数据库系统课件第1章 数据库系统概述

1.超市管理业务系统数据库在超市的销售业务系统应用中，主要的数据项为：商品信息：商品名称、单价、进货数量、供应商、商品类型和商品布局等；销售信息：连锁点、日期、时间、顾客、商品、数量和总价等；供应商信息：供应商名称、地点、商品和信誉等；员工信息：员工号、员工名、性别、年龄、电话等。2.学校学生管理信息系统学校学生管理信息系统主要是对学生的人事、学籍、选课等信息进行管理。该系统包括的最典型的数据内容有：学生基本信息：学号、姓名、性别、年龄、系别等；学生人事记录：家庭出身、籍贯、政治面貌等；学生学籍记录：日期、地点、学历等；学生选课记录：课程号、学号、学分等。3.银行业务系统数据库在信用卡管理系统应用中，需要管理的典型数据包括：客户基本信息：身份证号码、姓名、通讯地址、邮编、电话等；信用卡基本信息：卡号、账号、账户余额、交易种类、交易金额、交易日期等；客户和卡的关联：身份证号、账号等。4.机票预订系统数据库系统在机票预订系统应用中，包括的典型数据有：客户信息：客户身份证号、客户名、密码、电话、电子邮箱等；航班信息：航班号、机型、始发地、目的地、时间、价格等；订票信息：客户身份证号、航班号、时间、价格、折扣等。

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.2数据库系统中的基本概念重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS数据数据库数据库管理系统数据库系统12341.数据数据是数据库中存储的基本对象。定义：描述事物的符号记录。描述事物的符号很多，可以是数字、文字，也可以是图形、声音等信息，它们都可以经过数字化后存入计算机。1.数据数据与其语义是不可分的，数据的语义也称数据的含义，就是指对数据的解释。数据和关于数据的解释是不可分的。2.数据库数据库（简称DB）是指长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的大量数据集合。3.数据库管理系统数据库管理系统（简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。3.数据库管理系统数据库管理系统主要功能：数据定义功能：用户可以通过它方便地对数据库中的数据对象进行定义。数据操纵功能：用户可以通过它实现对数据库查询、插入、删除、修改等基本操作。数据库的运行管理：用户可以通过它实现对数据库安全性、完整性、一致性的保障。数据库的建立和维护功能：用户可以实现数据库的初始化、运行维护等。4.数据库系统数据库系统（DataBaseSystem，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统，是由软件和硬件组成的完整系统。一般由数据库、数据库管理系统、计算机硬件和软件支撑环境、应用系统、数据库管理员和用户构成。

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.3.1现实世界的信息化过程重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS现实世界的信息化过程现实世界信息世界机器世界12341.现实世界的信息化过程现实世界的信息化过程---两个步骤现实世界中的客观对象抽象为信息世界的概念模型；信息世界的概念模型转换为机器世界的数据模型。

信息世界机器世界现实世界问题概念模型数据模型抽象转换注意相应世界的术语现实世界中客观对象的抽象过程1.现实世界的信息化过程2.现实世界现实世界是客观存在的对象，它设定了用户需求及边界条件，这为整个信息化过程提供了客观基础与初始启动环境。信息世界机器世界现实世界问题概念模型数据模型抽象转换注意相应世界的术语现实世界中客观对象的抽象过程如：现实世界中的人2.现实世界3.信息世界信息世界是现实世界在人脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述。信息世界由概念模型描述。概念模型是按用户的观点对数据建模，是对现实世界的抽象表示，是现实世界到机器世界的一个中间层次。概念模型涉及如下术语：实体：客观存在的可以相互区别的事物或概念。属性：实体所具有的某一特性。码：能够惟一标识实体的属性集。域：属性的取值范围。3.信息世界概念模型涉及如下术语：实体型：具有相同属性的实体称为同型实体，用实体名及其属性名的集合来抽象和刻画同型实体，称为实体型。

商品（商品编码，商品名称，商品种类，价格，数量）实体集：同一个实体型的实体集合。3.信息世界概念模型涉及如下术语：联系：包括实体内部的联系与实体之间的联系。实体内部的联系指实体的各属性之间的联系，实体之间的联系指不同实体集之间的联系。实体内部的联系：“员工”实体的“职级”与“工资等级”之间的联系实体之间的联系：“商品实体”和“学生”实体之间的联系。3.信息世界信息世界机器世界现实世界问题概念模型数据模型抽象转换注意相应世界的术语现实世界中客观对象的抽象过程如：现实世界中的人身高、体重、性别、年龄3.信息世界4.机器世界机器世界即计算机世界，是在信息世界上致力于在计算机物理结构上的描述。机器世界将信息世界的概念模型数字化转化为数据模型，实现信息的数据化，便于机器处理。信息世界机器世界现实世界问题概念模型数据模型抽象转换注意相应世界的术语现实世界中客观对象的抽象过程如：现实世界中的人身高、体重、性别、年龄Heightreal(0,200)Weightreal(0,150)Sexbit(0,1)Ageint(0,200)4.机器世界

