第一章数据库概论

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,SQL2000 SERVER,授课教师：倪伟（讲师）,授课班级：,11,物流信息技术,第一章 数据库概论,1.1,数据库系统概述,1.2,数据库的由来和发展,1.3,数据描述,1.4,数据抽象级别,1.5,数据库管理系统,1.6,数据库系统,1.1.1,数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统,1.,数据（,Data,）：描述事物的符号记录。,（李明，男，,21,，,1991,，江苏，会计系，,2012,）,2.,数据库（,DataBase,，,DB,）,数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。,3.,数据库管理系统（,DataBase Management System,，,DBMS,）,数据库管理系统是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能如下：,1.,数据定义功能,2.,数据操纵功能,3.,数据库的运行功能,4.,数据库系统,（,DataBase,System,，,DBS,）,数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库管理员（,DataBase,Administrator,，,DBA,）。,用户,用户,用户,应用系统,应用开发工具,数据库管理系统,操作系统,数据库,数据库管理员,数据库系统组成,1.2,数据库的由来和发展,1.2.1,人工管理阶段（,20,世纪,50,年代）,特点：,数据不保存,应用程序管理数据,数据不共享,数据不具有独立性,应用程序,1,数据集,1,应用程序,2,数据集,2,应用程序,n,数据集,n,人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系,1.2.2,文件系统阶段,（,20,世纪,50,年代后期到,60,年代中期）,特点：,数据可以长期保存,有文件系统管理数据,数据共享性差，冗余度大,数据独立性差,1.2.3,数据库阶段（,20,世纪,60,年代中后期开始）,特点：,采用数据模型表示复杂的数据结构,有较高的数据独立性,数据库系统为用户提供了方便的用户接口,增加了系统的灵活性,数据库系统提供,4,方面数据控制功能：,数据库的恢复、数据库的并发控制、数据的完整性、数据的安全性。,数据结构化,数据结构化,是数据库与文件系统的根本区别,每个记录的前八项是人和学生必须具有的基本信息。而后两项信息量变化较大，如果采用等长记录形式存储学生数据，为了建立完整的学生档案文件，每个学生记录的长度必须等于信息量最多的记录的长度，因而会浪费大量的存储空间。,学号,姓名,性别,系别,年龄,政治面貌,家庭出身,籍贯,家庭成员,奖惩情况,学生记录格式,主记录,详细记录,李义山,父子,张玉,母子,李义山,父子,李义山,父子,张玉,母子,李义山,父子,100201,李军,男,计算机,19,共青团员,工人,江苏无锡,2011,一等奖学金,2011,吴玉章奖学金,李平,兄弟,家庭成员记录,奖惩情况记录,主记录,详细记录,数据库管理系统,DBMS,数据库,应用程序,1,应用程序,n,程序和数据间的联系,输入,程序,输出,文件系统阶段信息处理的传统方式,数据库,查询处理程序,报表生成程序,应用程序,应用程序,输入,输出,输入,输出,要求,报表,联机终端,数据库方式,1.3,数据描述,从事物的特性到计算机中的具体标示，数据描述经理了三个阶段：概念设计、逻辑设计和物理设计。,现实世界,信息世界,数据世界,具体的客观事,物、事物性质,信息结构：概念,模型实体、实体属性,DBMS,支持的数据模型,记录、数据项,抽象化,数字化,1.3.1,概念设计中的数据描述,数据库的概念设计是根据用户的需求设计数据库的概念结构，它以规范的形式，表达了对用户需求所涉及事物的理解。,实体：客观存在、可以相互区别的事物。,实体集：性质相同的同类实体的集合。,属性：实体有很多特性，一个特性称为一个属性。每一个属性有一个值域。,实体标示符：能唯一标书实体的属性或属性集。,1.3.2,逻辑设计中的数据描述,数据库的逻辑设计是根据概念设计的结果设计数据库的逻辑结构。,字段：标记实体属性的命名单位称为字段或数据项,记录：字段的有序集合,文件：同一类记录的集合,关键码：能唯一标示文件中每一条记录的字段或字段集,学号,姓名,性别,系别,年龄,政治面貌,家庭出身,籍贯,家庭成员,奖惩情况,概念设计,逻辑设计,实体,记录,属性,字段或数据项,实体集,文件,实体标示符,关键码,术语的对应关系,1.3.4,数据联系的描述,联系：是实体间的相互联系，与一个联系有关的实体集个数称为联系的元数。