工学dbch1数据库系统基本概念课件

数据库原理及应用——SQLServer2000主讲人：纪峰email：nxjifeng@163.com

数据库原理及应用——SQLServer2000主讲人：1选用教材：数据库系统原理及应用教程苗雪兰授课学时：32（实际课时28）实验学时：32（28）上机环境：SQLServer2000课程简介选用教材：数据库系统原理及应用教程苗雪兰课程简介2参考书籍参考书籍数据库原理与应用陆惠娟科学出版社定价33元《数据库系统概论》（第三版）萨师煊王珊高等教育出版社定价25.10元参考书籍数据库原理与应用陆惠娟《数据库系统3《SQLServer2000基础与提高》飞思科技产品研发中心编著电子工业出版社定价：55.00元SQLServer

2000数据库教程唐学忠电子工业出版社定价28.00元参考书籍参考书籍《SQLServer2000基础与提高》飞思科技产4听课（启发式、讨论式）读书（预习、复习）实践（上机练习）学习方式听课学习方式5注意课堂纪律不得无故缺课按时完成作业上课关闭手机按时上机认真完成实验任务谢谢请大家合作！！！基本要求注意课堂纪律基本要求6考试性质：考查考试形式：开卷评分方法：

平时20%（作业、出勤、平时表现、学习态度）实验20%考试60%课程考试与评分方法考试性质：考查课程考试与评分方法7

当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领域中有着广泛的应用。对信息进行收集、组织、存储、加工、传播、管理和使用都以数据库为基础，利用数据库可以为各种用户提供及时的、准确的、相关的信息，满足这些用户的各种不同的需要。数据库技术研究的问题是：如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广泛、更安全地共享数据。当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要8数据库应用例1如航空售票系统，包括的数据项：1）座位预定信息：座位分配、座位确认等2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间等。3）机票信息：票价、折扣、有无等。系统工作：1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班，是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。2）更新：登记航班、分配座位等3）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。数据库应用例19思考2？一个图书馆管理系统应该有哪些功能？借阅者的信息书的存储信息借出情况归还情况等等思考2？一个图书馆管理系统应该有哪些功能？借阅者的信息10第1章数据库系统基本概念第7章关系数据库理论第3章数据库设计方法第6章SQLServer关系数据库管理系统第8章SQLServer2000数据库保护技术第5章关系数据库的标准语言第4章关系数据库课程内容数据库实用技术数据库基础理论第2章数据模型与概念模型第1章数据库系统基本概念第7章关系数据库理论第3章11本章内容●

1.1数据库的特点及相关概念

●

1.1.1信息与数据

●1.1.2数据管理与数据库

●1.1.3数据库管理系统与信息管理系统●

1.2数据库技术及发展

●1.2.1手工管理数据阶段的特点

●1.2.2文件系统阶段的数据管理特点和缺陷●1.2.3数据库系统阶段的到来及其发展●1.2.4数据库系统阶段的数据管理特点●

1.3数据库系统的结构

●1.3.1数据库系统的体系结构●1.3.2数据库管理系统的功能结构●1.3.3数据库系统的三级数据模式结构本章内容●1.1数据库的特点及相关概念12●

1.1数据库的特点及相关概念

●

1.1.1信息与数据

“信息”可以告诉我们有用的事实和知识，“数据”可以更有效地表示、存储和抽取信息。定义：信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状态的反映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的数据，但这种数据形式对接收者来说是有意义的，而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。信息就是新的、有用的事实和知识。如“未来5年海湾国家将投资中国2500亿美圆，部分涉足房地产”对接受者有意义，使接受者据此作出决策。●1.1数据库的特点及相关概念信息就是新的、有用的事实13信息具有四个基本特征：1)信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；2)信息是有用的，它是人们活动的必需知识；3)信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；4)信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。1.信息（Information）、信息特征及作用信息的作用：1)它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；2)信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；3)信息又是管理活动的核心。信息具有四个基本特征：1.信息（Information）、14数据的4个特征：1)数据有“型”和“值”之分。2)数据受数据类型和取值范围的约束。3)数据有定性表示和定量表示之分。4)数据应具有载体和多种表现形式。2.数据（Data）、数据和信息的关系及数据的特征数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释。如上例中的数据5，2500亿被赋予了特定的语义，它们就具有了传递信息的功能。2.数据（Data）、数据和信息的关系及数据的特征数据是信15●1.1.2数据管理与数据库围绕着数据所做的工作均称为数据处理。数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。数据处理分为3类：1)数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据；2)数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；3)数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。1.数据处理（DataProcessing）及分类可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：信息=数据+数据处理数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。“信息处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。●1.1.2数据管理与数据库围绕着数据所16