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.3.2

数据模型组成要素重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS数据结构数据操作完整性约束条件1231.数据结构数据结构是主要描述数据类型、内容、性质的有关情况以及描述数据间的联系。对系统静态特征的描述。商品编号商品名称商品种类价格数量GN0001优乐美奶茶食品3.5100GN5005飘柔洗发水日化用品19.865GN7002小绵羊被套床上用品15028…………………………关系数据库的数据结构--二维表2.数据操作数据操作主要描述在相应数据结构上的操作类型与操作方式。是对系统动态行为的描述。数据操作的类型检索更新（包括插入、删除、修改）3.完整性约束条件完整性约束条件主要描述数据结构内数据间的语法、语义联系，它们间的制约与依存关系，以及数据动态变化的规则以此来保证数据的正确、有效与相容。完整性约束条件举例

商品编号作为码必须非空且取值唯一（通用）学生性别的取值只能是“男”或“女”（专用）

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.3.3常用数据模型重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS层次模型网状模型关系模型面向对象模型12341.层次模型数据结构层次模型是用树型结构表示记录类型及其联系的。树结构的基本特点是：有且只有一个结点没有父结点，这个结点称为根结点；根以外的其他结点有且只有一个父结点。工厂组织机构的层次模型1.层次模型数据操作主要有查询、插入、删除和修改。完整性约束插入：如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。删除：如果删除双亲结点值，则相应的子女结点值也被同时删除。修改：应修改所有相应记录，以保证数据的一致性。2.网状模型数据结构网状模型的数据结构是用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。其特点是：允许一个以上的结点无父节点；一个结点可以有多于一个的父节点。网状模型2.网状模型数据操作主要有查询、插入、删除和修改。完整性约束完整性约束条件并不严格。3.关系模型数据结构关系模型是一种以二维表的形式表示实体数据和实体之间关系的数据模型，它由行和列组成。商品编号商品名称商品种类价格数量GN0001优乐美奶茶食品3.5100GN5005飘柔洗发水日化用品19.865GN7002小绵羊被套床上用品15028…………………………校园超市表示商品信息的二维表3.关系模型商品编码商品名称商品种类价格数量GN0001优乐美奶茶食品3.5100GN5005飘柔洗发水日化用品19.865GN7002小绵羊被套床上用品15028…………………………商品关系元组属性列

候选码分量

关系模式：商品（商品编号，商品名称，商品种类，价格，数量）3.关系模型商品编号商品名称商品种类价格数量商品原价折扣价格GN0001优乐美奶茶食品3.53.0100GN5005飘柔洗发水日化用品19.81465GN7002小绵羊被套床上用品15010528………………………………关系的最基本条件关系的每一个分量必须是不可分的数据项。

不能叫做关系的表3.关系模型数据操作主要有查询、插入、删除和修改操作。完整性约束关系模型的完整性包括三大类，即：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。3.关系模型关系模型优点具有数学基础概念单一存取路径透明关系模型缺点查询效率受限4.面向对象模型数据结构基本结构是对象而不是记录，一切事物、概念都可以看做对象。一个对象不仅包括描述它的数据，而且还包括对其进行操作的方法的定义。数据操作面向对象模型的数据操作由对象与类中方法建构对象数据模式上的数据操作，这种操作语义强于传统数据模型。完整性约束完整性约束也是一种方法，即是一种逻辑表示式，可以用类中方法表示模式约束。

