数据库系统原理课件第1章(1)DataBase

1、Database System PrincipleLinyi universitySchool of informatics数据库系统原理数据库系统原理Database System Principle临沂大学信息学院临沂大学信息学院郝计奎Database System Principle课程简介课程简介(1)n了解数据库吗？n数据库的作用？n数据库系统原理课程地位？n关于数据库的软件有哪些？nOracle、SQL Server、DB/2nVisual Foxpro、AccessDatabase System Principle课程简介课程简介(2)n本课程内容简介：n数据库基本概念n关系代数

2、nSQL命令n关系数据理论n数据库设计n数据库安全性、完整性n数据库恢复与并发控制n课时:总学时64,理论:48,实验:16Database System Principle教材及参考书教材及参考书(1)(1)n教材n王珊、萨师煊.数据库系统概论(第四版) .高等教育出版社，2006.5n教材版本n第一版1983年出版n第二版1991年出版n第三版2000年出版n第四版2006年出版n第五版教材及参考书教材及参考书(1)Database System PrincipleDatabase System Principle教材及参考书教材及参考书(2)(2)n参考书n数据库系统概论学习指导与习题解

3、答.王珊.高等教育出版社，2008.6教材及参考书教材及参考书(2)n数据库系统教程(第3版).施伯乐,丁宝康,汪卫编著.高等教育出版社，2008.5n数据库系统教程（第3版）习题解答及上机指导.丁宝康,汪卫,张守志编著.高等教育出版社，2009.10DataBase System PrincipleDatabase System Principle教材及参考书教材及参考书(3)(3)n实验软件:nSQL Server 2005 nVisual Foxpro 6.0Database System Principle学习方式学习方式n听课 n读书 n练习与实验n （作业、上机实验）Databas

4、e System Principle学业成绩学业成绩n学业成绩=平时成绩*20%+主卷成绩*80%n平时成绩n书面作业、期中测验、实验作品成绩（参考实验报告）n期末考试:主卷成绩Database System Principle数据库系统原理数据库系统原理Database System Principle第一章第一章 绪论绪论Database System Principle第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述1.2 数据模型1.3 数据库系统结构1.4 数据库系统的组成1.5小结Database System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述一、 数据库基本概念

5、1、数据n描述事物的符号记录n符号：数据的表现形式n数据解释（语义）n记录n数据库中数据的表现形式1.1 数据库系统概述数据库系统概述2、大数据（Big Data）n大量（Volume）n数据单位：nbit、Byte、KB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB、BB、NB、DBn多样性（ Variety ）n高速（Velocity）n价值（Value）DataBase System PrincipleDatabase System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述3、数据库（DataBase，简称DB）n数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合。n数

6、据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。Database System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述4、数据库管理系统（DataBase Management System，简称DBMS）n数据管理软件硬件 操作系统操作系统DBMS应用开发工具应用开发工具应用系统应用系统1.1 数据库系统概述数据库系统概述nDBMS的功能nDDL（Data Definition Language)nDML(Data Manipulation Language)n数据库的事务管理和运行管理n数据库的建立和维护功能(

7、实用程序)n数据组织、存储和管理n其他功能Database System PrincipleDatabase System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述5、数据库系统（DataBase System，简称DBS）n计算机系统中引入数据库后的系统构成。n由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（DBA）构成。Database System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述二、数据管理技术的产生和发展n人工管理阶段n文件系统阶段n数据库系统阶段Database System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概

8、述1、人工管理n数据不保存。n应用程序管理数据 n数据不共享n数据不具有独立性应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.图图1.3 人工管理阶段人工管理阶段Database System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述2、文件系统阶段n数据可以长期保存n由文件系统管理数据 n数据共享性差，冗余度大n数据独立性差应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.图图1.4 文件系统阶段文件系统阶段1.1 数据库系统概述数据库系统概述3、数据库系统阶段（1）数据库系统产生的原因：n出现

9、时间：20世纪60年代后期n数据规模：n硬件、软件n应用需求n专门的数据管理软件：DBMSDataBase System PrincipleDatabase System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述（2）数据库系统阶段特点：n数据（整体）结构化n面向全体应用n数据内部结构化和整体结构化（数据之间的联系）n数据共享性高、冗余度低、易扩充n数据的独立性高n数据的逻辑独立性n数据的物理独立性1.1 数据库系统概述数据库系统概述n数据由DBMS统一管理和控制n数据的安全性保护（Security）n数据的完整性检查（Integrity）n并发控制（Concurrency）n数

