《数据库原理》PPT课件

数 据 库 原 理 n 数 据 库 管 理 已 经 成 为 现 代 计 算 平 台 的 核 心 成 分之 一 。n 本 课 程 从 平 台 对 应 用 的 支 持 出 发 ， 讨 论 DB系 统的 基 本 概 念 、 方 法 、 原 理 和 技 术 ， 以 提 高 设 计 、开 发 和 系 统 分 析 能 力 。 (1) 数 据 库 技 术 是 应 数 据 管 理 的 任 务 的 需 要 而 产 生 的 。 数 据 管 理 是 指 如 何 对 数 据 进 行 分 类 、 组 织 、 编 码 、 存 储 、 检 索 和 维 护 ， 它 是 数 据 处 理 的 中 心 问 题 。 (2) 数 据 管 理 经 历 了 三 个 阶 段.人 工 管 理 .文 件 系 统.数 据 库 系 统 第 1章 引 论 1.1 数 据 管 理 的 发 展 数 据 密 集 型 应 用 （ data intensive application）n 数 据 密 集 型 应 用 的 特 点 1.设 及 数 据 量 大 （ TB） ， 一 般 内 存 容 纳 不 下 ， 需 放 在辅 存 ； 2.数 据 为 持 久 数 据 （ persistent data） ； 3.数 据 为 多 个 应 用 程 序 所 共 享 ,MIS、 银 行 、 办 公 系 统 、网 络 数 据 服 务 等 。 数 据 管 理n 文 件 系 统 的 缺 点 1.编 写 应 用 程 序 不 方 便 ; 2.数 据 冗 余 ; 3.文 件 结 构 的 每 一 修 改 将 导 致 应 用 程 序 的 修 改 ， 应 用 程 序 维 护 工 作 量 大 ; 4.文 件 系 统 不 支 持 对 文 件 的 并 发 访 问 ； 5.数 据 的 规 范 化 与 标 准 化 较 难 达 到 。新 书 入 库 读 者 增 删 图 书 出 纳 催 还 通 知书 目 文 件 读 者 文 件 出 借 文 件 数 据 结 构 化 数 据 结 构 化 是 数 据 库 与 文 件 系 统 的 根 本 区 别 。 在 描 述数 据 时 不 仅 要 描 述 数 据 本 身 ， 还 要 描 述 数 据 之 间 的 联 系 。 数 据 与 单 位 （ enterprise） 对 应 ， 看 成 一 个 单 位 的共 享 资 源 ， 由 数 据 库 管 理 系 统 软 件 （ DataBase Management System， 简 称 DBMS） 统 一 管 理 。 数 据 库 系 统 以 统 一 管 理 和 共 享 数 据 为 主 要 特 征数 据 库 系 统 （ database system） DBMS的 发 展n 1964年 ， IDS（ Integrated Data Store） 网 状 ， 通 用电 气 ， Bachman（ 图 灵 奖 ， 1973）n 60年 代 末 ， IMS（ Information Management System）层 次 ， IBMn 1970 Codd提 出 了 关 系 模 型 （ relational data model）（ 图 灵 奖 ， 1981）n 1977 IBM System R和 Berkeley分 校 Ingres运 行 ， 关 系模 型 n 80年 代 ， 商 品 化 关 系 DBMS成 为 主 流 ，DB2,Oracle,Sybase,Informix,MS SQL Server,Access等 数 据 管 理 将 继 续 发 展 ， 应 用 是 动 力 ， 新 的软 硬 件 技 术 是 基 础 ， 数 据 库 是 主 要 形 式 。 