数据库技术与应用1.ppt

数据库系统原理及应用主讲教师：叶艳主讲教师：叶艳联系方式：联系方式：13938593103E-mail:zzyeyan@1.1 1.1 数据库的特点及概念数据库的特点及概念 1.1.1 1.1.1 信息与数据信息与数据 1.1.2 1.1.2 数据管理与数据库数据管理与数据库 1.1.3 1.1.3 数据库管理系统与数据库应用系统数据库管理系统与数据库应用系统1.2 1.2 数据库系统及发展数据库系统及发展 1.2.1 1.2.1 手工管理数据阶段手工管理数据阶段 1.2.2 1.2.2 文件系统数据管理的特点和缺陷文件系统数据管理的特点和缺陷 1.2.3 1.2.3 数据库系统发展历程和研究方向数据库系统发展历程和研究方向 1.2.4 1.2.4 数据库系统管理数据的特点数据库系统管理数据的特点 1.3 1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构 1.3.1 1.3.1 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构 1.3.2 1.3.2 数据库管理系统的功能结构数据库管理系统的功能结构第第1章章 数据库基础知识数据库基础知识1.1 数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念 1.1.1 信息与数据信息与数据信息就是新的、有用的事实和知识。

信息就是新的、有用的事实和知识信息具有四个基本特征：信息具有四个基本特征：1) 1) 内容是关于客观事物或思想方面的知识；内容是关于客观事物或思想方面的知识；2) 2) 有用的，它是人们活动的必需知识；有用的，它是人们活动的必需知识；3) 3) 能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为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；通信，在时间上传递信息称为信息存储；4) 4) 需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离1.1 数据库的特点及相关概念数据库的特点及相关概念 1.1.1 信息与数据信息与数据信息的作用：信息的作用：1) 1) 提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；2) 2) 社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网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；相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；3) 3) 管理活动的核心管理活动的核心数据是用于载荷信息的物理符号数据是用于载荷信息的物理符号。

数据的数据的4 4个特征：个特征：1) 1) 数据有数据有““型型””和和““值值””之分2) 2) 数据受数据类型和取值范围的约束数据受数据类型和取值范围的约束3) 3) 数据有定性表示和定量表示之分数据有定性表示和定量表示之分4) 4) 数据应具有载体和多种表现形式数据应具有载体和多种表现形式数据、数据和信息的关系及数据的特征数据、数据和信息的关系及数据的特征(1) (1) 数数据据管管理理：：收收集集信信息息、、将将信信息息用用数数据据表表示示并并按按类类别别组组织织保存，在需要的时候能够提供数据；保存，在需要的时候能够提供数据；(2) (2) 数数据据加加工工：：对对数数据据变变换换、、抽抽取取和和运运算算，，得得到到更更有有用用的的数数据，指导或控制人的行为或事物的变化；据，指导或控制人的行为或事物的变化；(3) (3) 数数据据传传播播：：在在空空间间或或时时间间上上以以各各种种形形式式传传播播信信息息，，而而不不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息1. 数据处理及分类数据处理及分类1.1.2 数据管理与数据库数据管理与数据库组组织织和和保保存存数数据据，，即即将将收收集集到到的的数数据据合合理理地地分分类类组组织织，，将将其其存存储储在在物物理理载载体体上上，，使使数数据据能能够够长长期期地地被被保保存存；；进进行行数数据据维维护护，，即即根根据据需需要要插插入入新新数数据据、、修修改改原原数数据据和和删删除除失失效效数数据据的的操操作作；；提提供供数数据据查查询询和和数数据据统统计计功功能能，，以以便便快快速速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求。