10、据库恢复（Recovery）DataBase System PrincipleDatabase System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述DBMS应用程序1应用程序2数据库图图1.5 数据库系统阶段数据库系统阶段（3）应用程序与数据之间的对应关系：Database System Principle1.1 数据库系统概述数据库系统概述（4）数据库的定义（P11）：n数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合。n它可以供各种用户共享，具有较小冗余度和较高的数据独立性。nDBMS在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性、安全性，并在多用

11、户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对系统进行恢复。Database System Principle 1.2 数据模型数据模型一、数据模型1、模型2、数据模型1.2 数据模型数据模型3、针对一个具体的问题（数据），如何转换成计算机处理的数据？n概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。n逻辑模型：按计算机系统的观点对数据建模。n物理模型：n数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法nDBMS实现DataBase System PrincipleDatabase System Principle 1.2 数据模型数据模型4、数据模型的组成要素：n数据结构 n数据操作 n数

12、据的约束条件 Database System Principle1.2 数据模型数据模型 二、概念模型1、基本概念n实体（Entity） n属性（Attribute） n码（Key）n域（Domain） n实体型（Entity Type） n实体集（Entity Set） Database System Principle1.2 数据模型数据模型n联系（Relationship） n联系：事物内部的联系、事物之间的联系 n联系的类型 n一对一联系（1:1） n一对多联系（1:n） n多对多联系（m:n） Database System Principle1.2 数据模型数据模型2、概念模型的表

13、示方法n实体联系方法(E-R方法)1.2 数据模型数据模型n实体型n用矩形表示，矩形框内写明实体名。DataBase System Principle学生学生教师教师Database System Principle1.2 数据模型数据模型n属性n用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名Database System Principle1.2 数据模型数据模型n联系n联系本身：用菱形表示，用直线和相应的实体型相连n联系也可能有属性：联系名联系名实体型名实体型名实体型名实体型名联系名联系名属性名属性名1（m）1（n）Database System

14、 Principle1.2 数据模型数据模型3、三个以上实体型之间的联系n一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只供一门课程使用。课程课程讲授讲授教师教师1m两个以上实体型间两个以上实体型间1:n联系联系参考书参考书nDatabase System Principle1.2 数据模型数据模型n一个供应商可以供给多个项目多种零件，每个项目可以使用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。供应商供应商供应供应项目项目mp两个以上实体型间两个以上实体型间m:n联系联系零件零件nDatabase System Principle1.2 数据模型数

15、据模型4、实体型内部之间的（1:m）联系n某一职工（干部）“领导”若干名职工一个职工仅被另外一个职工直接领导。职工职工领导领导1n单个实体型内部单个实体型内部1:n联系联系Database System Principle1.2 数据模型数据模型5、E-R图实例（P17-P19）：某工厂物资管理E-R图n实体的属性n仓库： 仓库号、面积、电话号码n零件 ：零件号、名称、规格、单价、描述n供应商：供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号n项目：项目号、预算、开工日期n职工：职工号、姓名、年龄、职称 1.2 数据模型数据模型n实体型之间的联系n一个仓库可以存放多种零件，一种零件可以存放在多个仓库中。n

16、一个仓库有多个职工当仓库保管员，一个职工只能在一个仓库工作。 n职工之间具有领导-被领导关系。即仓库主任领导若干保管员。n一个供应商可以供给多个项目多种零件，每个项目可以使用多个供应商供应的零件，每种零件可由不同供应商供给。DataBase System PrincipleDatabase System Principle 1.2 数据模型数据模型三、常用数据模型1、常用数据模型简介n层次模型（Hierarchical Model）n网状模型(Network Model )n关系模型(Relational Model) n面向对象模型(Object Oriented Model）n对象关系模型

17、Database System Principle1.2 数据模型数据模型2、常用数据模型的基本数据结构n非关系模型（层次、网状）：基本层次联系R1R2L12记录型记录型双亲结点双亲结点子女结点子女结点联系（联系（1 :1或或1:m）1.2 数据模型数据模型n关系模型数据结构：二维表DataBase System Principlesnosnamesage0001张三210002李四220003王五20student1.2 数据模型数据模型n面向对象模型、对象关系模型数据结构：对象nPUBLIC CLASS STUDENT CHAR10 SNO; CHAR20 SNAME; INT SAGE;

