实体之间联系的模型称为关系数据模型。 什么是关系？通俗地讲，关系就是二维表格（第2章详细解释）。浙江

15、大学远程教育学院数据模型的作用是什么？理解实体及其相关概念，以图书管理和借阅业务为例列出尽可能多的实体，并讨论实体的特征和标识特征。挑选你熟悉的45个领域讨论实体以及实体之间的联系，并画出相应的E-R图。除了常见的两个实体之间一对一、一对多和多对多联系，是否有多个实体之间的联系？是否在两个实体之间存在多种联系？浙江大学远程教育学院多对多联系为什么要转换成一对多联系？如何进行转换？概念模型、层次模型、网状模型、关系模型是如何划分的？讨论层次模型和网状模型的特点。为什么说关系就是二维表？关系模型有哪些特点？浙江大学远程教育学院数据库的体系结构是一种三层模式结构，即由面向全局逻辑结构的概念层、和面向全局存储结构的物理层以及面向局部应用的外部层构成。 浙江大学远程教育学院什么是数据独立性？怎样获得数据独立性？浙江大学远程教育学院存储数据独立性浙江大学远程教育学院存储数据独立性和概念数据独立性数据库应用与设计浙江大学远程教育学院什么是模式？浙江大学远程教育学院浙江大学远程教育学院数据库的三层模式结构是如何实现数据独立性的？