第1章-数据库系统概述课件

课程安排：总学时：90学时，30次课其中，讲课学时54，实验学时36实验课：从教材第6章(SQL Server2005基础)开始1考核：期末成绩=出勤(5%)+平时成绩(25%)+期中测验成绩(10%)+期末测验成绩(60%)2数据库原理与应用数据库原理与应用SQL Server第第1章章 数据库系统概述数据库系统概述34第第1章章 数据库系统概述数据库系统概述 数据库技术是从数据库技术是从20世纪世纪60年代末年代末开始逐步发展起来的开始逐步发展起来的计算机软件技术，它的产生，推动了计算机在各行各业数计算机软件技术，它的产生，推动了计算机在各行各业数据处理中的应用。据处理中的应用。数据库技术所研究的问题如何数据库技术所研究的问题如何科学地组织和存科学地组织和存储数据储数据，在数据库系统中减少数据存储冗余、实，在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享，以及如何保障数据安全、有效地获现数据共享，以及如何保障数据安全、有效地获取和处理数据。取和处理数据。5本章主要内容1.数据库技术的发展历史数据库技术的发展历史2.数据库与数据库系统数据库与数据库系统3.数据库的体系结构数据库的体系结构61.1 数据库技术的发展历史数据库技术的发展历史数据库技术产生于数据库技术产生于20世纪世纪60年代末期，是计算机年代末期，是计算机进行进行数据管理数据管理的技术。的技术。数据库系统的核心任务是数据库系统的核心任务是数据管理数据管理。数据库技术是一门研究如何存储、使用和管理数据的数据库技术是一门研究如何存储、使用和管理数据的技术，是计算机数据管理技术的最新发展阶段。技术，是计算机数据管理技术的最新发展阶段。数据库应用涉及数据库应用涉及数据、信息、数据处理和数据管理数据、信息、数据处理和数据管理等等基本概念。基本概念。7数据、信息、数据处理和数据管理1数据和信息 在实际应用中，有在实际应用中，有三种基本形式的数据三种基本形式的数据：1、可以参与数值运算的数值型数据，如表示成绩、工资的数据；、可以参与数值运算的数值型数据，如表示成绩、工资的数据；2、由字符组成，不能参与运算的字符型数据，如表示姓名、职称的数据。、由字符组成，不能参与运算的字符型数据，如表示姓名、职称的数据。3、还有图形、图像、声音等多媒体数据，如照片、商品的商标等。、还有图形、图像、声音等多媒体数据，如照片、商品的商标等。数据：数据是人们用于记录事物情况的物理符号。信息：信息是数据中所包含的意义。通俗地讲，信息是经过加工处理并对人类社会实践和生产活动产生决策影响的数据。数据与信息既有区别，又有联系。数据是表示信息的，但并非任何数据都能表示信息，信息只是加工处理后的数据，是数据所表达的内容。例如，王雪峰的基本工资是例如，王雪峰的基本工资是13501350元，职称是教授，元，职称是教授，这里的这里的“王雪峰王雪峰”、“1350”1350”、“教授教授”就是数据。就是数据。例如：一个城市的天气预报情况就是一条信息，而描述该信息的数据例如：一个城市的天气预报情况就是一条信息，而描述该信息的数据形式可以是文字、图像或声音。形式可以是文字、图像或声音。82数据处理和数据管理数据处理（data process）：基本含义是从已知的数据出发，推导出新的数据，新的数据表示了新的信息，新的信息又可以作为已知数据进行进一步的处理。所以，把对数据进行收集、组织、存储、加工、抽取和传播等一系列活动的综合成为数据处理，其目的是从大量的原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息。例如：全体考生各门课程的成绩记录了考生的考试情况，属于原始例如：全体考生各门课程的成绩记录了考生的考试情况，属于原始的数据，对考试成绩进行分析和处理，如按照成绩从高到低顺序排列，的数据，对考试成绩进行分析和处理，如按照成绩从高到低顺序排列，统计各分数段的人数，进而可以根据招生人数确定录取分数线。统计各分数段的人数，进而可以根据招生人数确定录取分数线。数据、信息、数据处理和数据管理数据管理：是指对数据的收集、组织、存储、检索和维护等操作，是数据处理的基本环节。目的在于提高数据的独立性、共享性、完整性和安全性，降低数据的冗余度。92024/7/810数据库技术的发展历史n1.1.2 数据库技术的三个发展阶段数据库技术的三个发展阶段 1.人工管理阶段人工管理阶段 2.文件系统阶段文件系统阶段 3.数据库系统阶段数据库系统阶段102024/7/811数据库技术的发展历史1.