18、 STUDENT(CHAR,CHAR, INT) DataBase System PrincipleDatabase System Principle 1.2 数据模型数据模型3、层次模型n层次数据模型的数据结构 n 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。n 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点。Database System Principle1.2 数据模型数据模型n层次模型举例： 1 根结点根结点 2 兄弟结点兄弟结点 3 叶结点叶结点 4 兄弟结点兄弟结点 5 叶结点叶结点 叶结点叶结点Database System Principle1.2 数据模型数据模型n层次模型的基

19、本特点：n只能直接实现一对多的联系n任何给定的一个记录值，只有按其路径查看才显出全部的意义。 1 根结点根结点 2 兄弟结点兄弟结点 3 叶结点叶结点 4 兄弟结点兄弟结点 5 叶结点叶结点 叶结点叶结点Database System Principle1.2 数据模型数据模型n层次模型实例：层次模型实例：Database System Principle1.2 数据模型数据模型Database System Principle1.2 数据模型数据模型n概念模型向层次模型的转换n实例：一名学生可选修多门课程，一门课程可被多名学生选修。用E-R图表示此概念模型。学生学生选修选修课程课程mn成绩成

20、绩学号学号姓名姓名课程号课程号课程名课程名1.2 数据模型数据模型DataBase System Principlen如何向层次模型的转换？n实体型转换成记录型n转换方法：冗余法、虚拟法课程号课程号 课程名课程名学号学号 姓名姓名 成绩成绩学生学生课程课程 冗余法冗余法学号学号 姓名姓名 成绩成绩课程号课程号 课程名课程名学生学生选修选修课程课程mn成绩成绩学号学号姓名姓名课程号课程号课程名课程名n转换后的层次模型：Database System Principle1.2 数据模型数据模型4、网状模型n网状模型简介n创始人：n网状数据库之父：查尔斯.巴赫曼n贡献n设计开发了网状数据库管理系统I

21、DS(综合数据系统)n促成了数据库标准的制定：DBTGn1973年获得的图灵奖（数据库领域里的第一位）Database System Principle 1.2 数据模型数据模型n网状数据模型的数据结构n允许一个以上的结点无双亲；n一个结点可以有多于一个的双亲 1 2 R3 L1 L2 R1 R1 R2R2 L3 L3 L1 L2 L1 L2 R3R3 L4 L4 R4 R4 R5R5 1 L1 L2 R2Database System Principle1.2 数据模型数据模型n 网状模型实例 学生宿舍学生宿舍学生学生教研室教研室系系教师教师父母父母人人子女子女树树种种植植砍砍伐伐养养育育赡

22、赡养养Database System Principle1.2 数据模型数据模型n概念模型向网状模型的转换n实例：一名学生可选修多门课程，一门课程可被多名学生选修。用E-R图表示此概念模型。学生学生选修选修课程课程mn成绩成绩学号学号姓名姓名系别系别课程号课程号课程名课程名学分学分Database System Principle1.2 数据模型数据模型n如何向网状模型转换？n实体型转换成记录型n转换方法：增加一选课结点(联系)学生学生选修选修课程课程mn成绩成绩学号学号姓名姓名系别系别课程号课程号课程名课程名学分学分n转换后的网状模型：学号课程号 成绩学号姓名系别学生学生选课选课课程号课程名

23、学分课程课程S-SCC-SC1.2 数据模型数据模型DataBase System Principle学号姓名系别0001张三信息学院0002李四信息学院0003王五物流学院学号课程号 成绩000101890001025600020175学生学生选课选课课程号课程名学分01数据库2102数据结构2203网络20课程课程S-SCC-SC学号课程号 成绩学号姓名系别学生学生选课选课课程号课程名学分课程课程S-SCC-SCDatabase System Principle 1.2 数据模型数据模型5、关系模型n关系模型简介n目前主要采用的数据模型n1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研

24、究员E.F.Codd（埃德加.科德）提出n本课程的重点Database System Principle1.2 数据模型数据模型n关系数据模型的数据结构n二维表学 号姓 名年 龄性 别系 名年 级2005004王小明19女社会学20052005006黄大鹏20男商品学20052005008张文斌18女法律2005学生学生Database System Principle1.2 数据模型数据模型职工号姓名职 称工 资扣 除实 发基 本津 贴职务房 租水 电86051陈平讲 师13051200501601122283职工工资职工工资n是不是每个表格都是关系呢？是不是每个表格都是关系呢？1.2 数据

