《数据库系统导论》PPT课件.ppt

数据库原理及应用 主讲：周 巍 Email: QQ: 115050044 武汉工程大学邮电与信息工程学院 数据库是各种管理信息系统开发的必要工 具，掌握数据库开发技术是理工科专业学 生应具备的重要技能。 本课程主要讲解两个方面的内容： 数据库基础理论 Visual FoxPro的应用开发 课程介绍 课时安排与考核方式 课时安排： 理论课： 38课时 上机实验课： 16课时（逢周五） 考核方式： 平时 20%+实验 20%+期末理论考试 60% 数据库（ Database） ：通俗地来说，就是相关数 据的集合，它不仅包含数据本身，而且包括数据 之间的联系。本章介绍数据库的基础理论。 第一章 数据库系统导论 1.1 数据管理技术的发展 数据管理技术的发展分为四个阶段：人工管理阶段、文 件系统阶段、数据库系统阶段和分布式数据库系统阶段。 1.1.1 人工管理阶段 在 20世纪 50年代中期之前，计算机主要用于科学计算， 当时的硬件和软件系统都很原始，没有专门管理数据的软件， 也没有磁盘之类的可以随机访问、直接存取的外部存储设备， 数据处理方式基本是批处理。数据和应用程序之间的关系如 图 1.1所示。 应用程序 1 数据集 1 应用程序 1 数据集 1 应用程序 N 数据集 N 图 1.1 人工管理数据与程序的关系 没有统一的数据管理软件 数据与程序不具有独立性 1.1.2 文件系统阶段 文件系统是操作系统的高层部分。用户 和应用程序通过文件系统，对文件中的数 据进行存取和加工。此时，程序与数据有 了一定的独立性，有了程序文件和数据文 件之分，如图 1.2所示。 硬件 操作系统 文件系统 应用程序 1 应用程序 2 应用程序 N 文件 1 文件 2 文件 N 图 1.2 文件系统中程序和数据的关系 和人工管理相比，文件系统的优点是： 数据可以以文件的形式，长期保存在磁 盘等辅助存储器中。 数据与程序之间的独立性增强了。 文件系统有以下缺点： 数据冗余度大。 所谓数据冗余，是指不必要的重复存储。 文件系统缺乏对更加细微的数据元素的管理功 能，同一数据项会经常出现在多个文件中。 缺乏数据独立性。 因为数据没有集中管理，所以数据和程序文件 之间仍有很强的相互依赖性 .此外，数据的安 全性也得不到很好的保证。 1.1.3 数据库系统阶段 在计算机软件体系中，数据库管理系统 DBMS建立在操作系统之上，程序员可以用 它设计具体的 数据库 ，从层次上看，数据 库管理系统和数据库之间的关系如图 1.3所 示。 图 1.3 软件系统的层次结构 硬件 数 据 库 管 理 系 统 他 其 件 软 撑 支 各 个 数 据 库 他 其 件 软 用 应 系 操 作 统 和 应 用 系 统 所以，数据库管理系统 DBMS和数据 库 DB是两个不同层次的概念。 数据库应用系统则是以数据库为基 础和核心的计算机应用系统，是利用 DBMS提供的编程语言或其他独立的编 程语言开发的。 在数据库管理系统的支持下，数据与 程序的关系如图 1.4所示。 数据库管理系统 应用程序 1 应用程序 2 应用程序 N 数据库 图 1.4 应用程序、 DBMS和数据库的关 系 数据库管理系统的主要特点有： 采用数据模型表示复杂的数据结构。 实现数据共享，减少数据冗余 有较高的数据独立性 这是数据库系统的一个最基本的优点 . 其中 ,数据的独立性又分为 物理独立性 和 逻辑 独立性 两个方面 . 这两方面为我们 提供了数据安全性、完整 性等控制功能和数据的并发控制功能。 1.1.4 分布式数据库系统阶段 分布式数据库系统是数据库技术和 计算机网络技术紧密结合的产物 . 1.2 数据库系统的组成 1.2.1 数据库系统的组成 数据库系统（ DataBase System： DBS）由以下六部 分组成： 硬件系统 系统软件 数据库集合 数据库应用系统 数据库管理员 用户 1.2.2 DBMS的三级模式 为了提高数据库的逻辑独立性和物 理独立性，将数据库模式定义为三级： 外模式、概念模式 和 内模式 。 