数据库基础知识教学课程课件

第一章

数据库基础知识第一章数据库基础知识课程性质与设置目的

性质计算机教育的重要课程计算机与信息类专业的一门专业基础课数据库技术是计算机软件学科的重要分支应用领域广大目的掌握基本原理和方法掌握数据库结构设计和数据库应用系统开发方法能应用现有数据库管理软件和软件开发工具课程性质与设置目的

性质课程特点

理论性关系运算理论模式设计理论目的实用性SQL语言数据库设计可操作性课程特点

理论性课程学习方法

理论学习掌握基本概念，多看例题，多做习题理论指导实践，实践提高认识重视数据库设计实践学习勤思考，多动手重视上机实习环节课程学习方法

理论学习目标

数据库系统有关的基本概念数据库的发展历史数据模型(DataModels)数据库系统的三级模式及二级映象数据库系统目标

数据库系统概述数据库的地位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数据库系统概述数据库的地位基本概念数据（Data）数据库（Database）数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)基本概念数据数据（Data）是描述事物的符号记录，是数据库系统研究和处理的对象。数据的特点：文字、图形、图像、声音、学生档案记录等数据的种类：文字、图形、图像、声音等。数据的特点：收集、存储、加工和传播数据数据库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数据库的特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展数据库数据库的定义数据库管理系统数据库管理系统：

数据库管理系统（DataBaseManagementSystem,简称DBMS）是一类位于用户与操作系统之间，帮助用户有效地组织和存储数据、高效获取有用信息的一层计算机系统软件。主要功能：

数据定义

数据操纵数据控制数据查询用户是用DML还是DDL完成下列任务？

a.定义目录表b.输入一个新员工的信息数据库管理系统数据库管理系统：用户是用DML还是DDL完成下数据库系统数据库系统（DataBaseSystem,简称DBS）是指在引入数据库后的计算机系统。用户用户用户应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员数据库系统（DBS）人员软件硬件平台及数据库应用程序员数据库系统数据库系统（DataBaseSy数据管理技术的产生和发展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)数据管理技术的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数据管理技术的产生和发展什么是数据管理人工管理阶段时间：20世纪50年代中期以前背景应用需求：科学计算硬件水平：外存只有卡片．纸带．磁带，无直接存取存储设备软件水平：汇编语言，没有操作系统 处理方式：批处理人工管理阶段时间：20世纪50年代中期以前人工管理阶段特点:数据不保存应用程序管理数据数据不共享数据不具有独立性应用程序1应用程序2应用程序n数据集1数据集2数据集n…人工管理阶段人工管理阶段应用程序1应用程序2应用程序n数据集1数据集2数文件管理阶段时间：20世纪50年代末到60年代中期背景应用需求：科学计算、管理 硬件水平：磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备 软件水平：操作系统．高级语言．操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件 处理方式：联机实时处理、批处理文件管理阶段时间：20世纪50年代末到60年代中期文件管理阶段特点:数据长期保存文件管理数据共享性差独立性差应用程序1应用程序2应用程序n…文件系统数据集1数据集2数据集n…文件系统管理阶段文件管理阶段应用程序1应用程序2应用程序n…文件数据集1数据文件系统阶段图例: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图例:补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学号数据库系统阶段时间：20世纪60年代末至今背景应用背景：大规模管理 硬件背景：大容量磁盘 软件背景：有数据库管理系统 处理方式：联机实时处理,分布处理,批处理数据库系统阶段时间：20世纪60年代末至今数据库系统阶段特点：数据结构化数据的共享性高,冗余度低,易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制数据库数据库管理系统应用程序1应用程序2应用程序n…数据库系统阶段数据库系统阶段数据库应用程序1应用程序2应用程序n…数据库系数据结构化面向全组织,具有整体数据的结构化不仅描述数据本身，而且描述数据之间的联系数据最小存取单位是数据项(数据项组成数据记录)数据结构化面向全组织,具有整体数据的结构化比较区别于文件系统的特点是:面向应用记录之间没有联系最小存取单位是数据记录比较区别于文件系统的特点是:数据库系统的特点图例: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图例:学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补数据的共享性高、低冗余、易扩充图例:数据库标准SQL标准SQL标准SQL应用1应用2应用3服务器数据的共享性高、低冗余、易扩充图例:数标准SQL标准SQL标数据独立性高图例:应用程序DBMS数据库标准SQL标准SQL标准SQL数据独立性高图例:应用程序DBMS数标准SQL标准SQL标准数据由DBMS统一管理和控制数据的安全性(Security)保护数据的完整性(Integrity)检查并发(Concurrency)控制数据库恢复(Recovery)数据由DBMS统一管理和控制数据的安全性(Security)数据模型模型：抽象地模仿现实世界的事物应满足三方面的要求：是比较真实的模拟现实世界容易为人们所理解便于在计算机上实现数据模型模型：抽象地模仿现实世界的事物数据模型的分层概念数据模型-信息世界的基本概念-实体-联系模型（E-R模型）结构数据模型-层次模型-网状模型-关系模型-面向对象模型数据模型的分层概念数据模型数据模型：是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架应用概念数据模型结构数据模型现实世界信息世界计算机世界数据模型：应用概念数据模型结构数据模型现实世界信息世界计算机层次模型