25、模型数据模型Database System Principle课程程课程程 C教员教员T参考书参考书B物理李勇普通物理学光学原理王军物理习题集数学李勇数学分析微分方程张平高等代数计算数学张平数学分析高等代数周峰组合数学Database System Principle三、关系模型三、关系模型(续）续）n关系模型的基本概念n关系（Relation）n元组（Tuple）n属性（Attribute）n码（Key）n域（Domain）n分量学 号姓 名年 龄性 别2005004王小明19女2005006黄大鹏20男2005008张文斌18女学生学生1.2 数据模型数据模型n关系模式n关系名（属性1，属

26、性2，属性n）DataBase System Principle学 号(sno)姓 名(sname)年 龄(sage)性 别(ssex)2005004王小明19女2005006黄大鹏20男2005008张文斌18女学生学生1.2 数据模型数据模型n关系必须是规范化的DataBase System Principle学 号(sno)姓 名(sname)年 龄(sage)性 别(ssex)2005004王小明19女2005006黄大鹏20男2005008张文斌18女职工号姓名职 称工 资扣 除实 发基 本津 贴职务房 租水 电86051陈平讲 师130512005016011222831.2 数据

27、模型数据模型DataBase System Principle课程程课程程 C教员教员T参考书参考书B物理李勇普通物理学光学原理王军物理习题集数学李勇数学分析微分方程张平高等代数计算数学张平数学分析高等代数周峰组合数学Database System Principle1.2 数据模型数据模型n关系数据模型的操纵n查询、插入、删除、修改n数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合n存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干”学 号姓 名年 龄性 别2005004王小明19女2005006黄大鹏20男2005008张文斌18女Database Syste

28、m Principle1.2 数据模型数据模型n关系数据模型的完整性约束 n实体完整性n参照完整性n用户定义的完整性n关系数据模型的存储结构 Database System Principle1.2 数据模型数据模型n关系数据模型的优缺点n优点n建立在严格的数学概念的基础上n概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易用n关系模型的存取路径对用户透明n缺点n查询效率不如非关系数据模型Database System Principle1.2 数据模型数据模型n典型的关系数据库系统nOracle、SQL Server、DB/2、MY SQLnSYBASE、INFORMIX、COBASE、PBASE、E

29、asyBase、OpenBasenFoxBase、FoxPro、Visual Foxpro、Access1.2 数据模型数据模型DataBase System Principlen概念模型向关系模型的转换.n实例：一名学生可选修多门课程，一门课程可被多名学生选修。用E-R图表示此概念模型。学生学生选修选修课程课程mn成绩成绩学号学号姓名姓名系别系别课程号课程号课程名课程名学分学分1.2 数据模型数据模型n转换方法：n实体型、联系都转换成二维表。DataBase System Principlen转换后的关系:n学生（学号，姓名，系别）n课程（课程号，课程名，学分）n选课（学号，课程号，成绩）学

30、生学生选修选修课程课程mn成绩成绩学号学号姓名姓名系别系别课程号课程号课程名课程名学分学分Database System Principle1.3 数据库系统结构数据库系统结构一、数据库系统结构分类1、按用户角度分n单用户、主从式、分布式nC/S（客户/服务器）nB/S（浏览器/服务器）n浏览器/应用服务器/数据库服务器2、按DBMS角度分n数据库系统的三级模式结构1.3 数据库系统结构数据库系统结构二、数据库系统模式的概念n模式：结构、型n例：学生（sno,sname,sage,ssex）n值：DataBase System Principle学 号(sno)姓 名(sname)年 龄(sa

31、ge)性 别(ssex)2005004王小明19女2005006黄大鹏20男2005008张文斌18女1.3 数据库系统结构数据库系统结构三、数据库系统的三级模式结构n模式n数据库中全体数据的逻辑结构和和特征描述学号姓名系别0001张三信息学院0002李四信息学院0003王五物流学院学号课程号 成绩000101890001025600020175学生学生选课选课课程号课程名学分01数据库2102数据结构2203网络20课程课程1.3 数据库系统结构数据库系统结构n外模式n数据库中局部数据的逻辑结构和和特征描述DataBase System Principle学号姓名系别0001张三信息学院0002李四信息学院0003王五物流学院学号课程号 成绩000101890001025600020175学生学生选课选课课程号课程名学分01数据库2102数据结构2203网络20课程课程1.3 数据库系统结构数据库