数据处理的核心工作就是数据管理，数据管理工作包括：组织和保存数据，即将收集到的数据合理地分类组织，将其存储在物理载体上，使数据能够长期地被保存；进行数据维护，即根据需要插入新数据、修改原数据和删除失效数据的操作；提供数据查询和数据统计功能，以便快速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求。

3.数据库（Database）及数据库中数据的性质数据库(DataBase)——数据库指长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，是与应用彼此独立的、以一定的组织方式存储在一起的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用户共享的数据集合。数据处理的核心工作就是数据管理，数据管理工17

数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。●1.1.3数据库管理系统与信息管理系统

1.数据库管理系统（DatabaseManagementSystem）的功能及作用目前流行的数据库管理系统：大型数据库系统：Oracle,Sybase,Informix,DB2,SQLServer2000等微机上的数据库系统：FoxBase,FoxPro,FoxProforWindows,VisualFoxPro,Access等数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算183.信息管理系统（ManagementInformationSystem）及特点1)信息管理系统是以数据库技术为基础的。2)信息管理系统一般采用功能选单方式控制程序。3)信息管理系统的功能模块大致相同。数据输入、修改、删除、查询、统计、打印报表2.信息系统（InformationSystem）及分类凡输入和输出的内容是信息的系统都称为信息系统。一个信息系统应携带有足够的信息量。信息系统可以被划分为信息传递系统、信息处理系统和信息管理系统。3.信息管理系统（ManagementInformati194.数据库系统（DatabaseSystem）使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。数据库系统主要为信息管理系统。一个数据库系统应由计算机硬件、操作系统、数据库数据库管理系统、应用软件和数据库管理员等5部分构成。数据库应用系统数据库系统数据库管理系统操作系统硬件数据库管理员4.数据库系统（DatabaseSystem）20数据库技术——数据库技术产生于20世纪60年代末70年代初，其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是计算机数据管理技术发展的新阶段。

数据库技术的应用及特点

20世纪60年代中期，解决文件处理系统问题的；20世纪70年代关系模型诞生，1979的dBaseII将数据库技术移植到个人计算机上；20世纪80年代中期到后期，形成的客户机/服务器数据库结构；数据库技术＋Internet技术的结合。1.2数据库技术及发展数据库技术——数据库技术产生于20世纪60年代末70211.2数据库技术的发展

数据库技术发展的重要标志——数据管理的发展(数据管理：如何对数据分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题

)。

数据管理技术主要经历了四个阶段：人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段高级数据库系统阶段。1.2数据库技术的发展

数据库技术发展的重要标志——221.2.1人工管理阶段（50年代中期前）

1、背景

★计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单；

★外存为顺序存取设备：磁带、卡片、纸带；

★没有操作系统，没有管理数据软件：用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作；数据处理方式是批处理。1.2.1人工管理阶段（50年代中期前）

1、背景232特点★数据不保存：一组数据对应于一个应用程序，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。在进行计算时，系统将应用程序与数据一起装入，用完后就将它们撤销，释放被占用的数据空间与程序空间。★没有软件对数据进行管理：程序员不仅要规定数据的逻辑结构，还要在程序中设计物理结构，如存储结构、存取方法、输入输出方式等。★没有文件概念：数据的组织方法由应用程序开发人员自行设计和安排。★数据面向应用：

