《数据库结构》PPT课件

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,大学计算机基础,计算机科学概论,*,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,大学计算机基础,计算机科学概论,*,大学计算机基础,计算机科学概论,赵 欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 编著,第三部分 数据组织,第,9,章 数据库概述,大学计算机基础,计算机科学概论,9.1,数据库管理系统,9.2,文件结构,9.3,小结,本章内容提要,3,大学计算机基础,计算机科学概论,4,大学计算机基础,计算机科学概论,9.1,数据库管理系统,9.1.1,数据库管理系统概述,数据库：存储在一台或多台计算机上信息的集合。,数据库管理系统：,（,1,）定义：是一个软件系统，用来创建和维护用户数据库，并为其提供控制性访问。,（,2,）特点：,提供了在数据库中创建、更新、存储及检索数据的一个系统的方法。,数据共享。,为控制数据访问、增强数据完整性、管理并发控制和恢复数据提供了便利。,例，大学可以用数据库管理系统保存学生的记录，提供学生成绩查询服务；,大型图书馆利用数据库系统保存藏书清单和借,/,还书记录，提供主题、作者和题目等多种类型的索引；,所有航空公司都利用数据库系统管理航班和提供订票服务。,5,大学计算机基础,计算机科学概论,9.1,数据库管理系统,9.1.2,数据库模式,（,1,）物理层：最低层次的抽象。描述数据在数据库内部的表示方式。,（,2,）逻辑层：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。描述数据库中存储什么数据以及这些数据间存在什么关系。,（,3,）视图层：最高层次的抽象。是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。,6,大学计算机基础,计算机科学概论,9.1,数据库管理系统,9.1.3,数据模型,1,层次模型,层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，层次数据库系统采用层次模型作为数据的组织方式。,层次数据库系统的典型代表是,IBM,公司的,IMS,数据库管理系统,。,图,9.2,层次模型,7,大学计算机基础,计算机科学概论,9.1,数据库管理系统,9.1.3,数据模型,2,网状模型,层次模型不能直接表示非树形结构，网状模型可以克服这一缺陷，网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式。,网状数据模型的典型代表是,DBTG,系统。,图,9.3,网状模型,8,大学计算机基础,计算机科学概论,9.1,数据库管理系统,3,关系模型,关系数据库系统采用模型作为数据的组织方式，关系模型中，数据组织采用二维表，表是记录的集合，记录是域的集合，数据库表的每个域都包括一个数值，表中的每个记录都包含相同的域。,目前最流行的数据库，如,Oracle,、,SQL Server,都采用这种模型。,图,9.4,关系模型,9,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,图,9.5,图书表,10,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.1,关系数据库的设计,E-R,图用图形化的形式给出了记录型、属性和关系。,图,9.6,图书借阅系统的一个,E-R,图,11,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.1,关系数据库的设计,构建关系模型下的数据库，其核心是设计组成数据库的关系。但其中仍有许多微妙的地方会导致设计者的错误,.,图,9.7,图书表,例：在图,9.7,中存在的问题：,（,1,）插入异常：假如没有书是旧书，则,0.20,的日罚金数额信息就难以插入。,（,2,）删除异常：假如仅有,摄影基础,是新书，若将它删除，则有关新书的日罚金数额信息也随之删除了。,（,3,）数据冗余：图书很多，却只有新书与否两种类型，每一种的日罚金数额反复存储多次。,（,4,）更新异常：如果将新书,摄影基础,的日罚金数额调为,0.40,，则需要找到每本新图书，逐一修改，否则这个数据就会不一致。,12,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.1,关系数据库的设计,原因,:,数据间的数据依赖存在某些不好的性质。,解决方法：关系的规范化校验。,表,9.15,种范式的简单定义与标准,13,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.2,关系的操作,1,选择,选择操作是一种一元操作，它应用于一个关系，所产生的新关系的元组（行）是原关系中元组的一个子集。选择操作根据操作要求从原关系中选择部分元组，组成一个新的关系，其属性保持不变。,图,9.9,选择操作,14,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.2,关系的操作,2,、投影,投影操作是一种一元操作，它用于一个关系并产生另外一个关系。新关系中的属性（列）是原关系中属性的子集。投影操作所得到的新关系中的元组属性减少。在这个操作中元组（行）的数量保持不变。,图,9.10,投影操作,15,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.2,关系的操作,3,、连接,连接操作是一种二元操作，它基于共有的属性把两个关系组合起来。,图,9.11,连接操作,16,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.2,关系的操作,4,、插入,插入操作是一种一元操作，其操作的主要作用是在表中插入一个新的元组。,图,9.12,插入操作,17,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.2,关系的操作,5,、删除,删除操作是一元操作，它根据要求删去表中相应的元组。