人工管理阶段人工管理阶段(20世纪50年代)程序与数据是一个整体，一个程序中的数据无法被其他程序与数据是一个整体，一个程序中的数据无法被其他程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据。程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据。特点特点:程序之间不能共享数据；程序之间不能共享数据；程序复杂；程序复杂；数据量小且无法长期保存；数据量小且无法长期保存；人工重复输入数据数据不保存。人工重复输入数据数据不保存。112024/7/812人事管理应用程序人事管理应用程序教师信息数据组教师信息数据组学生管理应用程序学生管理应用程序学生信息数据组学生信息数据组教务管理应用程序教务管理应用程序课程信息数据组课程信息数据组学生部门学生部门教务部门教务部门人事部门人事部门应用程序和数据的依赖关系应用程序和数据的依赖关系人工管理阶段人工管理阶段 图例图例人工管理阶段 图例122024/7/813数据库技术的发展历史2.文件管理阶段文件管理阶段(20世纪50年代后期20世纪60年代中期)计算机的硬件有了磁盘等直接存储设备，而且软件有了操作系统和专门用于数据管理的文件系统。在文件系统阶段，程序与数据可以分别独立存放，数据可以组成数据文件。文件管理系统如下图所示：132024/7/814数据库技术的发展历史2.文件管理阶段文件管理阶段(20世纪50年代后期20世纪60年代中期)计算机计算机外存储器外存储器有了磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件有了磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件有了操作系统和文件系统；程序通过有了操作系统和文件系统；程序通过数据文件数据文件访问数据。访问数据。外存储器数据输入程序数据输入程序数据文件数据文件142024/7/815外存储器查询程序查询程序王强王强长沙市五一路长沙市五一路10号号130024查询程序查询程序例如：例如：数据查询与报表数据查询与报表数据库技术的发展历史n2.文件管理阶段文件管理阶段(20世纪50年代后期20世纪60年代中期)n计算机计算机外存储器外存储器有了磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件有了磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件有了操作系统和文件系统；程序通过有了操作系统和文件系统；程序通过数据文件数据文件访问数据。访问数据。152024/7/816特点特点:多个程序共享数据；易于长期保存数据；程多个程序共享数据；易于长期保存数据；程序代码有所简化；数据冗余（重复）度较大；程序对序代码有所简化；数据冗余（重复）度较大；程序对数据依赖性较强；人员专业性较强。数据依赖性较强；人员专业性较强。162024/7/817学生部门学生部门教务部门教务部门人事部门人事部门文件系统文件系统教师数据文件教师数据文件学生数据文件学生数据文件课程数据文件课程数据文件人事管理应用程序人事管理应用程序学生管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序教务管理应用程序应用程序和数据文件的关系应用程序和数据文件的关系2.文件管理阶段文件管理阶段172024/7/818数据库技术的发展历史3数据库管理阶段数据库管理阶段(20世纪世纪60年代末期年代末期)数据库系统阶段数据库技术的目标主要是解决数据独立性问题，即克服数据库系统阶段数据库技术的目标主要是解决数据独立性问题，即克服程序与数据文件的相互依赖，力争数据独立，同时还需要尽量解决数据冗余、程序与数据文件的相互依赖，力争数据独立，同时还需要尽量解决数据冗余、数据安全性、数据完整性等问题，因此，出现了统一管理数据的专门软件系数据安全性、数据完整性等问题，因此，出现了统一管理数据的专门软件系统统数据库管理系统。如下图所示：数据库管理系统。如下图所示：特点：特点：数据真正实现了结构化数据真正实现了结构化 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，易扩充数据独立性高数据独立性高 数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制182024/7/819外存储器此阶段将此阶段将数据集中存储数据集中存储在一台计算机上，进行统一在一台计算机上，进行统一组织和管理。组织和管理。