用树型（层次）结构表示实体类型以及实体之间联系的模型是层次模型。R1R2R3R4R5根结点兄弟结点叶结点叶结点兄弟结点层次模型示例层次模型用树型（层次）结构表示实体类型以及实树由节点和连线组成：节点代表实体型.连线代表实体之间的联系.特点（判断依据）：1.每棵树有且只有一个节点没有父节点，称为根.2.树中的其他节点都有而且仅有一个父节点.树由节点和连线组成：优点：

1.结构简单，用户易掌握.2.由于其数据结构固定，用来表示结构固定的实体及其之间的联系.缺点：

1.现实世界中很多联系是非层次性的,如多对多的联系.不便于表达多对多的联系.2.对插入和删除操作的限制比较多.3.查询子女节点必须通过双亲节点.4.由于结构严密,层次命令趋于程序化.优点：网状模型用网状结构表示实体类型及实体之间联系的数据模型称为网状模型。R1R2R4R5R3L1L2L3L4L5网状模型示例网状模型用网状结构表示实体类型及实体之间联系的特点:1可以有一个以上的节点无父节点.2至少有一个节点有多于一个的父节点.（排除树结构）

优点：1表达联系种类丰富.2性能良好，存取效率高.

缺点：结构复杂.特点:关系模型用关系（二维表格形式结构）来表示实体类型以及实体间联系的模型称为关系模型。关系模型示例学生登记表关系模型用关系（二维表格形式结构）来表示实体对象模型使用面向对象技术（Object-Oriented，简称OO)来表示信息世界的实体类型及实体之间联系的模型称为对象模型.状态：

属性集合行为：操作方法集合对象封装消息对象示意图对象模型使用面向对象技术（Object-Or文件管理阶段模式（Schema)：逻辑模式逻辑级上的视图，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图一个数据库只有一个模式外模式(ExternalSchema)：子模式或用户模式是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据表示一个数据库可有多个外模式内模式(InternalSchema)：存储模式数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式一个数据库只有一个内模式文件管理阶段模式（Schema)：逻辑模式数据库系统的三级模式结构图例：应用A应用E应用B应用C应用D外模式1外模式2外模式3模式内模式数据库外模式/模式映象模式/内模式映象数据库系统的三级模式结构图例：应用A应用E应用B应用C应用D文件管理阶段外模式(ExternalSchema)／模式（Schema)一个模式可对应多个外模式，对于每一个外模式均有一个外模式／模式映象。当模式变化时，由DBA改变各外模式／模式映象而保持外模式不变，应用程序也无须改变所以，保证了数据与程序的逻辑独立性模式（Schema)／内模式(InternalSchema)模式／内模式映象是唯一的当内模式变化时，由DBA改变各模式／内模式映象而保持模式不变，应用程序也无须改变所以，保证了数据与程序的物理独立性文件管理阶段外模式(ExternalSchema)／模式二级映象功能与数据独立性