,二元联系的三种类型：,一对一联系,一对多联系,多对多联系,座位,乘客,车间,工人,学生,课程,1:1,M:N,飞机,驾驶员,航行班次,零件,1,M,N,N,M,乘车,工作,学习,1:N,1.4,数据抽象的级别,1.4.1,数据抽象的过程,从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象的过程。,数据抽象级别,定义了四种模型：概念模型、逻辑模型、外部模型、内部模型。,表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型,称为概念模型。,表达计算机实现观点的数据全局逻辑结构模型,称为逻辑模型。,表达用户使用观点的数据全局逻辑结构模型,称为外部模型。,表达数据物理结构的模型,称为内部模型,数据抽象的过程：,根据用户需求，设计数据库的概念模型,根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型,根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，给程序员使用,数据库实现时，要根据逻辑模型设计其内部模型。,用户,1,需求,用户,2,需求,用户,3,需求,概念模型,逻辑模型,外部模型,2,外部模型,1,外部模型,3,内部模型,DB,综合,转换,映像,映像,1.4.2,概念模型,四种模型中，概念模型的抽象级别最高。,特点：,概念模型表达了数据的整体逻辑结构，它是系统用户对整个应用项目设计的数据的全面描述,概念模型是从用户需求的观点出发，对数据建模,概念模型独立于硬件和软件,概念模型是数据库设计人员与用户之间进行交流的工具,仓库,仓库号,面积,电话号,职工,职工号,姓名,年龄,职称,项目,项目号,预算,开工日期,零件,零件号,名称,规格,单价,描述,供应商,供应商号,姓名,地址,电话号,帐号,供应商,项目,零件,仓库,职工,供应,存储,领导,工作,1.4.3,逻辑模型,选定,DBMS,软件后，就要将概念模型按照选定的,DBMS,特点转换成逻辑模型,特点：,逻辑模型表达了,DB,的整体逻辑结构，它是设计人员对整个应用项目数据库的全面描述。,逻辑模型是从数据库实现的观点出发对数据建模。,逻辑模型独立于硬件，依赖于软件（,DBMS,）,逻辑模型是数据库设计人员与应用程序员之间进行交流的工具。,常用的数据模型,层次模型,网状模型,关系模型,面向对象模型,1.,层次模型,用树状结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型。树中的结点是记录类型，每个非根结点有且只有一个父结点。上一层记录类型和下一层记录类型之间的联系是,1,：,N,联系。,课程,成绩,教师,学生,课程（课程号,#,，课程名）,成绩（学号,#,，课程号,#,，分数）,学生（学号,#,，学生名，年龄，性别）,教师（工号,#,，课程号,#,，姓名，职称）,C4,，,C+,C3,，,OS,C2,，,DB,C1,，,C,S2,，,C1,，,85,S1,，,C1,，,80,S1,，,WANG,，,20,，,M,S2,，,LIU,，,18,，,F,T2,，,C1,，,SHI,，教授,层次模型的特点是记录见的联系通过指针来实现，查询效率较高。用户和设计者面对的是逻辑数据而不是物理数据，用户不必花费大量精力考虑数据的物理细节。逻辑数据与物理数据之间的转换由,DBMS,完成。,缺点：只能表示,1,：,N,联系，如果需要表示,M,：,N,联系比较复杂，不易掌握。由于层次顺序的严格和复杂，引起数据的查询和更新操作很复杂，应用程序的编写也比较复杂。,1968,年，美国,IBM,公司推出的,IMS,系统是典型的层次模型系统，,20,世纪,70,年代在商业上得到了广泛应用。,2.,网状模型,用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为网状模型,有向图的结点是记录类型，箭头表示从箭尾的记录类型到箭头的记录类型的联系是,1,：,N,联系,M,：,N,联系用两个,1,：,N,联系实现,课程,成绩,教师,学生,课程（课程号,#,，课程名）,成绩（学号,#,，课程号,#,，分数）,学生（学号,#,，学生名，年龄，性别）,教师（工号,#,，课程号,#,，姓名，职称）,课程,成绩,教师,学生,M,：,N,1,：,N,1,：,N,C1,C3,C2,C4,S1,S2,S3,S4,S1,C1,80,S1,C2,60,S1,C3,70,S2,C1,85,S2,C2,75,S4,C4,90,