《数据库应用技术——PowerBuilder应用系统开发》-周建芳-电子教案 PB01

1、21世纪高等院校计算机系列教材,数据库应用技术PowerBuilder应用系统开发 周建芳 杜鑫 李禹生 等编著 中国水利水电出版社,第1章 数据库系统概述,本章要点： 数据库系统相关概念 数据库技术 数据库应用系统体系结构 数据库应用系统开发步骤 家庭理财管理信息系统的开发实例,1.1 数据库系统相关概念,1.1.1 数据库系统相关概念 1. 数据 所谓数据，是指通过有意义地符号集合来反映或描述现实世界中某种实体的特征，可以记录、传递以及被识别的非随机符号的集合。 数据概念的两个方面： 通过符号集合来对实体特征进行反映或描述； 数据要用具体的载体来记录和表示。,1.1 数据库系统相关概念,2. 信息 信息是反映客观世界中各种事物的特征和变化并可借某种载体加以传递的有用知识。 信息是： 消化理解了的数据 对客观世界的认识 经过加工了的数据,1.1 数据库系统相关概念,3. 数据处理 数据是独立的、尚未组织的事实集合 信息是经过加工处理后的数据 数据处理就是将数据加工处理或转换成信息的过程 数据与信息的关系如上图,数据收集（原材料）,信息 （成品）,数据处理 （生产过程）,存储,1.1

2、数据库系统相关概念,4. 信息系统 信息系统是指为了某些明确的目的而建立的，由人员、设备、程序和数据集合构成的统一整体。 信息系统可分为： 面向外部实现对外信息服务的开放式信息系统 面向内部业务和管理的管理信息系统,1.1 数据库系统相关概念,1.1.2 信息组织方式 文件方式 数据库方式 主题树方式 超媒体方式,1.1 数据库系统相关概念,1.1.3 计算机数据管理的发展 1人工管理阶段 数据与程序不具有独立性，程序完全依赖于数据 数据不能长期保存 数据基本无共享，数据冗余度极大 应用程序直接管理数据，没有专门的数据管理软件,1.1 数据库系统相关概念,2文件系统阶段 程序和数据分开存储 数据可以长期保存 数据独立性差，冗余度仍然很大 由文件系统对数据进行管理,1.1 数据库系统相关概念,3数据库系统阶段 数据由数据库管理系统统一管理，实现了数据共享 整个组织的数据有特定的数据模型来进行存储 数据库管理系统（DBMS）提供映象的功能 多个用户可以使用同一个数据库，数据控制功能统一,1.1 数据库系统相关概念,4分布式数据库系统阶段 分布式系统具有高度透明性 数据的局部处理与集中控制相

3、结合 只要有一个节点上的数据备份可用，整个系统就不会停顿或破坏。 分布式系统分散了工作负荷，提高处理效率，易实现扩展,1.2 数据库技术,1.2.1 数据库技术概述 1数据库系统的特点 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,1.2 数据库技术,2数据库系统的组成 硬件系统 数据库集合 系统软件 数据库管理员 用户,1.2 数据库技术,3DBMS的主要功能 DBMS（Database Management System）,数据库管理系统,方便用户使用数据资源，实现数据共享，提高数据的安全性、完整性和可用性。,1.2 数据库技术,主要功能： 数据库定义功能 数据操纵功能 数据库运行管理 数据字典 数据库的建立与维护功能,1.2 数据库技术,1.2.2 数据模型 1三个世界 现实世界：就是我们的自然世界，客观存在着事物以及事物之间的联系。 概念世界：也称信息世界，是现实世界在人脑中的反映，是对客观事物及其关系的一种抽象描述。 机器世界：通过一定的数据模型，将概念世界中的事物数据化的表现在机器中，让计算机能够进行处理。,1.2 数据库技术,三