地得到需要的正确数据，满足各种使用要求 数据管理是其他数据处理的核心和基础数据管理是其他数据处理的核心和基础 2. 数据管理及内容数据管理及内容 数据库方法与文件方法相比，具有以下两个特征数据库方法与文件方法相比，具有以下两个特征1) 1) 数据库中的数据具有数据整体性数据库中的数据具有数据整体性2) 2) 数据库中的数据具有数据共享性数据库中的数据具有数据共享性① ① 不同的用户可按各自的用法使用数据库中的数据不同的用户可按各自的用法使用数据库中的数据② ② 多个用户可以同时共享数据库中的数据资源多个用户可以同时共享数据库中的数据资源 数据库（数据库（DB））是一个按数据结构来存储和管理数据的是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统计算机软件系统3. 数据库及数据库中数据的性质数据库及数据库中数据的性质 数数据据库库管管理理系系统统（（DBMS））是是专专门门用用于于管管理理数数据据库库的的计计算算机机系系统统软软件件数数据据库库管管理理系系统统能能够够为为数数据据库库提提供供数数据据的的定定义义、、建建立立、、维维护护、、查查询询和和统统计计等等操操作作功功能能，，并并完完成成对对数数据完整性、安全性进行控制的功能。

据完整性、安全性进行控制的功能2. 数据库应用系统数据库应用系统 凡凡使使用用数数据据库库技技术术管管理理数数据据的的系系统统都都称称为为数数据据库库应应用用系系统一个数据库应用系统应携带有足够的数据量一个数据库应用系统应携带有足够的数据量数数据据库库应应用用系系统统可可以以被被划划分分为为数数据据传传递递系系统统、、数数据据处处理理系系统和管理信息系统统和管理信息系统 1. 数据库管理系统数据库管理系统1.1.3 1.1.3 数据库管理系统与数据库应用系统数据库管理系统与数据库应用系统4. 数据库系统特点数据库系统特点一一个个数数据据库库系系统统应应由由计计算算机机硬硬件件、、数数据据库库、、数数据据库库管管理理系统、应用软件和数据库管理员等系统、应用软件和数据库管理员等5部分构成部分构成1) 信息管理系统是以数据库技术为基础的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信息管理系统的功能模块大致相同3.管理信息系统及特点管理信息系统及特点1) 手工管理阶段不保存大量的数据。

手工管理阶段不保存大量的数据2) 手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理3) 手工管理阶段基本上没有手工管理阶段基本上没有“文件文件”概念4) 手工管理阶段一组数据对应一个程序手工管理阶段一组数据对应一个程序1.2.1 手工管理数据阶段手工管理数据阶段1.2 数据库技术及发展数据库技术及发展1. 文件管理阶段的数据管理特点文件管理阶段的数据管理特点1) 管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中2) 文文件件系系统统有有专专门门的的数数据据管管理理软软件件提提供供有有关关数数据据存存取取、、查查询询及维护功能及维护功能3) 文件系统中的数据文件已经具有多样化文件系统中的数据文件已经具有多样化4) 文件系统的数据存取是以记录为单位的文件系统的数据存取是以记录为单位的1.2.2 1.2.2 文件系统阶段的数据管理特点和缺陷文件系统阶段的数据管理特点和缺陷1) 1) 文件系统的数据冗余度大文件系统的数据冗余度大2) 2) 文件系统中缺乏数据与程序独立性文件系统中缺乏数据与程序独立性 ① ① 文文件件系系统统中中的的数数据据文文件件是是为为某某一一特特定定应应用用服服务务的的，，数数据文件的可重复利用率非常低。

据文件的可重复利用率非常低 ② ② 当当数数据据的的逻逻辑辑结结构构改改变变时时，，必必须须修修改改它它的的应应用用程程序序，，同时也要修改文件结构的定义同时也要修改文件结构的定义3) 3) 应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变2. 文件系统在数据管理上的主要缺点文件系统在数据管理上的主要缺点1. 数据库设计时面向数据模型对象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、数据共享度高数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高(1) (1) 系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据2) (2) 当当系系统统需需要要扩扩充充时时，，新新用用户户或或新新程程序序还还可可以以共共享享原原有有的的数据资源数据资源3) (3) 多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据1.2.3 数据库系统管理数据特点数据库系统管理数据特点(1)数据的物理独立性数据的物理独立性 应应用用程程序序对对数数据据存存储储结结构构（（也也称称物物理理结结构构））的的依依赖赖程程度度。