数据库3数据库管理阶段192024/7/820特点特点：数据结构化数据结构化并与程序分离；并与程序分离；数据集中式数据集中式管理，管理，高度共享高度共享；数据冗余度小，具有数据一致性和完整性控；数据冗余度小，具有数据一致性和完整性控制规则。制规则。外存储器3数据库管理阶段202024/7/821学生部门学生部门教务部门教务部门人事部门人事部门学校学校数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统人事管理应用程序人事管理应用程序学生管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序教务管理应用程序应用程序和数据库的关系应用程序和数据库的关系3数据库管理阶段21本章主要内容1.数据库技术的发展历史数据库技术的发展历史2.数据库与数据库系统数据库与数据库系统3.数据库的体系结构数据库的体系结构222024/7/8231.2 数据库和数据库系统n数据库（数据库（DB-Data Base）数据库就是存放数据的仓库，数据库就是存放数据的仓库，指长期存储在计算机内指长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合，即在计算机系统中按一定的有组织的、可共享的数据集合，即在计算机系统中按一定的数据模型组织、存储和使用的相关联的数据集合。数据模型组织、存储和使用的相关联的数据集合。数据库中的数据是以文件的形式存储在存储介质上。数据库中的数据是以文件的形式存储在存储介质上。硬件硬件存放数据存放数据库的介质库的介质常见数据库文件扩展名：常见数据库文件扩展名：MDF-SQL ServerMDF-SQL Server；MDB-AccessMDB-Access；DBC-VFPDBC-VFP（Visual FoxProVisual FoxPro）232024/7/824数据库和数据库系统n数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统数据库系统(Database System，DBS)是一个计算机应用系是一个计算机应用系统。它是把有关计算机硬件、软件、数据和人员组合起来为统。它是把有关计算机硬件、软件、数据和人员组合起来为用户提供信息服务的系统。用户提供信息服务的系统。数据库系统是由计算机系统、数据库及其描述机构、数数据库系统是由计算机系统、数据库及其描述机构、数据库管理系统和有关人员组成的具有高度组织性的总体。据库管理系统和有关人员组成的具有高度组织性的总体。应用程序应用程序数据库数据库管理员管理员开发工具开发工具数据库数据库管理管理系统系统操作系统操作系统数据库数据库242024/7/825数据库系统的简单结构数据库系统的简单结构应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数数据据库库管管理理系统系统（DBMS）数数据据库库管管理理员（员（DBA）数据库数据库基础基础252024/7/826相关相关人员人员DBMSOSOS硬件硬件数据库系统的组成数据库系统的组成1 1、数据库、数据库：是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存储介质上。是数据的汇集，它以一定的组织形式存于存储介质上。2 2、DBMSDBMS：是是管管理理数数据据库库的的系系统统软软件件，它它实实现现数数据据库库系系统统的的各各种种功功能能。是是数数据据库库系系统统的的核核心。心。数据库管理系统是一个操作和管理数据库的大型软件，由一组计算机程序构成。它是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，能够对数据库进行有效的管理，包括建立和维护数据库，接受和完成用户访问数据库的各种要求，同时还要考虑安全性、完整性、并发控制、故障恢复等。目前，数据库市场上有很多数据库管理系统产品，例如，目前，数据库市场上有很多数据库管理系统产品，例如，OracleOracle、SybaseSybase、IBM DB2IBM DB2、Microsoft SQL ServerMicrosoft SQL Server等。等。数数据据库库用用应应系系统统262024/7/827相关相关人员人员DBMSOSOS硬件硬件数据库系统的组成数据库系统的组成3 3、数据库用户、数据库用户（1）终端用户：终端用户是数据库的使用者，通过应用程序与数据库进行交互。