4、个世界的转换关系,客观 事物类： 事物 相关性质集合,人,实体 实体集合 及 实体 联系 相关属性集合,加工、转换,数 文件 据 记录 库 相关数据项集合,加工 转换,存储 二进制数据集合 结构,机器世界,DBMS,机器世界,DBMS的数据模型,现实世界,认识选择描述,概念世界,1.2 数据库技术,概念世界中需要了解的几个术语： 实体（Entity）和实体集（Entity Set） 客观存在并可相互区分的事物称为实体。例如，一个学生，一门课程，一所学校，学生的一次选课等，都可以称作实体。 同型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集。 属性（Attribute） 用来描述实体所具有的特性，可以包含若干条属性。属性的具体取值称为属性值，属性值组合起来就表示了具体的一个实体。,1.2 数据库技术,码（Key） 码也称关键字，是用来唯一标识实体的属性集。可以是一个属性，也可以是一组属性的组合，但是这（组）属性要能唯一标识该实体。 域（Domain） 某个（些）属性的取值范围称为该属性的域。 实体型（Entity type） 用实体名及属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。,1

5、.2 数据库技术,联系（Relationship） 万事万物彼此间存在的某种联系，这里主要讨论实体间的三类联系。 一对一联系（1：1） 一对多联系（1：n） 多对多联系（m：n） 注意此处表示的联系都是指在实体集A中的每个实体与实体集B中的一个或多个实体之间的关系，不要将个别实体从实体集中孤立出来。,1.2 数据库技术,2数据模型的三要素 数据结构 所研究对象类型（Object type）的集合。 数据操作 对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合 ，如插入、删除、修改等。 数据的约束条件 完整性规则的集合。所谓完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则。,1.2 数据库技术,3数据模型 概念模型 用于概念世界的建模，是现实世界到概念世界的第一层抽象，常用ER模型（实体联系模型）来描述。 ER图的三个基本要素： 实体（型）： 属性： 实体之间的联系： 一对一联系 一对多联系 多对多联系,实体集,属性,联系集,1.2 数据库技术,ER图实例,1.2 数据库技术,3数据模型 数据模型 将概念模型中的实体及实体间的联系进一步转换成计算机所支持的数据模型后，计算机才能使

6、用。 主要的数据模型包括： 层次模型（Hierachical Model） 网状模型（Network Model） 关系模型（Relational Model）,1.2 数据库技术,层次模型（Hierachical Model） 用树形结构来表示实体与实体之间的联系，数据由“根”开始，每个实体沿着不同的分支放在不同的层次上，分支序列中最后的结点称为“叶”。,R1,R2,R3,R4,R5,根,叶,层次模型结构,1.2 数据库技术,网状模型（Network Model） 用网状结构表示实体及其之间联系的模型，它允许结点有多于一个的父结点；也可以有结点没有父结点。,课程,学生,选修,网状模型结构,1.2 数据库技术,关系模型（Relational Model） 以二维表格的形式来表示实体以及实体之间的联系。 关系（Relation）：一个关系就是一张二维表，每个关系有一个关系名。 元组：表中的行，一行记录就是一个元组。 属性：表中的列，每一列有一个属性名。 域：属性限定的取值范围。 关键字：属性或属性的组合，能够唯一标识一个元组。 关系模式：对关系的描述，格式为：关系名（属性名1，属性名2，

7、属性名n）。,1.2 数据库技术,三个不同世界术语比较： 现实世界 概念世界 机器世界 组织（事物及其联系） 实体及其联系 数据库（概念模型） 事物类（总体） 实体集 文件 事物（对象、个体） 实体 记录 特征（性质） 属性 数据项,实体及其联系,概念模型,ER图,1.2 数据库技术,1.2.3 数据库数据查询标准语言SQL SQL（Structured Query Language），结构化查询语言，实际包括查询、定义、操纵和控制四个部分，是一种功能齐全的数据库语言。 数据定义是指对关系模式一级的定义；数据操纵是指对关系中的具体数据进行增、删、改和更新等操作；数据控制是指对数据访问权限的授予或撤销。,1.2 数据库技术,SQL的主要特点是： SQL是功能齐全的一体化数据语言，能实现生命周期中的所有活动。 SQL是基于关系代数与关系演算的非过程化语言，使用方便。 SQL使用两种方式进行程序编写：自含式和嵌入式。 SQL具有完善的故障恢复功能。 SQL具有灵活分散的授权方式。,1.2 数据库技术,SQL语言的命令一般分为4类： 查询语言 SELECT：查询数据。 数据操纵语言DML（Da