如果两个应用程序使用相同的数据，也必须各自定义自己的数据存储和存取方式，不能共享相同的数据定义，程序和程序之间大量的相同数据的冗余。2特点24访问访问访问数据1数据2数据n操作员甲操作员乙操作员丙人工管理阶段3.人工数据管理模型访问访问访问数据1数据2数据n操作员甲操作员乙操作员丙人工管251.2.2文件系统阶段（50年代后60年代中）1、背景

★计算机不但用于科学计算，还用于管理;

★外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备;

★有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统;处理方式上不仅有了文件批处理，而且能够联机实时处理。2、特点数据能够长期保存在磁盘上有了提供文件与程序之间进行存取方法转换的软件1.2.2文件系统阶段（50年代后60年代中）26文件形式的多样化(索引文件、链接文件、直接存取文件)数据存取以记录为单位文件1文件2文件n文件管理系统程序1程序2程序n文件系统阶段……………………3.

文件数据管理模型文件形式的多样化(索引文件、链接文件、直接存取文件)文件1274、文件系统的缺陷数据冗余度大;数据联系弱;不一致性;数据和程序缺乏独立性;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4、文件系统的缺陷补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学号28

1、背景计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）；外存有了大容量磁盘，光盘；软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低；1968年IBM公司的商品化软件IMS的诞生。美国数据库系统语言协会CODASYL下属的数据库任务组DBTG的讨论报告。1970年IBM公司的研究员E.F.Codd发表的关于数据库关系模型的论文。1.2.3数据库系统阶段（60年代后期至70年代）1、背景1.2.3数据库系统阶段（60年代后期至70年代29数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点:1.数据库设计时面向数据模型对象2.数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高

数据冗余度小是指重复的数据少。减少冗余数据可以节约存储空间、避免数据的不一致问题、避免数据统计错误。数据共享度高的优点：1)系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。2)当系统需要扩充时，新用户或新程序还可以共享原有的数据资源。3)多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统和文件系统相比具有以下303.数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性(1)数据的物理独立性（PhysicalDataIndependence）(2)数据的逻辑独立性（LogicalDataIndependence）4.数据库系统通过DBMS进行数据安全性、完整性、并发控制和数据恢复控制5.数据库中数据的最小存取单位是数据项3.数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性(1)数据的31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中的数据是结构化的;数据冗余度小，共享性高;较高的数据和程序独立性;数据库为用户提供了方便的接口;数据的最小存取单位是数据项;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32数据库系统数据管理模型数据1统一存取数据2数据n程序2程序1程序n……数据库管理系统DBMS3、数据库系统数据管理模型数据库系统数据管理模型数据1统一存取数据2数据n程序2程序1331.2.4高级数据库系统阶段的应用与发展（80年代以后）三种常用的数据库技术：客户机/服务器结构的数据库技术数据库服务器应用服务器各种应用的组件库用户认证系统各种应用界面www服务器1.2.4高级数据库系统阶段的应用与发展（80年代以后）34分布式数据库系统分布式数据库系统是由一组数据组成，这些数据物理上分布在计算机网络的不同结点，逻辑上则属于同一个系统。网络分布式DBMS分布式DBMS分布式DBMSBCD分布式DBMS分布式DBMSAE分布式数据库系统网络分布式DBMS分布式DBMS分布式DBM35并行数据库系统并行数据库系统可以作为服务器面向多个客户机进行服务；由通过高速互连网络连接在一起的多个CPU、存储器和磁盘组成；查询大数据量；处理大数量的事务；并行数据库系统36数据库技术与其它相关技术相结合分布处理技术并行处理技术面向对象技术人工智能技术多媒体技术模糊技术分布式数据库并行数据库对象-关系数据库知识库，主动数据库，演绎数据库多媒体数据库模糊数据库数据库技术数据库技术与其它相关技术相结合分布处理技术并行处理技术面向对37