意义：

这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。二级映象功能与数据独立性意义：数据库系统用户图例：最终用户DBA系统分析员数据表示外模式内模式模式DB应用程序DBMSOS应用程序员数据库系统用户图例：最终用户DBA数据表示外模式内模式模式D总结数据库系统组成：数据库数据库管理系统数据库系统用户数据管理技术的发展：人工管理阶段文件管理阶段数据库系统阶段数据库系统结构外模式/模式模式/内模式总结数据库系统组成：作业1.描述事物的符号记录称为什么？2.什么是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件？3.什么是长期存储在计算机内的有组织,可共享的数据集合？4.根据应用的不同将数据模型分为哪2个层次?5.你怎样认识关系数据模型的逻辑结构?6.试述数据库三级模式结构和二级映象功能?作业1.描述事物的符号记录称为什么？数据库基础知识教学课程第一章

数据库基础知识第一章数据库基础知识课程性质与设置目的

性质计算机教育的重要课程计算机与信息类专业的一门专业基础课数据库技术是计算机软件学科的重要分支应用领域广大目的掌握基本原理和方法掌握数据库结构设计和数据库应用系统开发方法能应用现有数据库管理软件和软件开发工具课程性质与设置目的

性质课程特点

理论性关系运算理论模式设计理论目的实用性SQL语言数据库设计可操作性课程特点

理论性课程学习方法

理论学习掌握基本概念，多看例题，多做习题理论指导实践，实践提高认识重视数据库设计实践学习勤思考，多动手重视上机实习环节课程学习方法

理论学习目标

数据库系统有关的基本概念数据库的发展历史数据模型(DataModels)数据库系统的三级模式及二级映象数据库系统目标

数据库系统概述数据库的地位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数据库系统概述数据库的地位基本概念数据（Data）数据库（Database）数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)基本概念数据数据（Data）是描述事物的符号记录，是数据库系统研究和处理的对象。数据的特点：文字、图形、图像、声音、学生档案记录等数据的种类：文字、图形、图像、声音等。数据的特点：收集、存储、加工和传播数据数据库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数据库的特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展数据库数据库的定义数据库管理系统数据库管理系统：

数据库管理系统（DataBaseManagementSystem,简称DBMS）是一类位于用户与操作系统之间，帮助用户有效地组织和存储数据、高效获取有用信息的一层计算机系统软件。主要功能：

