数据库应用技术：第1章 数据库系统概述

1、数据库应用技术主讲教材： 李俊山等. 数据库原理及应用(SQL Server)（第二版）. 清华大学出版社，2012.8辅助教材： 李俊山，罗蓉，叶霞. 数据库原理及应用(SQL Server)教学指导与习题解答. 清华大学出版社，2009.11课 程 教 材学分：3学分，考试课成绩比例：总成绩=平时成绩10%+课程实践30%+期末考试60%课 程 考核ExcelAccessFoxproSQL Sever 2005SQL Sever 2008SQL Sever 2012实践环节（1）大家了解数据库的工作原理吗？（2）大家会设计一个实用的数据库应用系统吗？第1章 数据库系统概述 数据库技术在国民

2、经济的各个领域已经得到了十分广泛的应用，并已成为国家和军队信息基础设施的基础和关键支撑技术。 数据库课程是信息类专业的核心专业课程，学好数据库课程，对于大家来说是非常重要的。 数据库系统的基本概念 1.1 数据与数据管理1.2 数据库系统组成一、数据管理与数据处理 1、信息 “信息”一词源于拉丁文Information，是指一种陈述或一种解释、理解等。 辞海中将信息定义为音信、消息。 现代汉语词典的解释是：对信息接受者来说事先不知道的报道。 ANSI（美国国家标准学会）：人借助在数据的表示中所用的已知约定来赋予数据的含义 。一、数据管理与数据处理 2、数据 是用符号表示的，用于反映客观世界中客

3、体属性的记录。 数据本身是符号的集合 “符号”：包括数字、字母、文字和其它特殊字符；进一步可组成图形、图象、声音等多媒体数据； “记录”：是指在纸、磁、光、半导体存储器等介质上，记载的一个独立信息“单元”。 数据的内容是事物特性的反映或描述 即数据的语义、数据的含义 *从数据库（database，） 到大数据（bigdata，）大数据颠覆传统的数据管理方式在数据来源、数据处理方式和数据思维方面。）数据规模“池塘”和“大海”比较大的“池塘”，譬如（），和“大海”（）相比仍旧偏小“池塘”的处理对象通常以为基本单位，而“大海”则常常以，甚至是，为基本处理单位）数据类型“池塘”中，数据种类单一，以结构

4、化数据为主“大海”中数据的种类繁多，数以千计，包含着结构化、半结构化以及非结构化的数据.）模式（）和数据的关系传统数据库先有模式后有数据这就好比是先选好合适的“池塘”，然后投放适合的“鱼”大数据时代，模式只有在数据出现之后才能确定，模式随着数据量的增长处于不断的演变之中）处理对象在“池塘”中捕鱼，“鱼”仅仅是其捕捞对象“大海”中，“鱼”是捕捞对象，还通过某些“鱼”的存在来判断其他种类“鱼”是否存在数据库中数据是处理对象大数据，数据是一种资源，解决多领域问题）处理工具捕捞“池塘”中的“鱼”，一种渔网或少数几种可以应对，One size fits all.“大海”中，不可能存在一种渔网能够捕获所有

5、的鱼类，也就是说No size fits all.一、数据管理与数据处理 3、信息与数据的关系 数据是信息的符号表示； 信息是经过加工之后并对客观世界和生产活动产生影响的数据，是数据的内涵，是数据的语义解释。 数据是符号化的信息，信息是语义化的数据 数据和信息许多情况下可以混用，比如信息处理和数据处理有时并没有严格的语义区别；但有时却必须加以区分，比如数据文件不能说成信息文件。 一、数据管理与数据处理 4、数据管理与数据处理 数据管理 对数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作过程。 数据处理 对数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。一、数据管理与数据处理 4、数据管理

6、与数据处理 数据处理的目的： 从大量的、杂乱无章的、难以理解的数据中抽取并导出对于那些特定的应用来说是有价值的、有意义的数据，借以作为决策的依据。一、数据管理与数据处理 4、数据管理与数据处理 数据管理与数据处理的联系： 数据管理是数据处理业务中必不可少的共有部分； 数据管理技术的优劣直接影响数据处理的效率。二、数据库 数据库（ Data Base，简称DB）是在计算机存储设备上按一定的组织方式存储在一起的，相关的数据集合。 二、数据库 数据库概念的含义: （1）数据库是存储在计算机存储设备上的: 数据库是存在于计算机存储设备上的一个或多个(数据库)文件组成的统一体，是可感知的数据库形体。 （

7、2）数据库是按一定的组织方式存储在一起的：数据库中的数据是以结构化的形式存储的，这种结构化形式实质上就是数据库的数据模型，是不可感知的数据库形体。二、数据库 数据库概念的含义: （3）数据库是相关的数据集合：数据库中的数据既有某特定应用领域涉及的各种基本数据，也有反映这些数据之间联系的数据，也是不可感知的数据库形体之一。 三、数据库管理系统 数据库管理系统（DBMS）是建立、管理和维护数据库的软件系统，是一种位于应用软件和操作系统之间，实现数据库管理功能的系统软件。 DBMS的功能定义数据库操纵数据库控制数据库维护数据库通信功能四、数据库应用系统 数据库应用系统（DBAS，DBS）是以计算机为