DBMS的 主 要 功 能n 提 供 高 级 的 用 户 接 口n 查 询 处 理 和 优 化n 数 据 目 录 管 理n 并 发 控 制n 恢 复 功 能n 完 整 性 约 束 检 查n 访 问 控 制 模 型 ， 特 别 是 具 体 的 实 物 模 型 ， 人 们 并 不 陌 生 。 例如 ， 一 张 地 图 ， 一 组 建 筑 设 计 沙 盘 ， 一 架 精 致 的 航 模 飞机 ， 都 是 具 体 的 模 型 。 一 眼 望 去 ， 就 会 使 人 联 想 到 真 实生 活 中 的 事 物 。 模 型 是 现 实 世 界 特 征 的 模 拟 和 抽 象 。 数据 模 型 (DataModel)也 是 一 种 模 型 ， 它 是 现 实 世 界 数 据特 征 的 抽 象 。 数 据 是 信 息 存 在 的 一 种 形 式 ， 只 有 通 过 解 释 或 处 理才 能 成 为 有 用 的 信 息 。 对 事 物 描 述 的 符 号 记 录 称 为 数 据 。 数 据 库 是 某 个 企 业 、 组 织 或 部 门 所 涉 及 的 数 据 的 综 合 ，它 不 仅 要 反 映 数 据 本 身 的 内 容 ， 而 且 要 反 映 数 据 之 间 的联 系 。 由 于 计 算 机 不 可 能 直 接 处 理 现 实 世 界 中 的 具 体 事物 ， 所 以 人 们 必 须 事 先 把 具 体 事 物 转 换 成 计 算 机 能 够 处理 的 数 据 。 在 数 据 库 中 用 数 据 模 型 这 个 工 具 来 抽 象 、 表示 和 处 理 现 实 世 界 中 的 数 据 和 信 息 。 通 俗 地 讲 数 据 模 型就 是 现 实 世 界 的 模 拟 。 现 有 的 数 据 库 系 统 均 是 基 于 某 种 数 据 模 型 的 。 因 此 ， 了解 数 据 模 型 的 基 本 概 念 是 学 习 数 据 库 的 基 础 。 数 据 模 型 应 满 足 三 方 面 要 求 ：一 是 能 比 较 真 实 地 模 拟 现 实 世 界 ；二 是 容 易 为 人 所 理 解 ；三 是 便 于 在 计 算 机 上 实 现 。 一 种 数 据 模 型 要 很 好 地 满 足 这 三 方 面 的 要 求 在 目 前 还 很困 难 。 在 数 据 库 系 统 中 针 对 不 同 的 使 用 对 象 和应 用 目 的 ， 采 用 不 同 的 数 据 模 型 。 不 同 的 数 据 模 型 实 际 上 是 提 供 给 我 们 模 型 化数 据 和 信 息 的 不 同 工 具 。 数 据 模 型 是 数 据 库 系 统 的 核 心 和 基 础 。 各 种 机器 上 实 现 的 DBMS软 件 都 是 基 于 某 种 数 据 模 型 的 。 为 了 把 现 实 世 界 中 的 具 体 事 物 抽 象 、 组 织 为 某一 DBMS支 持 的 数 据 模 型 ， 人 们 常 常 首 先 将 现 实 世界 抽 象 为 信 息 世 界 ， 然 后 将 信 息 世 界 转 换 为 机 器 世界 。 也 就 是 说 ， 首 先 把 现 实 世 界 中 的 客 观 对 象 抽象 为 某 一 种 信 息 结 构 ， 这 种 信 息 结 构 并 不 依 赖 于具 体 的 计 算 机 系 统 ， 不 是 某 一 个 DBMS支 持 的 数 据模 型 ， 而 是 概 念 级 的 模 型 ； 然 后 再 把 概 念 模 型 转换 为 计 算 机 上 某 一 DBMS支 持 的 数 据 模 型 。 在 数 据 库 中 ， 针 对 不 同 的 使 用 对 象 和 应 用 目的 ， 采 用 多 级 数 据 模 型 ， 一 般 可 分 为 三 级 ：1. 概 念 数 据 模 型 （ 与 DBMS无 关 ） 主 要 用 来 描 述 一 个 单 位 的 概 念 化 结 构 ， 面 向 用户 、 面 向 现 实 世 界 ， 是 一 种 语 义 模 型 ， 常 用 E-R图表 示 ， 接 近 人 的 思 维 ， 容 易 理 解 。