8、ta Manipulation Language） INSERT：插入数据。 UPDATE：更新数据。 DELETE：删除数据。 数据定义语言DDL（Data Definition Language） CREATE：创建新的数据库对象。 ALTER：更新已有数据对象的定义。 DROP：删除已经存在的数据对象。,1.2 数据库技术,数据控制语言DCL（Data Control Language） GRANT：授予权限。 REVOKE：收回权限。 COMMIT：提交事务。 ROLLBACK：回滚事务。,1.3 数据库应用系统体系结构,1.3.1 两层C/S结构 C/S（Client/Server）结构，即客户机与服务器结构，客户端与服务器端通过网络进行通讯,将任务合理分配到客户端（Client）和服务器端（Server）来实现，降低了系统的通讯开销。,两层C/S结构模型示意图,1.3 数据库应用系统体系结构,C/S结构工作特点： 后端数据库负责完成大量的数据处理任务，如在查询整个数据库时并不返回每条记录的结果，而只在查找结束后返回最终结果； 如果包含数据库应用程序的客户机工作站在处理数据库

9、事务（如添加或删除一条记录）时失败，服务器为了维护数据库完整性，将自动重新执行这个事务。,1.3 数据库应用系统体系结构,1.3.2 多层分布式结构 多层分布式结构通过划分客户端与服务器端各自的功能，将用户界面从企业逻辑中分离出来。在客户/服务器应用程序之间，添加一个或多个中间层，用来处理客户和服务器进程以外的其他进程。用户可以通过少量几个长期打开的连接对数据库服务器进行访问。在某一个服务器停机的情况下，公共连接对象可以很容易将用户从停机的数据库服务器切换到另一台运行正常的服务器上。这种结构大大降低了客户端的负载，同时加强了数据访问的安全性。,含一个或多个中间层的多层分布式结构模型示意图,1.3 数据库应用系统体系结构,多层分布式模式的优点是: 安全性：中间层隔离了客户直接对数据服务器的访问，保护了数据库的安全； 稳定性：1、中间层缓冲Client与数据库的实际连接，减少了实际连接数量，使系统稳定。2、故障恢复机制能自动地把客户端工作从当机的服务器上转移到其他具有同样业务功能的正常服务器上。 易维护：业务规则变化时，客户端程序基本不做改动； 快速响应：通过负载均衡以及中间层缓存数据能力，可以提高对客户端的响应速度； 系统扩展灵活：当业务增大时，可以在中间层部署更多的应用服务器，提高对客户端的响应。,1.4 数据库应用系统开发步骤,总的来说，需要以下几个具体步骤： 需求分析 数据库结构设计 应用程序功能设计 调试与功能测试 数据库的实施与维护,1.4 数据库应用系统开发步骤,1.4.1 需求分析 回答了所开发的数据库应用程序需要做什么，要完成哪些功能等问题，是开发整个数据库应用程序的基础。 收集资料 收集资料工作由数据库设计人员和用户共同完成。 用户需求主要包括以下几个方面： 信息需求，用户要从数据库获得的信息内容 处理需求，即完成什么处理功能及处理的方式 安全性和完整性要求,1.4 数据库应用系统开发步骤,分析整理 分析的过程是对所收集到的数据进行抽象的过程。 数据流图 来描述系统的数据流向和对数

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