1．数据库管理系统软件的研制

数据库管理系统DBMS是数据库系统的基础。DBMS的研制包括研制DBMS本身以及以DBMS为核心的一组相互联系的软件系统。研制的目标是扩大功能、提高性能和提高用户的生产率。当代数据库研究的范围有以下三个领域1．数据库管理系统软件的研制

数据库382．数据库设计

数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。其中主要的研究方向包括数据库设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据模型和数据建模的研究，计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究，数据库设计规范和标准的研究等。2．数据库设计

数据库设计的主要任务是在DBMS393．数据库理论

数据库理论的研究主要集中于关系的规范化理论、关系数据理论等。近年来，随着人工智能与数据库理论的结合以及并行计算机的发展，数据库逻辑演绎和知识推理、并行算法等理论研究，以及演绎数据库系统、知识库系统和数据仓库的研制都已成为新的研究方向。3．数据库理论

数据库理论的研究主要集中于关系的40●

1.3数据库系统(DBS)的结构

●1.3.1数据库系统的体系结构1.数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求数据库系统的计算机硬件资源包括CPU、内存、外存及其他外部设备。1)计算机内存要尽量大。2)计算机外存也要尽量大。3)计算机的数据传输速度要快。2.数据库系统的软件组成软件中包括操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、主语言系统、应用程序软件和数据库。●1.3数据库系统(DBS)的结构1.数据库系统需要41数据库系统的组成

数据库系统（DBS）是一个带有数据库的计算机系统，通常由数据库、硬件、软件和人员四个部分组成。硬件OSDBMS应用开发工具PB,VB,VCDELPHY应用系统用户Oracle,Db2,Sybase,SQLServer,Informix管理员、系统分析员、应用程序员、使用人员数据库系统的组成硬件OSDBMS应用开发工具PB,VB,VC423.数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责

数据库系统的人员由软件开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。软件管理人员称为数据库管理员（DataBaseAdministrator，简称DBA），职责为：1)DBA应参与数据库和应用系统的设计。2)DBA应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。3)DBA要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。4)DBA负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作。5)DBA负责数据库的改进和重组。3.数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责数据库系统的43从最终用户角度来看，数据库系统分为单用户结构、主从式结构、分布式结构和客户/服务器结构。1．单用户结构在这种系统中，整个数据库系统（包括应用程序、DBMS、数据）都装在一台计算机上，由一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。2．主从式结构

主从式结构是指一个主机带多个终端的多用户结构。在这种结构中，数据库系统（包括应用程序、DBMS、数据）都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机来完成，各个用户通过连接主机的终端并发地存取数据库，共享数据资源。数据库系统的分类从最终用户角度来看，数据库系统分为单用户结构、443．分布式结构

分布式结构是指数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同节点上。网络中的每个节点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用；同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用。4．客户/服务器结构

主从式数据库系统中的主机和分布式数据库系统中的每个节点机是一个通用计算机，既执行DBMS功能又执行应用程序。随着工作站功能的增强和广泛使用，人们开始把DBMS功能和应用分开，网络中某个（些）节点上的计算机专门用于执行DBMS功能，称为数据库服务器，简称服务器；其他的计算机安装DBMS的外围应用开发工具，支持用户的应用，称为客户机，这就是客户/服务器结构的数据库系统。3．分布式结构45●1.3.2数据库管理系统的功能结构

数据定义功能提供数据定义语言（DDL），并提供相应的建库机制。2.数据操纵功能实现数据的插入、修改、查询统计等数据存取操作的功能3.数据库的建立和维护功能数据的载入、转储、重组织功能及数据的恢复功能4.数据库的运行管理功能并发控制、数据的存储控制、数据的完整性条件的检查和执行、数据库内部的维护等。●1.3.2数据库管理系统的功能结构数据定义功461.3.3数据库系统的三级模式结构数据库系统的体系结构是数据库系统的总体框架，绝大多数数据库系统在总体框架上都具有三级模式的结构特征，如图：数据库内模式模式外模式2外模式3外模式1应用A应用B应用C应用D应用E外模式/模式映象内模式/模式映象1.3.3数据库系统的三级模式结构数据库内模式模式外模式247