n（2）应用程序员：应用程序员负责分析、设计、开发、维护数据库系统中各类应用程序，数据库系统一般需要一个以上的应用程序员在开发周期内完成数据库结构设计、应用程序开发等任务。n（3）DBA：数据库管理员是高级用户，其职能是对管理、监督、维护数据库系统的正常运行，负责全面管理和控制数据库系统。4 4、数据库应用系统、数据库应用系统(DateBase Application System,DBAS)(DateBase Application System,DBAS)凡使用数据库技术管理其数据的系统都称为数据库应用系统。数数据据库库用用应应系系统统272024/7/828数据库系统的功能n数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，数据库管理系统是数据库系统的核心软件，一般说来，其功能主要包括以下其功能主要包括以下5个方面。个方面。(1)数据定义和操纵功能数据定义和操纵功能(2)数据库运行控制功能数据库运行控制功能完整性控制、安全性控制、数据恢复、并发控制完整性控制、安全性控制、数据恢复、并发控制(3)数据库的组织、存储和管理数据库的组织、存储和管理(4)建立和维护数据库建立和维护数据库(5)数据通信接口数据通信接口282024/7/829数据库系统的优点n数据库系统的优点数据库系统的优点数据共享数据共享减少数据冗余减少数据冗余 具有较高的数据独立性具有较高的数据独立性增强了数据安全性和完整性保护增强了数据安全性和完整性保护 29本章主要内容1.数据库技术的发展历史数据库技术的发展历史2.数据库与数据库系统数据库与数据库系统3.数据库的体系结构数据库的体系结构302024/7/8311.3 数据库的体系结构数据库的体系结构n数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构 为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式模式和内模式。根据各类人员与数据库的不同关系，可把视图（根据各类人员与数据库的不同关系，可把视图（所谓视所谓视图是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法）图是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法）分为三分为三种：种：对应于用户的外部视图对应于用户的外部视图对应于应用程序员的概念视图对应于应用程序员的概念视图对应于系统程序员的内部视图对应于系统程序员的内部视图312024/7/8321.3 数据库的体系结构数据库的体系结构外模式外模式模式模式（概念模式或逻辑模式）（概念模式或逻辑模式）内模式内模式322024/7/833三级模式结构的一个具体实例三级模式结构的一个具体实例图书信息图书信息出版社名称出版社名称字符型字符型2020书名书名字符型字符型3030作者姓名作者姓名字符型字符型2020出版日期出版日期日期型日期型作者著书信息作者著书信息作者姓名作者姓名字符型字符型2020书名书名字符型字符型3030出版社出书类型出版社出书类型出版社名称出版社名称字符型字符型2020书名书名字符型字符型3030类型类型字符型字符型1 1作者作者作品作品出版社出版社数据文件数据文件数据文件数据文件数据文件数据文件索引文件索引文件索引文件索引文件索引文件索引文件作者作者作品作品出版社出版社 作者编号作者编号字符型字符型5 5书号书号字符型字符型6 6出版社编号出版社编号字符型字符型5 5 作者姓名作者姓名字符型字符型2020书名书名字符型字符型3030出版社名称出版社名称字符型字符型2020 通信地址通信地址字符型字符型5050类型类型字符型字符型1 1城市城市字符型字符型1010 邮编邮编字符型字符型6 6价格价格货币货币 电话电话字符型字符型1111出版日期出版日期日期型日期型332024/7/8341.3 数据库的体系结构数据库的体系结构n数据库的两级映像 数据库的三级模式结构对数据进行3个级别的抽象。它把数据的具体组织留给DBMS去做，用户只要抽象地处理数据，而不必关系数据在机器中的具体表示方式和存储方式。为了实现这3个抽象级别的联系和转换，即提高数据库系统中的数据独立性，DBMS在这三级模式间提供了两层映像：外模式/模式映像和模式/内模式映像。三级模式通过两层映像来相互转换，从而保证了数据的独立性。n所谓映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。34p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日