对于这三种模式书上有具体的介绍 ,在这里 我们要特意提出的是 :三级模式之间的关 系。 数据库系统的三级模式结构如图 1.6所示。 外模式 1 外模式 N 概念模式 内模式 外模式到概 念模式的映 射 概念模式到 内模式的映 射 物理数据库 应用 程序 A 应用 程序 B 应用 程序 M 图 1.6 数据库系统的三级模式结构 所以， 数据库管理系统 DBMS的中 心任务，就是管理数据库系统的三级模 式，并完成它们之间的模式转换 。 1.2.3 DBMS的主要功能 DBMS应该提供了 数据库的定义功能、 数据操纵功能、数据库运行控制功能和 数据字典等功能。 1.3 两级数据模型 1.3.1 三个 “ 世界 ” 将现实世界的事物及其联系转化为计算 机及数据库所允许的形式的过程 ， 一般要 经过三个阶段 ， 或者说 ， 要通过三个 “ 世 界 ” 。 如图： 由图示我们可以看出三个 “ 世界 ” 之间的关系 现实世 界 事物及联 系 信息世 界 概念模型 数据世 界 数据模型 抽象 数据表示 图 1.7 三个“世界”之间的关系 1.3.2 概念模型 建立概念模型，需要了解以下几个术语 实体（ Entity）。 联系（ Relationship） 属性（ Attribute） 关键字（ Key） 1.3.3 E-R模型 E-R模型简称 E-R图 ，它描述概念世界的有力 工具。 E-R图是 P.P.S.Chen于 1976年提出的。在 E-R图中，用矩形框表示实体集，菱形框表示 联系，椭圆形框表示属性。 例如，考察学生和考试成绩所组成的系统。 学生有学号、姓名等属性，学生和他取得各门 课的成绩之间是一对多联系，联系方式是考试， 而成绩实体又包括学号（唯一标识是哪个学生 的成绩）、科目、成绩等属性。可以用图 1.8表 示该系统的概念模型。 图 1.8 学生与考试成绩实体的 E-R 图 学生 成绩 考试 1 m 学 号 姓 名 性 别 学 号 科 目 成 绩 再比如，一个学生可以选修多门课程，一门课程可 以由多名学生选修。学生和课程之间是多对多联系， 如图 1.9所示。 图 1.9 学生与课程实体的 E-R图 学生 课程 选修 m n 学 号 姓名 性别 课程号 名 称 学 时 当涉及到三个或三个以上的实体发生联系时，应仔细分析它们之间的联 系。例如，一个供应商可以给多个项目供应多种材料，每个项目可以由 多个供应商供货，每种材料也可由不同的供应商提供。因此，供应商、 项目、材料实体之间存在着多对多联系，如图 1.10所示。 图 1.10 供应商、项目、材料实体的 E-R图 供应商 业 项目 供应 m n 数量 材料 p 1.3.5 数据模型 数据模型由数据结构、数据操作和数据约 束三部分组成。 1、数据结构 数据结构是所研究的实体类型的集合。设 2、数据操作 数据操作是对数据库中各实体的实例允许执行 操作的集合， 3、数据约束 数据约束是完整性规则的集合。 1.3.6 数据模型的分类 一般来说，数据模型有四种类型： 层次模 型、网状模型、关系模型 和 面向对象模 型 。 用树型结构表示实体及其之间联系 的模型称为层次模型。如图 1.15 用网状结构表示实体及其之间联系的模 型称为网状模型。如图 1.16 图 1.15 层次模型 A B C D E F G 图 1.16 网状模型 A B D C E 利用面向对象理论建立的数据模型，就是 面向对象模型。 面向对象的 DBMS既能支持传统数据库应 用，也能支持非传统领域的应用，包括 CAD （计算机辅助设计） /CAM（计算机辅助制 造）、 OA（办公自动化）以及图形、图像等 多媒体领域。面向对象的 DBMS仍处于继续发 展中，并和关系型 DBMS相互融合。现有的主 流关系型 DBMS产品，都在逐步向对象 -关系型 DBMS发展。 返回主目录