外模式（ExternalSchema）——也称子模式或用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，一个数据库可以有多个外模式。用SDDL语言描述。

模式(Schema)——也称为概念模式或逻辑模式，是数据库的总框架，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。用DDL描述。

内模式——也成为存储模式，是数据在数据库内部的表示方式，规定了数据在介质上的物理组织形式和记录寻址方式，定义物理存储块的大小和溢出处理方法。一个数据库只有一个内模式。（DSDL）外模式（ExternalSchema）——也称子482数据库的二级映象功能与数据独立性

一、外模式/模式的映象模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。外模式/模式的映象定义某一个外模式和模式之间的对应关系。

二、模式/内模式的映象数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式的映象是唯一的，它定义数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系。2数据库的二级映象功能与数据独立性49终端外模式模式内模式DB应用程序DBMS系统缓冲区操作系统用户应用程序员数据库管理员与系统分析员数据库系统的不同视图数据库系统的视图终端外模式模式内模式DB应用程序DBMS系统缓冲区操作用户50数据库三级模式（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

学号人事科使用文件处理方式处理数据：数据库三级模式（例）补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学51S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE)S(S#,SNAME,ADDRESS,SEX,DEP)学籍科S(S#,SNAME,CREDIT,DEP,DEGREE)房产科视图视图模式外模式使用数据库处理数据：S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CRE52数据库原理及应用——SQLServer2000主讲人：纪峰email：nxjifeng@163.com

数据库原理及应用——SQLServer2000主讲人：53选用教材：数据库系统原理及应用教程苗雪兰授课学时：32（实际课时28）实验学时：32（28）上机环境：SQLServer2000课程简介选用教材：数据库系统原理及应用教程苗雪兰课程简介54参考书籍参考书籍数据库原理与应用陆惠娟科学出版社定价33元《数据库系统概论》（第三版）萨师煊王珊高等教育出版社定价25.10元参考书籍数据库原理与应用陆惠娟《数据库系统55《SQLServer2000基础与提高》飞思科技产品研发中心编著电子工业出版社定价：55.00元SQLServer

2000数据库教程唐学忠电子工业出版社定价28.00元参考书籍参考书籍《SQLServer2000基础与提高》飞思科技产56听课（启发式、讨论式）读书（预习、复习）实践（上机练习）学习方式听课学习方式57注意课堂纪律不得无故缺课按时完成作业上课关闭手机按时上机认真完成实验任务谢谢请大家合作！！！基本要求注意课堂纪律基本要求58考试性质：考查考试形式：开卷评分方法：

平时20%（作业、出勤、平时表现、学习态度）实验20%考试60%课程考试与评分方法考试性质：考查课程考试与评分方法59

当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领域中有着广泛的应用。对信息进行收集、组织、存储、加工、传播、管理和使用都以数据库为基础，利用数据库可以为各种用户提供及时的、准确的、相关的信息，满足这些用户的各种不同的需要。数据库技术研究的问题是：如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广泛、更安全地共享数据。当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要60数据库应用例1如航空售票系统，包括的数据项：1）座位预定信息：座位分配、座位确认等2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间等。3）机票信息：票价、折扣、有无等。系统工作：1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班，是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。2）更新：登记航班、分配座位等3）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。数据库应用例161思考2？一个图书馆管理系统应该有哪些功能？借阅者的信息书的存储信息借出情况归还情况等等思考2？一个图书馆管理系统应该有哪些功能？借阅者的信息62第1章数据库系统基本概念第7章关系数据库理论第3章数据库设计方法第6章SQLServer关系数据库管理系统第8章SQLServer2000数据库保护技术第5章关系数据库的标准语言第4章关系数据库课程内容数据库实用技术数据库基础理论第2章数据模型与概念模型第1章数据库系统基本概念第7章关系数据库理论第3章63本章内容●