数据定义

数据操纵数据控制数据查询用户是用DML还是DDL完成下列任务？

a.定义目录表b.输入一个新员工的信息数据库管理系统数据库管理系统：用户是用DML还是DDL完成下数据库系统数据库系统（DataBaseSystem,简称DBS）是指在引入数据库后的计算机系统。用户用户用户应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员数据库系统（DBS）人员软件硬件平台及数据库应用程序员数据库系统数据库系统（DataBaseSy数据管理技术的产生和发展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)数据管理技术的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数据管理技术的产生和发展什么是数据管理人工管理阶段时间：20世纪50年代中期以前背景应用需求：科学计算硬件水平：外存只有卡片．纸带．磁带，无直接存取存储设备软件水平：汇编语言，没有操作系统 处理方式：批处理人工管理阶段时间：20世纪50年代中期以前人工管理阶段特点:数据不保存应用程序管理数据数据不共享数据不具有独立性应用程序1应用程序2应用程序n数据集1数据集2数据集n…人工管理阶段人工管理阶段应用程序1应用程序2应用程序n数据集1数据集2数文件管理阶段时间：20世纪50年代末到60年代中期背景应用需求：科学计算、管理 硬件水平：磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备 软件水平：操作系统．高级语言．操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件 处理方式：联机实时处理、批处理文件管理阶段时间：20世纪50年代末到60年代中期文件管理阶段特点:数据长期保存文件管理数据共享性差独立性差应用程序1应用程序2应用程序n…文件系统数据集1数据集2数据集n…文件系统管理阶段文件管理阶段应用程序1应用程序2应用程序n…文件数据集1数据文件系统阶段图例: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图例:补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学号数据库系统阶段时间：20世纪60年代末至今背景应用背景：大规模管理 硬件背景：大容量磁盘 软件背景：有数据库管理系统 处理方式：联机实时处理,分布处理,批处理数据库系统阶段时间：20世纪60年代末至今数据库系统阶段特点：数据结构化数据的共享性高,冗余度低,易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制数据库数据库管理系统应用程序1应用程序2应用程序n…数据库系统阶段数据库系统阶段数据库应用程序1应用程序2应用程序n…数据库系数据结构化面向全组织,具有整体数据的结构化不仅描述数据本身，而且描述数据之间的联系数据最小存取单位是数据项(数据项组成数据记录)数据结构化面向全组织,具有整体数据的结构化比较区别于文件系统的特点是:面向应用记录之间没有联系最小存取单位是数据记录比较区别于文件系统的特点是:数据库系统的特点图例: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图例:学号姓名性别系别年龄住址出身学位学分补数据的共享性高、低冗余、易扩充图例:数据库标准SQL标准SQL标准SQL应用1应用2应用3服务器数据的共享性高、低冗余、易扩充图例:数标准SQL标准SQL标数据独立性高图例:应用程序DBMS数据库标准SQL标准SQL标准SQL数据独立性高图例:应用程序DBMS数标准SQL标准SQL标准数据由DBMS统一管理和控制数据的安全性(Security)保护数据的完整性(Integrity)检查并发(Concurrency)控制数据库恢复(Recovery)数据由DBMS统一管理和控制数据的安全性(Security)数据模型模型：抽象地模仿现实世界的事物应满足三方面的要求：是比较真实的模拟现实世界容易为人们所理解便于在计算机上实现数据模型模型：抽象地模仿现实世界的事物数据模型的分层概念数据模型-信息世界的基本概念-实体-联系模型（E-R模型）结构数据模型-层次模型-网状模型-关系模型-面向对象模型数据模型的分层概念数据模型数据模型：是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架应用概念数据模型结构数据模型现实世界信息世界计算机世界数据模型：应用概念数据模型结构数据模型现实世界信息世界计算机层次模型

用树型（层次）结构表示实体类型以及实体之间联系的模型是层次模型。R1R2R3R4R5根结点兄弟结点叶结点叶结点兄弟结点层次模型示例层次模型用树型（层次）结构表示实体类型以及实树由节点和连线组成：节点代表实体型.连线代表实体之间的联系.特点（判断依据）：1.每棵树有且只有一个节点没有父节点，称为根.2.树中的其他节点都有而且仅有一个父节点.树由节点和连线组成：优点：

1.结构简单，用户易掌握.2.由于其数据结构固定，用来表示结构固定的实体及其之间的联系.缺点：

1.现实世界中很多联系是非层次性的,如多对多的联系.不便于表达多对多的联系.2.对插入和删除操作的限制比较多.3.查询子女节点必须通过双亲节点.4.由于结构严密,层次命令趋于程序化.优点：网状模型用网状结构表示实体类型及实体之间联系的数据模型称为网状模型。R1R2R4R5R3L1L2L3L4L5网状模型示例网状模型用网状结构表示实体类型及实体之间联系的特点:1可以有一个以上的节点无父节点.2至少有一个节点有多于一个的父节点.（排除树结构）

优点：1表达联系种类丰富.2性能良好，存取效率高.

缺点：结构复杂.特点:关系模型用关系（二维表格形式结构）来表示实体类型以及实体间联系的模型称为关系模型。关系模型示例学生登记表关系模型用关系（二维表格形式结构）来表示实体对象模型使用面向对象技术（Object-Oriented，简称OO)来表示信息世界的实体类型及实体之间联系的模型称为对象模型.状态：

属性集合行为：操作方法集合对象封装消息对象示意图对象模型使用面向对象技术（Object-Or文件管理阶段模式（Schema)：逻辑模式逻辑级上的视图，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所