数据库第1讲：数据库系统概述

1、零、课程设计壹、数据库系统概述一、课程地位1.是数据管理的最新技术小型单项事务处理系统t大型信息系统联机事务处理t联机分析处理一般企业管理tCAD、CAM、CIMS、OIS、GIS是计算机科学的重要分支是计算机专业、信息管理专业的重要课程国家信息化程度的衡量标志二、数据库系统的几个概念1.数据描述现实世界的符号记录，客观事物的符号化可以有多种不同的表现形式：数字、文字、图形、图像、声音、动画、视频等是数据库中存储的基本对象数据与语义密不可分是信息的载体、信息的具体表现形式2.信息1)有用的数据信息是从数据中提取出的有用的东西信息可以加工：存储、压缩、传递、共享、再生、增值数据库应用系统数据与信

2、息的关系数据是具体的，信息是抽象的数据不一定有用，但信息是有用的数据可用不同的数据形式来表现同一数据，信息不随数据的表现形式而改变数据处理(信息处理)定义利用计算机，从大量的各种形式的原始数据中，提取有价值的信息，作为行为和决策的依据。数据处理包含的操作采集、整理、编码输入、存储加工：计算、分类、检索传输、输出数据库database(DB)长期储存在计算机中的、有组织的、可共享的数据的集合特点按照一定的数据模型组织较小的冗余度较高的数据独立性易扩展性可共享数据库管理系统databasemanagementsystem(DBMS)管理数据库的软件(数据管理软件)用于建立、操纵和管理数据库位于用户

3、和操作系统之间databaseapplicationprogram(DBAP)应用软件系统(计算机应用系统)以数据库为基础和核心根据数据库原理设计数据库结构利用数据库管理系统开发数据库设计人员和用户参与数据库系统databasesystem(DBS)=计算机系统+数据库是计算机化的记录保持系统，其总目的是存储信息和产生所需要的信息包含DBDBMS(DBAPOS)Users(DBA)硬件环境简称：数据库用户终端用户(最终用户、EndUser)非计算机专业人员交互式操作数据库管理员(DatabaseAdministrator,DBA)全面负责数据库系统的管理、维护、正常使用应用程序员(Applic

4、ationProgrammer)是DBA手下的工作人员负责设计和编制应用程序系统分析员数据库技术的研究领域数据库理论数据库设计DBMS的研制*数据库应用系统设计三、数据库技术产生发展的三个阶段人工管理阶段数据管理的特点数据不保存应用程序管理数据(编写程序时要安排数据的物理存储)数据面向程序，不共享数据不具有独立性文件系统阶段数据管理的特点数据以文件的形式长期保存由文件系统对数据进行管理数据共享性差，冗余度大程序与数据之间有一定的独立性，但数据独立性差数据的物理结构与逻辑结构有了区别，但较简单数据库系统阶段数据管理的特点面向全组织的数据结构化将整个组织的数据结构化成一个数据整体包含数据之间的联系

5、有利于实现数据共享数据不再面向应用(程序)，而是面向系统-系统弹性大数据结构化是数据库系统和文件系统的根本区别数据共享，冗余度低，易扩充共享是指多个用户、多个应用互相覆盖地使用数据数据不再面向某个应用，而是面向整个系统数据共享能避免数据的不一致性数据独立性高数据独立性=数据的物理独立性+数据的逻辑独立性数据库系统对外屏蔽数据的存储结构和逻辑结构大大简化应用程序的设计维护的工作量统一数据控制功能数据安全性保护数据完整性检查并发控制和协调数据库恢复四、数据库系统的模式结构模式数据模型=型(结构、属性)+值(实例)模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述仅涉及到数据类型的描述，不涉及到具体的数值

6、(实例)模式是稳定的，实例是相对变动的数据库系统的三级模式结构外模式(用户模式)是数据库用户使用的局部数据的逻辑结构和特性的描述是数据库用户的数据视图用户通过外模式访问数据库是概念模式的子集有多个外模式(不同的用户有不同的外模式)概念模式(逻辑模式)是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述是所有用户的公共数据视图描述数据的全局逻辑结构只有一个概念模式内模式(存储模式)与实际存储数据方式有关的层数据的物理结构和存储结构的描述存储方式、索引、压缩加密只有一个内模式数据库的二级映象功能与数据独立性外模式/概念模式的映象由多个外模式合并成一个概念模式由概念模式抽取成某个外模式(视图)概念模式改变T改变