1.1数据库的特点及相关概念

●

1.1.1信息与数据

●1.1.2数据管理与数据库

●1.1.3数据库管理系统与信息管理系统●

1.2数据库技术及发展

●1.2.1手工管理数据阶段的特点

●1.2.2文件系统阶段的数据管理特点和缺陷●1.2.3数据库系统阶段的到来及其发展●1.2.4数据库系统阶段的数据管理特点●

1.3数据库系统的结构

●1.3.1数据库系统的体系结构●1.3.2数据库管理系统的功能结构●1.3.3数据库系统的三级数据模式结构本章内容●1.1数据库的特点及相关概念64●

1.1数据库的特点及相关概念

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1.1.1信息与数据

“信息”可以告诉我们有用的事实和知识，“数据”可以更有效地表示、存储和抽取信息。定义：信息是关于现实世界事物的存在方式或运动状态的反映的综合，具体说是一种被加工为特定形式的数据，但这种数据形式对接收者来说是有意义的，而且对当前和将来的决策具有明显的或实际的价值。信息就是新的、有用的事实和知识。如“未来5年海湾国家将投资中国2500亿美圆，部分涉足房地产”对接受者有意义，使接受者据此作出决策。●1.1数据库的特点及相关概念信息就是新的、有用的事实65信息具有四个基本特征：1)信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；2)信息是有用的，它是人们活动的必需知识；3)信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；4)信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。1.信息（Information）、信息特征及作用信息的作用：1)它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；2)信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；3)信息又是管理活动的核心。信息具有四个基本特征：1.信息（Information）、66数据的4个特征：1)数据有“型”和“值”之分。2)数据受数据类型和取值范围的约束。3)数据有定性表示和定量表示之分。4)数据应具有载体和多种表现形式。2.数据（Data）、数据和信息的关系及数据的特征数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释。如上例中的数据5，2500亿被赋予了特定的语义，它们就具有了传递信息的功能。2.数据（Data）、数据和信息的关系及数据的特征数据是信67●1.1.2数据管理与数据库围绕着数据所做的工作均称为数据处理。数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。数据处理分为3类：1)数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据；2)数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；3)数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。1.数据处理（DataProcessing）及分类可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关系：信息=数据+数据处理数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出结果。“信息处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。●1.1.2数据管理与数据库围绕着数据所68

数据处理的核心工作就是数据管理，数据管理工作包括：组织和保存数据，即将收集到的数据合理地分类组织，将其存储在物理载体上，使数据能够长期地被保存；进行数据维护，即根据需要插入新数据、修改原数据和删除失效数据的操作；提供数据查询和数据统计功能，以便快速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求。

3.数据库（Database）及数据库中数据的性质数据库(DataBase)——数据库指长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，是与应用彼此独立的、以一定的组织方式存储在一起的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用户共享的数据集合。数据处理的核心工作就是数据管理，数据管理工69

数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。●1.1.3数据库管理系统与信息管理系统

1.数据库管理系统（DatabaseManagementSystem）的功能及作用目前流行的数据库管理系统：大型数据库系统：Oracle,Sybase,Informix,DB2,SQLServer2000等微机上的数据库系统：FoxBase,FoxPro,FoxProforWindows,VisualFoxPro,Access等数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算703.信息管理系统（ManagementInformationSystem）及特点1)信息管理系统是以数据库技术为基础的。2)信息管理系统一般采用功能选单方式控制程序。3)信息管理系统的功能模块大致相同。数据输入、修改、删除、查询、统计、打印报表2.信息系统（InformationSystem）及分类凡输入和输出的内容是信息的系统都称为信息系统。一个信息系统应携带有足够的信息量。信息系统可以被划分为信息传递系统、信息处理系统和信息管理系统。3.信息管理系统（ManagementInformati714.数据库系统（DatabaseSystem）使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。数据库系统主要为信息管理系统。一个数据库系统应由计算机硬件、操作系统、数据库数据库管理系统、应用软件和数据库管理员等5部分构成。数据库应用系统数据库系统数据库管理系统操作系统硬件数据库管理员4.数据库系统（DatabaseSystem）72数据库技术——数据库技术产生于20世纪60年代末70年代初，其主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术主要研究如何存储、使用和管理数据，是计算机数据管理技术发展的新阶段。