2 逻 辑 数 据 模 型 （ 与 DBMS有 关 ） 用 概 念 数 据 模 型 表 示 的 数 据 必 须 转 化 为 逻 辑 数据 模 型 表 示 的 数 据 ， 才 能 在 DBMS中 实 现 ， 因 此 ，逻 辑 模 型 既 要 面 向 用 户 ， 也 要 面 向 实 现 。 3.物 理 数 据 模 型 （ 与 DBMS、 OS硬 件 有 关 ） 它 反 映 数 据 的 存 储 结 构 ， 如 物 理 块 、 指 针 、 索 引等 。 物 理 数 据 模 型 不 但 与 DBMS有 关 ， 还 与 OS和 硬 件有 关 。 什 么 叫 数 据 模 式 ？ 以 一 定 的 数 据 模 型 对 一 个 单 位 的 类 型 、 结 构及 其 相 互 间 的 关 系 所 进 行 的 描 述 。数 据 模 式 有 型 与 值 之 分 ： 型 框 架 值 实 例 例 ： 学 生 记 录 数 据 模 型 和 数 据 模 式 区 别 ：数 据 模 型 是 描 述 现 实 世 界 数 据 的 手 段 、 工 具 。数 据 模 式 是 利 用 这 个 手 段 和 工 具 对 具 体 对 象相 互 间 的 关 系 所 进 行 的 描 述 。 是 关 于 型 的 描 述 。它 与 DBMS和 OS硬 件 无 关 。 数 据 模 式 通 常 分 为 三 级 ：1 概 念 模 式 是 用 逻 辑 数 据 模 型 对 一 个 单 位 的 数 据 的 描 述 。是 一 个 单 位 的 全 局 模 式 ， 是 整 个 数 据 库 的 逻 辑结 构 。2 外 模 式 是 用 逻 辑 数 据 模 型 ， 对 用 户 所 用 到 的 那 部 分数 据 的 描 述 。 它 是 概 念 模 式 的 一 部 分 或 由 前者 推 导 而 来 的 。 （ 这 是 每 一 个 用 户 看 到 的 模 式 。每 一 个 用 户 的 外 模 式 不 一 定 相 同 ， 外 模 式 是 一 种 局 部模 式 ） 3 内 模 式 是 用 物 理 数 据 模 型 对 数 据 的 描 述 。 表 示 数 据库 存 储 结 构 ， 即 物 理 结 构 。 概 念 模 式 、 外 模 式 和 内 模 式 都 存 于 数 据 目 录 中 ,是 数 据 目 录 的 最 基 本 内 容 。 DBMS通 过 数 据 目 录 ,管理 和 访 问 数 据 模 式 。 1.4 数 据 库 应 用2.数 据 库 设 计 典 型 应 用 程 序 数 据 库 技 术 的 发 展 *v 第 一 代 数 据 库 系 统 20世 纪 70年 代 层 次 和 网 状 数 据 库 系 统v 第 二 代 数 据 库 系 统 关 系 数 据 库 系 统v 第 三 代 数 据 库 系 统 面 向 对 象 数 据 模 型 数 据 库 技 术 和 其 他 学 科 内 容 相 结 合 （ 分 布 式 数 据 库 、工 程 数 据 库 、 演 绎 数 据 库 、 知 识 数 据 库 、 时 态 数 据库 、 空 间 数 据 库 ） v Internet时 代 的 数 据 库 技 术 Internet技 术 的 发 展 促 进 新 的 数 据 库 应 用 ，诸 如 支 持 高 层 决 策 的 数 据 仓 库 、 OLAP分 析 、 数据 挖 掘 、 电 子 商 务 等 。 出 现 了 Web信 息 检 索 技 术 与 系 统 、 Web数 据集 成 与 共 享 技 术 与 系 统 、 数 据 流 技 术 与 系 统 等具 有 Internet时 代 特 征 的 数 据 库 技 术 和 数 据 库管 理 系 统 。