《数据库教程》PPT课件.ppt

周忠眉周忠眉(Zhongmei Zhou) PhD, Professor Email: 数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论数据库系统概论 An Introduction to Database An Introduction to Database SystemsSystems内容安排内容安排(1) 基础篇第一章 绪论第二章 关系数据库第三章 关系数据库标准语言SQL第四章 数据库安全性第五章 数据库完整性 设计与应用开发篇第六章 关系数据理论第七章 数据库设计第八章 数据库编程内容安排内容安排(2) 系统篇第九章 关系查询处理和查询优化第十章 数据库恢复技术第十一章 并发控制* 第十二章 数据库管理系统第一至第十一章是本科专业的基本教程（书中有*号的部分除外）第十二至第十七章是高级教程数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database Systems第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成1.5 小结小结v本章目标v本章讲解的数据库基本概念和基本知识是学习后续各个章节的基础。

学习本章的目的在于了解基本知识，掌握基本概念，为以后的学习打好扎实的基础v重点和难点v重点：牢固掌握概念模型的基本概念及其主要建模方法ER方法；掌握关系数据模型的相关概念、数据库系统三级模式和两层映像的体系结构、数据库系统的逻辑独立性和物理独立性等；v难点：本章的难点是需要掌握数据库领域大量的基本概念有些概念一开始接触会感到比较抽象，但是，在后续章节中，这些抽象的概念会逐渐变得清晰具体起来此外，数据模型及数据库系统的体系结构也是本章的难点数据库的地位数据库的地位v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v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v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第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 1.1.1 四个基本概念四个基本概念v数据(Data)v数据库(Database)v数据库管理系统(DBMS)v数据库系统(DBS)一、数据一、数据v数据(Data)是数据库中存储的基本对象v数据的定义描述事物的符号记录v数据的种类文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等v数据的特点数据与其语义是不可分的数据举例数据举例v数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

例如 93是一个数据语义1：学生某门课的成绩语义2：某人的体重语义3：计算机系2003级学生人数数据举例数据举例v学生档案中的学生记录（李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990）语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南京市人，1990年考入计算机系二、数据库二、数据库v数据库的定义数数据据库库(Database,简简称称DB)是是长长期期储储存存在在计计算算机机内内、有组织有组织的、的、可共享可共享的的大量大量数据的集合数据的集合v数据库的基本特征数据按一定的数据模型组织、描述和储存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可为各种用户共享冗余度较小冗余度较小数据独立性较高数据独立性较高易扩展易扩展三、数据库管理系统三、数据库管理系统v什么是DBMS位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 vDBMS的用途科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据硬件平台硬件平台基础软件平台基础软件平台软件基础构架平台软件基础构架平台应用软件平台应用软件平台软件产品软件产品协同软件协同软件办公软件办公软件数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统操作系统操作系统操作系统操作系统 中间件中间件 应用服务器应用服务器数据库在计算机系统中的位置数据库在计算机系统中的位置DBMS的主要功能的主要功能数据定义功能数据定义功能 提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理 分类组织、存储和管理各种数据 确定组织数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系 提供多种存取方法提高存取效率DBMS的主要功能的主要功能数据操纵功能数据操纵功能 提供数据操纵语言(DML) 实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)数据库的事务管理和运行管理数据库的事务管理和运行管理 数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用发生故障后的系统恢复DBMS的主要功能的主要功能数据库的建立和维护功能数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序) 数据库初始数据装载转换 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视分析等其它功能其它功能 DBMS与网络中其它软件系统的通信 两个DBMS系统的数据转换 异构数据库之间的互访和互操作四、数据库系统四、数据库系统v什么是数据库系统（Database System，简简称称DBS） 在计算机系统中引入数据库后的系统构成在计算机系统中引入数据库后的系统构成v数据库系统的构成数据库数据库数据库管理系统（及其开发工具）数据库管理系统（及其开发工具）应用系统应用系统数据库管理员数据库管理员 数据库数据库 应用系统应用系统应用开发工具 操作系统 数数据据库库管管理理系系统统 数据库管理员数据库管理员用户用户用户 数据库系统数据库系统1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展v什么是数据管理对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护数据处理的中心问题数据处理的中心问题v数据管理技术的发展过程人工管理阶段人工管理阶段(20世纪世纪40年代中年代中-50年代中年代中)文件系统阶段文件系统阶段(20世纪世纪50年代末年代末-60年代中年代中)数据库系统阶段数据库系统阶段(20世纪世纪60年代末年代末-现在现在)数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)v数据管理技术的发展动力应用需求的推动应用需求的推动计算机硬件的发展计算机硬件的发展计算机软件的发展计算机软件的发展一、人工管理阶段一、人工管理阶段v时期20世纪40年代中-50年代中v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一、人工管理阶段一、人工管理阶段(40年代中-50年代中)v特点：v(1) 数据不保存v(2) 应用程序管理数据v(3) 数据不共享v(4) 数据不具有独立性 应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段人工管理阶段) 应用程序应用程序1数据集数据集1应用程序应用程序2数据集数据集2应用程序应用程序数据集数据集n.人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 二、文件系统阶段二、文件系统阶段v时期20世纪50年代末-60年代中v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、批处理二、文件系统阶段二、文件系统阶段v(50年代末年代末-60年代中年代中)v特点：v(1) 数据可以长期保存v(2) 由文件系统管理数据v(3) 数据共享性差、冗余度大v(4) 数据独立性差应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段文件系统阶段)应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 三、数据库系统阶段三、数据库系统阶段v时期20世纪60年代末以来v产生的背景应用背景大规模管理硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列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1.1 数据库系统概述数据库系统概述 1.1.1 四个基本概念四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点 1.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点v数据结构化v数据的共享性高，冗余度低，易扩充v数据独立性高v数据由DBMS统一管理和控制数据结构化数据结构化v整体数据的结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一 v整体结构化不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系v数据库中实现的是数据的真正结构化数据的结构用数据的结构用数据模型数据模型描述，无需程序定义和解释描述，无需程序定义和解释数据可以数据可以变长变长数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项数据项数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据的共享性高，冗余度低，易扩充v数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。

v数据共享的好处减少数据冗余，节约存储空间避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充数据独立性高数据独立性高v物理独立性指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变的当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变v逻辑独立性指指用用户户的的应应用用程程序序与与数数据据库库的的逻逻辑辑结结构构是是相相互互独独立立的的数数据据的的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变逻辑结构改变了，用户程序也可以不变v数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制vDBMS提供的数据控制功能(1)数据的安全性（Security）保护保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏2)数据的完整性（Integrity）检查将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系3)并发（Concurrency）控制对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果4)数据库恢复（Recovery）将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序应用程序1应用程序应用程序2数据库数据库数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 第一章第一章 绪论绪论1.1 数据库系统概述数据库系统概述1.2 数据模型数据模型1.3 数据库系统结构数据库系统结构1.4 数据库系统的组成数据库系统的组成1.5 小结小结 1.2 数据模型数据模型 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型 1.2.2 数据模型的组成要素数据模型的组成要素 1.2.3 概念模型概念模型 1.2.4 最常用的数据模型最常用的数据模型 1.2.5 层次模型层次模型 1.2.6 网状模型网状模型 1.2.7 关系模型关系模型数据模型数据模型v在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。

v通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟v数据模型应满足三方面要求能比较能比较真实真实地模拟现实世界地模拟现实世界容易容易为人所为人所理解理解便于在计算机上便于在计算机上实现实现 1.2.1 两大类数据模型两大类数据模型v数据模型分为两类（分属两个不同的层次）(1) 概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和。