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.4.1数据库系统的内部体系结构重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS数据库的三级模式结构模式外模式内模式1234三级模式结构实例5外模式/模式映像模式/内模式映像781.数据库的三级模式结构应用程序1应用程序2外模式1应用程序3外模式2应用程序4应用程序5外模式3数据库模式内模式2.模式模式又称逻辑模式或概念模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，也是所有用户的公共数据视图。校园超市数据库的全局数据的逻辑结构图一个数据库只有一个模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。校园超市数据库的全局数据的逻辑结构图2.模式3.外模式外模式又称子模式或用户模式，它是模式的子集，是数据的局部逻辑结构，也是数据库用户看到的数据视图。一个数据库可以有多个外模式每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据对他们是不可见的，从而对数据库的安全性起到了有力的保障。3.外模式4.内模式内模式又称存储模式，它是数据在数据库中的内部表示，即数据的物理结构和存储方式的描述。一个数据库只有一个内模式。5.三级模式结构实例6.外模式/模式映像对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式／模式映像作相应的改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序可以不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。外模式/模式映像可以有多个7.模式/内模式映像模式/内模式映像定义了数据库的全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，使得外模式不变，从而应用程序也不必修改。保证了数据与程序的物理独立性。模式／内模式映像是唯一的。

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.4.2数据库系统的外部体系结构重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS单用户结构主从式结构分布式结构客户机/服务器结构1234浏览器/服务器结构51.单用户结构的数据库系统单用户结构的数据库系统是一种比较简单的数据库系统。数据库系统安装在一台机上，由一个用户独占，不同机器间不能共享数据，容易造成数据大量冗余，主要适合于个人计算机用户。DBDBDB2.主从式结构的数据库系统主从式结构采用大型主机和终端结合的系统，这种结构是将操作系统、应用程序和数据库系统等数据和资源放在主机上，事务由主机完成，终端只是作为一种输入输出设备，可以共享主机的数据。主机终端3.分布式结构的数据库系统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结点上。网络中的每个结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.客户机/服务器结构的数据库系统客户机/服务器结构（简称C/S）是非常流行的一种结构。数据存储层处于服务器上，应用层和用户界面层处于客户机上，客户机提出请求，服务器对客户机的请求做出回应。客户机/服务器结构数据库体系结构5.

浏览器/服务器结构的数据库系统浏览器/服务器结构（简称B/S），用户工作界面是通过浏览器来实现，浏览器只负责发送接受数据，几乎不进行数据的处理，主要的任务在服务器端处理。浏览器/服务器结构数据库体系结构

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.5.1数据管理初级阶段重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS人工管理阶段文件系统阶段121.人工管理阶段时期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

特点计算机系统不提供对用户数据的管理功能。数据是面向具体应用的。不单独保存数据。1.人工管理阶段访问访问访问数据1数据2数据n程序1程序2程序n2.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、管理 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

特点数据可以长期保存。数据具有一定的独立性，但独立性差。数据共享性差,冗余度大—文件是面向应用的。2.文件系统阶段数据1数据2数据n存取方式程序1程序2程序n

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.5.2数据库系统阶段重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS数据库系统数据库系统特点第一代数据库系统123第二代数据库系统41.数据库系统时期60年代末以来产生的背景应用背景 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

2.数据库系统特点数据结构化。数据冗余度低，实现了数据共享。数据独立性高。数据由DBMS统一管理和控制。2.数据库系统特点数据结构化：在数据库系统中采用数据模型表示复杂的数据结构，数据模型不仅描述数据本身的特征，还要描述数据之间的联系，即从整体上看数据是有结构的。数据结构化是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。2.数据库系统特点数据冗余度低，实现了数据共享：数据不再面向特定的某个或多个应用，而是面向整个应用系统，数据可以被多个用户、多个应用共享使用，大大减少了数据冗余。数据独立性高：数据的独立性包括数据的逻辑独立性和数据的物理独立性，是指用户的应用程序与数据的逻辑存储结构和物理存储结构之间的相互独立性。由数据库管理系统的二级映像功能来保证。2.数据库系统特点数据由DBMS统一管理和控制为用户提供存储、检索、更新数据的手段；实现数据库的并发控制；实现数据库的恢复；保证数据完整性；保障数据安全性。3.第一代数据库系统层次数据库系统

网状数据库系统

4.第二代数据库系统关系数据库系统基于关系模型；简单明了；具有坚实的数学理论基础；很快成为数据库市场的主流。

DatabasePrincipleandApplication数据库原理及应用1.5.3新一代数据库系统重庆理工大学计算机科学与工程学院主要内容CONTENTS新一代数据库系统特征新一代数据库系统121.新一代数据库系统特征1990年，美国的高级DBMS功能委员会发表了《第三代数据库系统宣言》，提出了第三代数据库管理系统应具有的如下基本特征：第三代数据库系统应支持数据管理、对象管理和知识管理。第三代数据库系统必须保持或继承第二代数据库系统的技术。第三代数据库系统必须对其他系统开放。

2.新一代数据库系统--面向对象数据库面向