8、开发和应用平台，以OS、DBMS、某种程序语言和实用程序等为软件环境，以某一应用领域的数据管理需求为应用背景，采用数据库设计技术建立的一个可实际运行的，按照数据库方法存储和维护数据的，并为用户提供数据支持和管理功能的应用软件系统。 四、数据库应用系统 数据库应用系统的三个基本要素： 1）数据：是数据库系统的操作对象，包括数据本身和数据之间的联系。也就是说，反映数据之间联系的信息也是一种数据 2）物理存储器：是保存数据的硬件介质。这里实质上是强调计算机硬件环境的支持和存在 3）数据库软件：是对数据进行定义、描述、操作和维护的软件系统，亦即DBMS软件系统。 五、DBMS与应用软件及操作系统之间的

9、关系 1、计算机软件的分类与层次 1）系统软件：操作系统、DBMS、语言编译系统等。其中，操作系统是系统软件的核心和基础。 2）应用软件：各种文字处理软件、各种工具软件、用户针对应用需求设计的各种数据管理和数据处理软件。数据库应用系统是目前最具有代表性的应用软件之一。五、DBMS与应用软件及操作系统之间的关系 2、应用程序、DBMS、OS和DB之间的关系应用程序应用软件包(用户接口)DBMS操作系统(OS)硬件(DB)存储记录接口六、数据库系统与文件系统 在计算机中，文件系统是通过把它所管理的程序和数据组织成一系列文件的方法来实现对程序和数据的管理的。 学生信息成绩信息课程信息学生信息查询学生

10、成绩查询课程信息查询报告报告报告文件应用程序用户文件系统文件系统中的数据是非结构化或半结构化的；文件系统中的数据是面向某一专门程序和个别应用的，大多没有提供多个用户共享的机制；文件系统中的数据是分离的、独立的、可重复的。学生信息成绩信息课程信息学生信息查询学生成绩查询课程信息查询报告报告报告文件应用程序用户文件系统六、数据库系统与文件系统 在计算机中，数据库系统是借助数据库管理系统软件的支持，对数据库中的数据进行管理和操纵的。 对初据库的操纵包括：录入数据、更新数据、删除数据、查询数据等。数据库管理系统学生信息查询学生成绩查询课程信息查询报告报告报告数据库应用程序用户学生数据成绩数据课程数据接

11、口六、数据库系统与文件系统数据库中的数据是结构化的； 数据库中的数据是面向全组织和全系统的，因此可以被多个用户和多个应用共享；数据库中的数据具有非冗余性、一致性和相关性。 数据库管理系统学生信息查询学生成绩查询课程信息查询报告报告报告数据库应用程序用户学生数据成绩数据课程数据接口六、数据库系统与文件系统1.3 数据描述与数据模型 第1章 数据库系统概述现实世界信息一、现实世界的数据描述 现实世界是存在于人们头脑之外的客观世界。 现实世界既包括象宇宙、地球、山脉、河流等一切自然存在的实体和现象，也包括人类社会进步与发展的演变过程和各种生产活动。 所以可狭义地将现实世界看作为各个事物、各个现象、各

12、个单位的实际情况，例如一个大学、一个企业、一个工厂的仓库等。 计算机现实世界信息一、现实世界的数据描述对数据和信息的处理是在计算机世界数据世界完成的。 计算机现实世界信息？信息世界 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映和解释，是现实世界的概念化。一、现实世界的数据描述 计算机现实世界信息一、现实世界的数据描述信息世界概念模型概念化抽象 通过对现实世界中人们关心的“事物”及其之间联系的概念化抽象，形成了信息世界中的概念模型。 计算机现实世界信息一、现实世界的数据描述信息世界概念模型概念化抽象DBMS支持的数据模型形式化转换一、现实世界的数据描述 计算机现实世界信息信息世界概念模型概念化抽象DBM

13、S支持的数据模型形式化转换进一步讲，概念模型向DBMS支持的数据模型的转换，本质上是对信息世界的进一步抽象，是信息世界的形式化和数据化，反映了数据之间的联系和数据的共性特征，由此形成了由数据模型描述的数据世界，也即计算机世界。 二、数据模型 数据模型是现实世界中的各种事物及各事物之间的联系用数据及数据间的联系来表示的一种方法。 一个数据库的数据模型实际上给出了在计算机系统上进行描述和动态模拟现实世界信息结构及其变化的方法。二、数据模型 数据模型定义为一组面向计算机的概念集合，由数据结构、数据操作、数据约束三部分组成：数据结构：包括应用所涉及的对象、对象具有的特征和对象间的联系。是对数据库静态特

14、征的描述。数据操作：是一组对数据结构的任何实例执行的操作集合，如查询、插入、删除、修改，反映了数据的动态特性。数据约束：是对数据静态特征和动态特性的限定，定义了相容的数据库状态的集合及可允许的状态变化，保证了数据库中数据的正确、有效和安全。 三、层次模型 层次模型由满足如下条件的结点组成： （1）根结点：是唯一的一个无双亲结点。 （2）其它结点：有且仅有一个双亲结点。大学研究所学院研究室部、处科班级教研室系图1.2 大学的行政管理机构层次模型三、层次模型三、层次模型 特征： 是一种用树型（层次）结构来组织数据的数据模型。 树中的每个结点代表一种记录类型。三、层次模型 系号 系名系主任名 编制人数专长1职称出生年月性别教员姓名教员编号专长2 教研室名教研室主任名 教研室号 编制人数图1.3 图1.2的层次模型中的部分记录类型示例三、层次模型 层次模型的优点： （1）结构清晰，容易理解； （2）结点间联系简单，记录之间的联系通过指针来实现，查询效率较高。四、网状模型 网状模型由满足如下条件的结点组成： （1）至少有一个结点多于一个双亲结点； （2）至少