数据库技术的应用及特点

20世纪60年代中期，解决文件处理系统问题的；20世纪70年代关系模型诞生，1979的dBaseII将数据库技术移植到个人计算机上；20世纪80年代中期到后期，形成的客户机/服务器数据库结构；数据库技术＋Internet技术的结合。1.2数据库技术及发展数据库技术——数据库技术产生于20世纪60年代末70731.2数据库技术的发展

数据库技术发展的重要标志——数据管理的发展(数据管理：如何对数据分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题

)。

数据管理技术主要经历了四个阶段：人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段高级数据库系统阶段。1.2数据库技术的发展

数据库技术发展的重要标志——741.2.1人工管理阶段（50年代中期前）

1、背景

★计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单；

★外存为顺序存取设备：磁带、卡片、纸带；

★没有操作系统，没有管理数据软件：用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作；数据处理方式是批处理。1.2.1人工管理阶段（50年代中期前）

1、背景752特点★数据不保存：一组数据对应于一个应用程序，应用程序与其处理的数据结合成一个整体。在进行计算时，系统将应用程序与数据一起装入，用完后就将它们撤销，释放被占用的数据空间与程序空间。★没有软件对数据进行管理：程序员不仅要规定数据的逻辑结构，还要在程序中设计物理结构，如存储结构、存取方法、输入输出方式等。★没有文件概念：数据的组织方法由应用程序开发人员自行设计和安排。★数据面向应用：

如果两个应用程序使用相同的数据，也必须各自定义自己的数据存储和存取方式，不能共享相同的数据定义，程序和程序之间大量的相同数据的冗余。2特点76访问访问访问数据1数据2数据n操作员甲操作员乙操作员丙人工管理阶段3.人工数据管理模型访问访问访问数据1数据2数据n操作员甲操作员乙操作员丙人工管771.2.2文件系统阶段（50年代后60年代中）1、背景

★计算机不但用于科学计算，还用于管理;

★外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备;

★有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统;处理方式上不仅有了文件批处理，而且能够联机实时处理。2、特点数据能够长期保存在磁盘上有了提供文件与程序之间进行存取方法转换的软件1.2.2文件系统阶段（50年代后60年代中）78文件形式的多样化(索引文件、链接文件、直接存取文件)数据存取以记录为单位文件1文件2文件n文件管理系统程序1程序2程序n文件系统阶段……………………3.

文件数据管理模型文件形式的多样化(索引文件、链接文件、直接存取文件)文件1794、文件系统的缺陷数据冗余度大;数据联系弱;不一致性;数据和程序缺乏独立性;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4、文件系统的缺陷补贴系别姓名学号劳资科住址系别性别姓名学号80

1、背景计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强（多种应用、不同语言共享数据）；外存有了大容量磁盘，光盘；软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低；1968年IBM公司的商品化软件IMS的诞生。美国数据库系统语言协会CODASYL下属的数据库任务组DBTG的讨论报告。1970年IBM公司的研究员E.F.Codd发表的关于数据库关系模型的论文。1.2.3数据库系统阶段（60年代后期至70年代）1、背景1.2.3数据库系统阶段（60年代后期至70年代81数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点:1.数据库设计时面向数据模型对象2.数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高

