第1讲 数据库系统概述 在人们的周围有各种各样的数据库系统在运行。当人们买飞机票、领发工资、查资料、买卖股票时都需要与数据库打交道。 第1讲 数据库系统概述 在人们的周围有各种各样的数据库系统在运行。当人们买飞机票、领发工资、查资料、买卖股票时都需要与数据库打交道。 数据库系统已成为人们提高工作效率和管理水平的重要手段，已成为企业提高竞争力有力武器。 那么，什么是数据库系统？它是如何构成如何工作的呢？我们怎样才能成功开发出一个高性能的数据库系统呢？

第1讲 数据库系统概述 1.数据库系统组成 2.数据模型 3.数据库的逻辑描述与物理描述 4.数据库三级模式 5.数据库体系结构 第1讲 数据库系统概述 1.数据库系统组成 2.数据模型 3.数据库的逻辑描述与物理描述 4.数据库三级模式 5.数据库体系结构 6.数据库的发展

1． 数据库系统 组成 （1）数据（DATA）如： “姓名“，12 （2）数据库（DATABASE 简称DB） 如：xskc.mdb 1． 数据库系统 组成 （1）数据（DATA）如： “姓名“，12 （2）数据库（DATABASE 简称DB） 如：xskc.mdb （3）数据库管理系统（ DataBase Management System 简称DBMS） 如： access 可以控制管理数据库 （4）数据库管理员（ Database Administrator DBA） （5）数据库系统（ DataBase System 简称DBS)

数据库系统（ DataBase System 简称DBS) 它是存储介质、处理对象和管理系统的集合体，一般由数据库、硬件、软件、数据库管理员四部分构成。

1．数据库（DataBase，简称为DB） 数据库是与一个特定组织的各项应用相关的全部数据的 汇集。通常由两大部分组成：一部分是有关应用所需要 的工作数据的集合，称为物理数据库，它是数据库的主 体；另一部分是关于各级数据结构的描述，称为描述数 据库，通常是由一个数据字典系统管理。 数据库构建主要是通过综合各个用户的文件，除去不必 要的冗余，使之相互联系形成的数据结构，数据结构的 实现取决于数据库的类型。

2．硬件支持系统 硬件是数据库赖以存在的物理设备，包括CPU，内存，外存，数据通道等各种存储、处理和传输数据的设备。

3．软件支持系统 主要包括操作系统、数据库管理系统、各种宿主语言和支持开发的实用程序等。 WINDOWS，UNIX ACCESS，ORACLE C++,VB,ASP等等 XXX工资管理系统

（Database Administrator,简记为DBA） 4．数据库管理员 （Database Administrator,简记为DBA） 管理、开发和使用数据库系统的人员主要有系统分析员、数据库管 理员（DBA）、应用程序员和用户。

5.数据库系统层次结构图 数据库用户 应用系统 应用开发工具软件 数据库管理系统 操作系统 硬件/数据库

2. 数据模型 DBMS都是针对数据模型进行设计的，任何一个数据库都 要组织成符合DBMS规定的数据模型。如何将反映现实世 2. 数据模型 DBMS都是针对数据模型进行设计的，任何一个数据库都 要组织成符合DBMS规定的数据模型。如何将反映现实世 界中有意义的信息，转化为能在计算机中表示的数据， 并能被数据库处理，是数据模型要解决的问题。数据模 型不仅要能表示存储了哪些数据，更重要的是还要能以 一定的结构形式表示出各种不同数据之间的联系。利用 这些联系很快找到相关联的数据，完成相关数据的运算 处理。因此，数据模型应具有描述数据和数据联系两方 面的功能。

(1)数据模型的三个层次 概念数据模型 它是一种与具体的计算机和数据库管理系统无关的，面向客观世界和用户的模型。（给用户看的） 逻辑数据模型 是概念世界的抽象描述到信息世界的转换。它是一种面向数据库系统的模型，直接与DBMS有关。（面向专业人员） 物理数据模型。 是信息世界模型在机器世界的实现。它是面向计算机物理表示的模型,此模型给出了数据模型在计算机上真正的物理结构的表示（存放在磁盘上的）

（2） 概念数据模型 1．实体（entity）如 “学生”,“工人” 2．属性（attribute） 如“学号”,“姓名” 3．码（key） 如 “学号” 4．域（domain） 学号取8位 5．实体型（entity type）学生(学号,姓名，..) 6．实体集（entity set） 全体学生 7．联系（relationship） 实体对应关系

联系 ⑴ 一对一联系（1：1） ⑵ 一对多联系（1：N） ⑶ 多对多联系（M：N） ⑴　一对一联系（1：1） 例如，一个企业只有一个厂长，而一个厂长只在一个企业中任职， 则企业与厂长之间具有一对一联系。 ⑵　一对多联系（1：N） 例如，一个企业聘用多名工人，而一名工人只在一个企业中工作， 则企业与工人之间具有一对多联系。 ⑶　多对多联系（M：N） 例如，一个企业聘用多名工程师，而一个工程师在多个企业中兼职， 则企业与工程师之间具有多对多联系。

概念模型的表示方法很多，其中最为常用实体—联系方 法（Entity-Relationship approach）。该方法用E-R图 来描述现实世界的概念模型。E-R图提供了表示实体型、 属性和联系的方法。 （1）实体型（集）：用矩形表示，矩形框内写明实体集名。 （2）属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体集连接起来。 （3）联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，并且在无向边旁标上联系的类型（1：1，1：N或M：N）。 联系本身也是一种实体型，也可以有属性

