章数据库技术基础

数据库原理与应用计算机学院赵有恩E-mail：复习：数据库：存放大数据的地方。什么是大数据：传统技术难以处理的数据如何存放：DBMS数据库管理系统组织存储获取维护第一章数据库技术基础1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构第一章数据库技术基础1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构1.1数据库系统概述1.1.1数据(DATA)、数据库(DB)、数据库管理系统(DBMS)、数据库系统(DBS)1.1.2数据管理技术的产生和发展一、数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象。某大学学生档案中的一条学生数据：该数据各个字段的的语义为：根据语义阅读这条记录，可得到如下信息：(李明，男，1982年8月，江西南昌，信息学院，2002)学生姓名、性别、出生年月、籍贯、院系、入学时间李明是个大学生，1982年8月出生，江西南昌人，2002年考入信息学院二、数据库（Database,简称DB)

数据库：存放数据的仓库数据库的定义：

是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合数据库的特征：1数据按一定的数据模型组织、描述和储存

2可为各种用户共享3冗余度较小

4数据独立性较高5易扩展三、数据库管理系统（DBMS）DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。使用它，可以科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据什么是数据库管理系统？应用系统应用开发工具DBMS编译系统OS硬件四、数据库系统

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）＋用户数据库系统1.1.2计算机数据管理技术的发展

对数据进行收集、整理、组织、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题数据管理：计算机数据管理技术发展的过程：1人工管理阶段(40年代中--50年代中)2文件系统阶段(50年代末--60年代中)3

数据库系统阶段(60年代末--现在)一、人工管理时期：40年代中--50年代中产生的背景：应用需求： 科学计算 硬件水平： 无直接存取存储设备 软件水平： 没有操作系统 处理方式： 批处理

应用程序１数据集１应用程序２数据集２应用程序ｎ数据集n...…...…人工管理特点特点：数据量少，不保存，更无法共享数据依赖于应用程序，不具有独立性数据没有组织结构。人工管理阶段例如：

处理“计算机文化基础”单科成绩排名的程序处理各门课总成绩及排名的程序各同学姓名及计算机文化基础成绩各同学姓名及各门课程成绩二、文件系统阶段时期50年代末--60年代中产生的背景应用需求 科学计算、数据处理 硬件水平 磁盘、磁鼓 软件水平 有文件系统 处理方式 联机实时处理、批处理

文件系统(续)特点：数据可以长期保存由文件系统管理数据数据共享性差、冗余度大数据独立性差应用程序与数据的对应关系(文件系统)应用程序１文件１应用程序２文件2应用程序ｎ文件n存取方法...…...…文件系统阶段

例如：处理单科成绩排名的程序，处理总成绩及排名的程序

文件系统处理单科成绩排名的程序处理总成绩及排名的程序课程1成绩文件总成绩文件三、数据库系统阶段时期60年代末以来产生的背景应用背景 大规模数据管理 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3

数据库应用程序1应用程序2应用程序3应用程序4开发出新的数据管理软件，即数据库管理系统（DBMS）。所有的数据实行统一规划管理形成一个数据中心，构成一个数据仓库数据库中的数据能满足所有用户的不同要求，不同用户共享数据库系统阶段

例如：处理单科成绩排名的程序，处理总成绩及排名的程序

DBMS处理单科成绩排名的程序处理总成绩及排名的程序数据库第一章数据库技术基础1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构如何针对一个应用抽象出数据模型？要求实现以下功能：（1）学生处要录入新生的信息、处理毕业生的信息、产生各种各样的学生统计表；（2）教务处每学期要制定教学计划和课程表，统计学生选课记录、登录学生成绩、产生学生成绩单和补考通知单等。（3）人事处要经常了解各学院和教研室的日常情况，管理教师职称评定、升降工资。（4）各个学院经常要查询教师、学生、课程、成绩等情况。某大学的教学管理系统数据模型在数据库系统中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。因此，数据模型是数据库系统的核心和基础。任何一种数据库系统，都必须建立在一定的数据模型之上。1.2数据模型模型：对现实世界事物特征的模拟和抽象

数据模型：对现实世界数据特征的模拟和抽象数据模型的3个要求：1.真实模拟现实世界；2.容易为人所理解；3能在计算机上实现1.2数据模型1.2.1两类数据模型1.2.2数据模型的组成要素1.2.3概念模型1.2.4常用数据模型