数据冗余度小是指重复的数据少。减少冗余数据可以节约存储空间、避免数据的不一致问题、避免数据统计错误。数据共享度高的优点：1)系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。2)当系统需要扩充时，新用户或新程序还可以共享原有的数据资源。3)多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。数据库系统阶段的数据管理特点数据库系统和文件系统相比具有以下823.数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性(1)数据的物理独立性（PhysicalDataIndependence）(2)数据的逻辑独立性（LogicalDataIndependence）4.数据库系统通过DBMS进行数据安全性、完整性、并发控制和数据恢复控制5.数据库中数据的最小存取单位是数据项3.数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性(1)数据的83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中的数据是结构化的;数据冗余度小，共享性高;较高的数据和程序独立性;数据库为用户提供了方便的接口;数据的最小存取单位是数据项;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84数据库系统数据管理模型数据1统一存取数据2数据n程序2程序1程序n……数据库管理系统DBMS3、数据库系统数据管理模型数据库系统数据管理模型数据1统一存取数据2数据n程序2程序1851.2.4高级数据库系统阶段的应用与发展（80年代以后）三种常用的数据库技术：客户机/服务器结构的数据库技术数据库服务器应用服务器各种应用的组件库用户认证系统各种应用界面www服务器1.2.4高级数据库系统阶段的应用与发展（80年代以后）86分布式数据库系统分布式数据库系统是由一组数据组成，这些数据物理上分布在计算机网络的不同结点，逻辑上则属于同一个系统。网络分布式DBMS分布式DBMS分布式DBMSBCD分布式DBMS分布式DBMSAE分布式数据库系统网络分布式DBMS分布式DBMS分布式DBM87并行数据库系统并行数据库系统可以作为服务器面向多个客户机进行服务；由通过高速互连网络连接在一起的多个CPU、存储器和磁盘组成；查询大数据量；处理大数量的事务；并行数据库系统88数据库技术与其它相关技术相结合分布处理技术并行处理技术面向对象技术人工智能技术多媒体技术模糊技术分布式数据库并行数据库对象-关系数据库知识库，主动数据库，演绎数据库多媒体数据库模糊数据库数据库技术数据库技术与其它相关技术相结合分布处理技术并行处理技术面向对89

1．数据库管理系统软件的研制

数据库管理系统DBMS是数据库系统的基础。DBMS的研制包括研制DBMS本身以及以DBMS为核心的一组相互联系的软件系统。研制的目标是扩大功能、提高性能和提高用户的生产率。当代数据库研究的范围有以下三个领域1．数据库管理系统软件的研制

数据库902．数据库设计

数据库设计的主要任务是在DBMS的支持下，按照应用的要求，为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。其中主要的研究方向包括数据库设计方法、设计工具和设计理论的研究，数据模型和数据建模的研究，计算机辅助数据库设计方法及其软件系统的研究，数据库设计规范和标准的研究等。2．数据库设计

数据库设计的主要任务是在DBMS913．数据库理论

数据库理论的研究主要集中于关系的规范化理论、关系数据理论等。近年来，随着人工智能与数据库理论的结合以及并行计算机的发展，数据库逻辑演绎和知识推理、并行算法等理论研究，以及演绎数据库系统、知识库系统和数据仓库的研制都已成为新的研究方向。3．数据库理论

数据库理论的研究主要集中于关系的92●

1.3数据库系统(DBS)的结构

●1.3.1数据库系统的体系结构1.数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求数据库系统的计算机硬件资源包括CPU、内存、外存及其他外部设备。1)计算机内存要尽量大。2)计算机外存也要尽量大。3)计算机的数据传输速度要快。2.数据库系统的软件组成软件中包括操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、主语言系统、应用程序软件和数据库。●1.3数据库系统(DBS)的结构1.数据库系统需要93数据库系统的组成

数据库系统（DBS）是一个带有数据库的计算机系统，通常由数据库、硬件、软件和人员四个部分组成。硬件OSDBMS应用开发工具PB,VB,VCDELPHY应用系统用户Oracle,Db2,Sybase,SQLServer,Informix管理员、系统分析员、应用程序员、使用人员数据库系统的组成硬件OSDBMS应用开发工具PB,VB,VC943.数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责

数据库系统的人员由软件开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。软件管理人员称为数据库管理员（DataBaseAdministrator，简称DBA），职责为：1)DBA应参与数据库和应用系统的设计。2)DBA应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。3)DBA要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。4)