属性名1 …… 属性名n 实体集A 属性名1 n …… 联系名 属性名n m 实体集B 属性名1 …… 属性名n

学号 …… 姓名 学生 借期 n …… 借阅 还期 m 图书 书号 …… 书名

图1-8用E-R图描述了上面有关两个实体型之间的3类联系、3个实体型之间的一对多联系和一个实体型内部的一对多联系的例子。

图1-8实体型之间关系

带属性的ER图

假设上面的5个实体型即学生、班级、课程、教师、参考书分别具有下列属性： 学生(学号、姓名、性别、年龄) 班级(班级编号、所属专业系) 课程(课程号、课程名、学分) 教师(职工号、姓名、性别、年龄、职称) 参考书(书号、书名、内容提要、价格)

（3） 逻辑数据模型 层次模型（hierarchical model） 网状模型（network model） 关系模型（relational model）。

层次模型 用树型（层次）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（hierarchical model），层次模型的每个父结点可以有多个子结点，但每个子结点只允许有一个父结点

对于描述一种简单的“树”型结构，层次模型非常合适，并且这种模式对于包含大量数据的数据库来说，效率很高。例如，银行的客户系统就很适合层次模型，这是因为每个客户可能包含多个账户，每个账户可能会进行多个交易。

网状模型 网状模型是利用集合理论创造出的一种类似树状层次的结构，与树状层次结构不同的是其中的子结点可以拥有多个父结点。其实，层次模型是网状模型的一个特例。网状数据库系统的典型代表是DBTG数据库管理系统。 某一结点可以无父结点，某一结点也可以有多个父结点。

下图为一个描述网状模型的简图： 网状模型的数据库，对于寻找附属于指定的对象的一组记录时，效率非常高。但是在按照某种特定的方式查找数据库记录时，数据库的速度会降低。

3．关系数据模型 关系模型是目前最重要的一种模型。在用户看来，一个关系模型的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。例如，表1-1中的学生人事记录就是一个关系模型，它涉及下列概念。

⑴关系：对应通常说的表，如图1-1中的这张学生人事记录表； ⑵元组：表中的一行即为一个元组， 如（95001，张三，男，计算机系，北京） ⑶属性：表中的一列即为一个属性， 如 学号、 姓名； ⑷候选码（KEY）：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组，如学号，身份证，阅览证号 ⑸主码或主键（KEY）：表中如果有多个候选码，只能选其中唯一一个作为主码

⑹域（domain）：属性的取值范围，如人的年龄一般在1-100岁之间。图1-1中学生年龄属性的域应是（14—38），性别的域是（男，女），系别的域是一个学校所有系名的集合； ⑺分量：元组中的一个属性值；

学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） (8)关系模式：对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，……，属性N） 例如，上面的关系可描述为： 学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）

3.数据库的逻辑描述与物理描述 表中每一行： 逻辑上称：元组 物理上称：记录 表中每一列： 逻辑上称：属性 物理上称：字段

4.数据库三级模式 应用A 应用B 应用C 应用D 外模式1 外模式2 外模式3 外模式/概念模式映象 概念模式 概念模式/内模式映象 外模式： 用户模式 模式 ： 逻辑模式 内模式 ： 物理模式 内模式 数据库

5.数据库体系结构 1.单用户 2.主从式结构 3.客户服务器

6.数据库的发展 人工管理 文件管理 数据库管理

1人工管理阶段 20世纪50年代中期以前，计算机应用于科学计算。硬件无直接存取设备，软件无操作系统和专门管理数据的软件；数据处理方式是批处理；管理者是人，方式是手工；是低级阶段。特点是： （1）数据无结构化，不在计算机内部保存。 （2）要手工管理数据物理存储。 （3）数据面向程序不共享。 （4）数据无独立性。一个程序只处理一批数据。 （5）数据处理的效率很低，编写程序麻烦。

2.文件管理阶段 20世纪50年代后期和60年代中期，PC应用从科学计算扩大到了数据管理领域。硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备；软件有了文件系统；处理方式是批处理和联机实时处理。其特点是： （1）文件长期保存。 （2）由文件系统对数据进行管理。 （3）数据物理结构与逻辑结构有了区别，但较简单。 （4）数据共享性差。 （5）程序与数据之间只有一定的独立性。 缺点：数据冗余大；数据与程序间缺少独立性。

3. 数据库管理阶段 20世纪60年代后期，硬件出现了大容量的磁盘，价格下降，软件出现了数据库管理系统。其特点是： (1) 数据结构化，这是数据库与文件系统的根本区别。 (2) 由DBMS提供统一的管理控制功能（安全性、完整性、并发控制、数据库恢复）。 (3) 数据的共享性好。 (4) 数据的独立性高。 (5)可控数据冗余度，冗余度低。

4. 数据独立性的比较（1） 文件阶段应用程序与数据之间的关系 数据库阶段程序与数据之间的关系

文件 系统 数据库系统阶段 文件系统阶段 人工管理阶段 数据库 数据库 管理系统 5. 数据库技术的产生（2） 应用程序1 应用程序2 应用程序n 数据1 数据2 数据n 数据库 物理文件1 物理文件2 物理文件n 文件 系统 数据库 管理系统 数据库系统阶段 文件系统阶段 人工管理阶段

作业： P25 (10),(11),(12) 讨论内容 1.查询任一种数据库，描述它的产生年代，适用范围，价格，功能，特点，以及适合的操作系统并判断它属于哪一类数据库。（每个组长尽可能安排大，中，小型数据库各一个）。