7、映象(视图)T外模式不变T应用程序不变T保证数据的逻辑独立性概念模式/内模式的映象定义数据的全局逻辑结构与存储结构的对应关系存储结构改变T映象改变T概念模式不变T保证数据的物理独立性三级结构带来的优点保证数据的独立性简化了用户的使用减少冗余，利于共享有利于数据的安全操作五、数据库系统的体系结构单用户数据库系统主从式结构的数据库系统(终端)集中式数据库系统C/S应用模式B/S应用模式分布式结构的数据库系统(网络)六、数据库管理系统DBMS的功能数据库定义功能(数据定义语言DDL)数据操纵功能(数据操纵语言DML：检索、插入、删除、修改)数据库运行管理功能(数据定义语言DDL、数据控制语言DCL：

8、安全性、完整性、并发控制、系统恢复)数据库的建立和维护功能(数据输入、数据转换、重组织、数据恢复)数据通信功能(接口)DBMS的工作过程DBMS的实现方法N方案：DBMS与应用程序融合2N方案：DBMS与用户进程一一对应M+N方案：多个DBMS进程与多个用户进程对应N1方案：一个DBMS进程与所有用户进程对应七、数据模型是现实世界数据特征的模拟和抽象数据模型应满足的三方面要求较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现数据模型的组成要素数据结构描述系统的静态特性所研究的对象类型的集合对象的特性对象相联系的特性不同的数据结构决定不同的数据模型层次结构T层次模型网状结构T网状模型关系结构T

9、关系模型数据操作描述系统的动态特性对数据库中的各种对象的实例允许执行的操作和操作规则的集合包括：检索更新(插入、删除、修改)数据的约束条件一组完整性规则的集合保证数据的正确、有效和相容关系模型：实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性对象的抽象过程第一级抽象：概念模型信息世界中的基本概念实体客观存在并相互区别的事物例子具体：人、事、物抽象概念：学生、选课联系：师生关系实体集性质相同的同类实体的集合实体整体例子所有的学生所有的演出属性实体所具有的某一特性用若干个属性来描述实体包含属性的型：学生(姓名，系别)属性的值：学生(张三，计算机系)实体型用若干个属性型所组成的集合表征一个实体类型用实体名及

10、其属性名集合来抽象和刻画同类实体例如：学生(学号、姓名、系别)码唯一标识实体的属性集实体键、关键字(段)把某个实体个体与其他实体个体区分来开域属性的取值范围联系一对一联系(1:1)一对多联系(1:n)多对多联系(m:n)概念模型的表示方法实体联系方法(E-R图)表示实体型：矩形实体名属性：椭圆形，无向边与实体连接联系：菱形联系名，无向边与实体连接，边上标注联系类型实例第二级抽象：数据模型，如：学生(学号，实体模型-数据模型实体集T文件实体-记录实体型-记录型属性-数据项、字段数据模型的分类层次数据模型(1)代表系统IBM的IMS优点数据模型简单若实体间的关系固定，性能优于关系模型良好的完整性支

11、持缺点描述现实世界的非层次性很笨拙插入和删除操作限制较多必须通过双亲才能找到子结点由于结构严密，层次命令趋于程序化网状数据模型(1)代表系统CODASYL的DBTG(2)优点能够直接描述现实世界存取效率较高缺点数据描述语言极其复杂数据独立性差关系数据模型(1)代表系统OracleSybaseVFPAccessxBASEPowerBuilderxSQL数据结构关系模型规范的二维表概念关系：整个二维表关系名：表格名称元组：行数据(记录)属性名：列名称(字段名)属性：列数据(字段)主码：唯一确定元组的属性组(关键字)域：属性的取值范围分量：元组中的一个属性值关系模式：关系名(属性)1.查询效率不高需优化查询请求八、数据库工程与应用数据库应用系统的设计目标根据什么？(1)应用需求(2)工作环境利用什么？(1)DBMS做些什么？结构(数据)设计行为(处理)