数数据据物物理理独独立立性性高高是是指指当当数数据据的的物物理理结结构构发发生生变变化化时时，，应用程序不需要修改也可以正常工作应用程序不需要修改也可以正常工作 (2) 数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性 应应用用程程序序对对数数据据全全局局逻逻辑辑结结构构的的依依赖赖程程度度数数据据逻逻辑辑独独立立性性高高是是指指当当数数据据库库系系统统的的数数据据全全局局逻逻辑辑结结构构改改变变时时，，它们对应的应用程序不需要改变仍可以正常运行它们对应的应用程序不需要改变仍可以正常运行 3. 数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性5. 数据库中数据的最小存取单位是数据项数据库中数据的最小存取单位是数据项数据的安全性控制指保护数据库，以防止不合法的使用造成数据的安全性控制指保护数据库，以防止不合法的使用造成的数据泄漏、破坏和更改的数据泄漏、破坏和更改 数据的完整性控制指为保证数据的正确性、有效性和相容数据的完整性控制指为保证数据的正确性、有效性和相容性，防止不符合语义的数据输入或输出所采用的控制机制性，防止不符合语义的数据输入或输出所采用的控制机制。

数据的并发控制指排除由于数据共享，即用户并行使用数据数据的并发控制指排除由于数据共享，即用户并行使用数据库中的数据时，所造成的数据不完整和系统运行错误问题库中的数据时，所造成的数据不完整和系统运行错误问题数据恢复通过记录数据库的日志文件和定期做数据备份，保数据恢复通过记录数据库的日志文件和定期做数据备份，保证数据在受到破坏时，能够及时使数据库恢复到正确状态证数据在受到破坏时，能够及时使数据库恢复到正确状态4. 数据库系统通过数据库系统通过DBMS进行数据控制进行数据控制1.3.1 数据库系统的体系结构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需要的硬件资源及对硬件的要求1) 计算机内存要尽量大计算机内存要尽量大2) 计算机外存也要尽量大计算机外存也要尽量大3) 计算机的数据传输速度要快计算机的数据传输速度要快2. 2. 数据库系统的软件组成数据库系统的软件组成 操操作作系系统统（（OS））、、数数据据库库管管理理系系统统（（DBMS））、、主语言系统、应用程序软件和数据库主语言系统、应用程序软件和数据库1.3 数据库系统的结构数据库系统的结构 数数据据库库系系统统的的人人员员由由开开发发人人员员、、软软件件使使用用人人员员及及软软件件管管理理人人员员组组成成。

软软件件管管理理人人员员称称为为数数据据库库管管理理员员（（DBA）），，职职责责为：为： 1) 参与数据库和应用系统的设计参与数据库和应用系统的设计2) 参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作3) 负责定义数据的安全性要求和完整性条件负责定义数据的安全性要求和完整性条件4) 负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和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数据恢复工作5) 负责数据库的改进和重组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人员组成及数据库管理员的职责1. 1. 数数据据定定义义功功能能：：能能够够提提供供数数据据定定义义语语言言（（简简称称DDLDDL））和和相应的建库机制用户利用相应的建库机制用户利用DDLDDL可以方便地建立数据库可以方便地建立数据库 2. 2. 数数据据操操纵纵功功能能：：实实现现数数据据的的插插入入、、修修改改、、删删除除、、查查询询、、统统计计等等数数据据存存取取操操作作的的功功能能数数据据库库管管理理系系统统通通过过提提供供数数据操纵语言（据操纵语言（DMLDML）实现其数据操纵功能。

实现其数据操纵功能3. 3. 数数据据库库的的建建立立和和维维护护功功能能：：指指数数据据的的载载入入、、转转储储、、重重组组织织功功能能及及数数据据库库的的恢恢复复功功能能; ;指指数数据据库库结结构构的的修修改改、、变变更更及及扩充功能扩充功能4. 4. 数数据据库库的的运运行行管管理理功功能能：：包包括括并并发发控控制制、、数数据据的的存存取取控控制制、、数据完整性条件的检查和执行、数据库内部的维护等数据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库管理系统的功能结构。