,图,9.13,删除操作,18,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.2,关系的操作,6,、更新,更新操作是一种一元操作，它应用于一个关系，用来更新元组中的部分属性值。,图,9.14,更新操作,19,大学计算机基础,计算机科学概论,9.2,关系数据库,9.2.3,结构化查询语言,结构化查询语言（,SQL,）是美国国家标准协会（,ANSI,）和国际标准组织（,ISO,）用于关系数据库的标准化语言。,这是一种描述性的语言，使用者只需声明它，而不需要编写详细的程序，,SQL,于,1979,年首次被,Oracle,公司实现。,SQL,语言结构简洁，功能强大，简单易学。,Oracle,、,Sybase,、,Informix,、,SQL Server,、,PowerBuilder,数据库开发系统等都支持,SQL,语言作为查询语言。,SQL,包含数据查询语言（,DQL,），数据操纵语言（,DML,），数据定义语言（,DDL,），数据控制语言（,DCL,）,4,个部分。,9.2,关系数据库,9.2.3,结构化查询语言,书名,出版日期,Windows XP,简明教程,2002/1,Windows XP,简明教程,2002/4,Windows 2000,教程,2000/8,例：查找清华大学出版社出版的图书名称及出版日期，可使用,SQL,语句：,select book_name,book._date,from books,where publishing_company=,清华大学,21,大学计算机基础,计算机科学概论,9.3,数据库应用,9.3.1,决策支持系统,使用多种数据源的数据，以便在数据分析和数据挖掘的基础上，更好地进行决策支持。,（,1,）数据分析。提出了一些,SQL,的扩展，有一些数据分析程序包与数据库有接口，允许大量数据存储在数据库中，并有效地进行检索以便分析。,（,2,）数据挖掘。数据挖掘试图自动从数据中发现统计规则和模式。分类与关联规则是两类重要的数据挖掘问题。,（,3,）数据仓库。数据仓库是从多数据源收集来的信息的仓储，提供给用户一个统一的数据接口，为用户更快更方便查询所需要的信息，提供决策支持。,22,大学计算机基础,计算机科学概论,9.3,数据库应用,9.3.2,空间数据库,描述一维、二维和三维空间对象的数据为空间数据，其主要具有三个特点：,（,1,）需要处理的数据量大；,（,2,）需要空间和非空间两类数据；,（,3,）需要记录空间对象随时间而演变的历史数据。,典型应用：,GIS,23,大学计算机基础,计算机科学概论,9.3,数据库应用,9.3.3,多媒体数据库,多媒体数据：,文本数据、声音数据、图形数据、图像数据、视频数据。,多媒体数据库特点：,数据量巨大且媒体之间量的差异也极大，从而影响数据库的组织和存储方法。,媒体种类的增多影响了数据处理的困难,数据库的多解查询。,用户接口的支持。,多媒体信息的分布对多媒体数据库体系带来了巨大的影响。,传统的事务一般都是短小精悍，在多媒体数据库管理系统中也应尽可能采用短事务。,服务质量的要求。,多媒体数据管理还有考虑版本控制的问题。,24,大学计算机基础,计算机科学概论,9.3,数据库应用,9.3.4,移动数据库,移动数据库是指支持移动计算环境的分布式数据库，通常应用在诸如掌上电脑、,PDA,、车载设备、移动电话等嵌入型设备中。主要特性,微小内核结构,对标准,SQL,的支持,事务管理功能,完善的数据同步机制,支持多种连接协议,完备的数据库管理功能,支持多种嵌入型操作系统,25,大学计算机基础,计算机科学概论,9.3,数据库应用,9.3.5,信息检索系统,信息检索系统可进行信息资料的收集、标引、分析、组织、存储、检索和传播等工作,。,信息检索技术的热点：,智能检索或知识检索,知识挖掘,异构信息整合检索和全息检索,26,大学计算机基础,计算机科学概论,9.3,数据库应用,9.3.6,分布式信息系统,分布式系统是独立计算机的集合体，包含各种各样的应用程序、它们的基本支持软件、它们借以运行的硬件以及连接分布式硬件的通信链路。,最常见的分布式系统是联网的客户,/,服务器系统。,特性,:,1,、资源共享,2,、多节点,3,、并行性,4,、异构性,5,、多种协议,6,、容错,7,、安全性,8,、消息传送,9,、开放性,10,、分散控制,27,大学计算机基础,计算机科学概论,8.3,小结,数据库程序是一个帮助人们减轻繁重数据符合的数据管理器。数据库可用来存储、组织、检索和管理数据。,本章主要内容包括：,（,1,）数据库就是存储在一台或多台计算机上信息的集合。数据库技术是数据结构与文件结构知识的综合与发展，它作为信息系统的核心技术与基础平台，是计算机科学的重要分支之一。,（,2,）数据库设计者一般使用如实体关系表、数据结构表等来表示数据模型。两个实体之间存在的对应关系，有,3,种可能的联系：一对一、一对多和多对多。有,3,种主要的数据模型分别采用不同的方式来表示实体之间的关系，即层次模型、网状模型、关系模型。目前公司和个人在微机上使用的数据库大多是关系数据库模型。,28,大学计算机基础,计算机科学概论,8.3,小结,（,3,）构建关系模型下的数据库，其核心是设计组成数据库的关系。包含冗余数据的关系表在使用中有许多问题，其根源是在一个关系中包含了多个概念实体模型。解决的方法是将其恰当分解为多个关系。对于设计关系数据库来说，在决定了每个实体的初始属性后，下一步是选择每个表的主关键字、索引和外部关键字等。设计好新的关系数据库后，接下来应该使用规范化原则校验设计中的不规范之处，包括第一范式、第二范式、第三范式、,BC,范式、第四范式和第五范式等。大多数数据库的设计要完成前,3,种基本的校验。在关系数据库中，我们可以定义一些操作来通知已知的关系创建新的关系。结构化查询语言（,SQL,）是美国国家标准协会（,ANSI,）和国际标准组织（,ISO,）用于关系数据库的标准化语言。这是一种描述性（不是过程化）的语言，,SQL,中常用语句是选择语句。,（,4,）介绍了几个新的数据库应用领域：决策支持系统（数据分析、数据挖掘和数据仓库工程）、空间数据库（,CAD,数据库、地理数据库）、多媒体数据库、移动数据库、信息检索系统和分布式信息系统。,