1.2.1两类数据模型首先，人们要深入到信息的现实世界中进行系统需求分析，用一定的手段和方法真实、全面地描述现实世界中所管理的对象及其性质以及对象之间的联系，建立概念模型；然后，再通过一定的方法将形成的概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型，从而建立数据库。信息世界概念模型机器世界DBMS支持的数据模型转换现实世界认识抽象现实世界中客观对象的抽象过程步骤1步骤21.2.2数据模型的组成要素

数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束条件三部分组成。数据的约束条件：是一组完整性规则的集合，指数据及其联系所具有的制约和依存规则数据操作：对数据库中的对象可以进行的各种操作的集合，包括各种操作和操作的规则

数据结构：是描述系统的静态特征如何生成概念模型信息世界中的基本概念两个实体型之间的联系两个以上实体型之间的联系单个实体型内的联系概念模型的一种表示方法1.概念模型概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言信息世界概念模型机器世界DBMS支持的数据模型转换现实世界认识抽象步骤1步骤21.概念模型对概念模型的基本要求具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识简单、清晰、易于用户理解1.信息世界中的基本概念(1)实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。实体举例：一个学生，一个部门，一门课，学生的一次选课，老师与学院的联系（某个老师在某个学院工作）1.信息世界中的基本概念(2)属性（Attribute）

实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以具有若干个属性。属性举例：学生实体可以由学号、姓名、性别、院系、入学时间等属性组成。（200204，张山，男，信息学院，2002）1.信息世界中的基本概念(3)码（Key）

唯一标识实体的属性集称为码。码举例：学生实体可以由学号、姓名、性别、院系、入学时间等属性组成。（200204，张山，男，信息学院，2002）其中，学号是学生实体的码。1.信息世界中的基本概念(续)(4)域（Domain）属性的取值范围

称为该属性的域。例如：

学号的域为8位整数

姓名的域为字符串集合

性别的域为（男，女）1.信息世界中的基本概念(续)(5)实体型（EntityType）

用实体名及其属性名的集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型（200204，张山，男，信息学院，2002）例如：学生（学号、姓名、性别、出生年月、院系、入学时间）教师（职工编号，姓名，所在教研室）就是实体型。1.信息世界中的基本概念(续)(6)实体集（EntitySet）

同型实体的集合称为实体集例如：全体学生，全体教师都是实体集。2.两个实体间的联系联系（Relationship）

现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系两个实体型之间联系分为三类：一对一联系（1:1）一对多联系（1:n）多对多联系（m:n）

2.两个实体型间联系实体型1联系名实体型2111:1联系实体型1联系名实体型2mnm:n联系实体型1联系名实体型21n1:n联系国家与首都学院与系部学生与课程3.两个以上实体型间的联系多个实体型之间也存在：一对一联系一对多联系多对多联系课程教师参考书讲授1mn4.单个实体型内的联系同一实体集内的各个实体之间也存在着：一对一联系一对多联系多对多联系职工领导1n5.概念模型的一种表示方法实体－联系方法（E-R方法EntityRelationship）用E-R图来描述现实世界的概念模型E-R方法也称为E-R模型在E-R图中，可以表示实体型、属性和联系。E-R图实体型用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生教师E-R图(续)属性用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来学生学号年龄性别姓名E-R图(续)联系联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来E-R图实例1学生实体及其属性：学号姓名年龄性别系年级学生E-R图实例2供应商供应项目零件mnp供应量在现实世界的语义表示为：某供应商供应了多少数量的零件给某个项目。E-R图实例3-仓库管理1例：为仓库管理设计一个ER模型。

仓库主要管理零件的采购和供应等事项。仓库根据需要向外面供应商订购零件，而许多工程项目需要仓库提供零件。ER图建立过程如下：Step1首先确定实体类型。

仓库主要管理零件的采购和供应等事项。仓库根据需要向外面供应商订购零件，而许多工程项目需要仓库提供零件。本问题有三个实体类型：零件Part，工程项目proJect，供应商Supplier

。E-R图实例3-仓库管理2Step2确定联系类型。proJect和Part之间是M:N联系，Part和Supplier之间也是M:N联系，分别命名为J_P和P_S.Step3把实体类型和联系类型组合成ER图。E-R图实例3-仓库管理3Step4确定实体类型和联系类型的属性。Step5确定实体类型的关键码，在ER图中属于码的属性名下画一条横线。

学生选课系统涉及到的实体涉及到的联系将实体和联系组合成E-R图确定实体和联系的属性确定实体和联系的码成绩ER模型-总结优点简单，容易理解，真实反应用户需求；与计算机无关，用户容易接受。遇到实际问题一般先设