数据库系统原理及应用 Database Theory and Application

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1 数据库系统原理及应用 Database Theory and Application
主讲：刘雅莉 电话： E_mail: Database Theory and Application

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关于课时及考核 课程安排 总学时：90学时，其中54学时理论，36学时上机 课程设计（2周） 考核方法 平时：10%——书面作业、课堂考勤 上机实验：20% 课程设计：20% 期末考试：50% Database Theory and Application

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关于教材 教材 何玉洁：数据库原理及应用（第二版） 机械工业出版社，2011 参考书 萨师煊，王珊：数据库系统概论(第四版) 高等教育出版社，2006.5 1 教材介绍： 比较经典的数据库教材 第一版中国最早的数据库教材，为众多高校计算机专业采用 2. 萨老师介绍 创建信息系，最早系主任 中国的C J, Date 3 王老师介绍 4 数据库所介绍 Database Theory and Application

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关于课程 课程特点 数据库原理及应用是计算机相关专业的一门重要的专业基础课 主要包括两部分内容 数据库系统原理 数据库应用设计 Database Theory and Application

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学习方式及要求  听课 （启发式、讨论式）  读书 （预习、复习）  独立完成作业 准备一个作业本，每周五学习委员收作业  积极答疑 按时出勤 Database Theory and Application

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内容安排(1)  基础篇 第一章 数据库概述 第二章 数据模型 第三章 关系数据库 第四章 关系数据库标准语言SQL 第五章 索引和视图  设计与应用开发篇 第六章 关系数据规范化理论 第七章 数据库设计（ER模型，ER模型向关系模型转化） 第八章 数据库编程（存储过程、触发器、函数、游标） 与一些教材的区别 偏重理论，不去讨论某个系统的具体使用方法，但会涉及实现技术 我们的优势 虽然枯燥，但适应DBA的需要 不过时 Database Theory and Application

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内容安排(2)  系统篇 第九章 事务及并发控制 第十章 数据安全 第十一章 数据库恢复技术 第十二章 数据库技术新进展（补充内容） Database Theory and Application

8 Database Theory and Application Database Theory and Application
数据库系统原理及应用 Database Theory and Application 第一章 数据库概述 Database Theory and Application

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第一章 数据库概述 1.1 数据库地位 1.2 基本概念 1.3 数据管理技术的发展史 1.4 小结 Database Theory and Application

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1.1 数据库的地位 数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。 是学习动态网站课程的必不可少的知识； 在毕业设计、课程设计、等级考试、以后的工作中都能用到； Database Theory and Application

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1.2 基本概念 数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS) Database Theory and Application

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一、数据 数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等 数据的特点 数据与其语义是不可分的 Database Theory and Application

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数据举例 数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。 例如 93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：某个年级的学生人数 语义4：请同学给出。。。 Database Theory and Application

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数据举例 学生档案中的学生记录 （李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990） 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间 解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南京市人，1990年考入计算机系 请给出另一个解释和语义 Database Theory and Application

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二、数据库 数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。 数据库的基本特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展 Database Theory and Application

16 三、数据库管理系统 什么是DBMS DBMS的用途 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统
科学地组织和存储数据 高效地获取和维护数据

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DBMS的主要功能 数据定义功能 提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象 数据组织、存储和管理 分类组织、存储和管理各种数据 确定组织数据的文件结构和存取方式 实现数据之间的联系 提供多种存取方法提高存取效率 数据操纵功能 提供数据操纵语言(DML) 实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改) Database Theory and Application

18 DBMS的主要功能 数据库的事务管理和运行管理 DBMS与网络中其它软件系统的通信 数据库的建立和维护功能(实用程序) 其它功能
保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复 数据库的建立和维护功能(实用程序) 数据库初始数据装载转换 数据库转储 介质故障恢复 数据库的重组织 性能监视分析等 其它功能 DBMS与网络中其它软件系统的通信 两个DBMS系统的数据转换 异构数据库之间的互访和互操作

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四、数据库系统 什么是数据库系统（Database System） 在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据库系统。 数据库系统的构成 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 Database Theory and Application

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数据库 应用系统 应用开发工具 操作系统 数据库管理系统 数据库管理员 用户 数据库系统 数据库系统的构成 数据库 数据库管理系统 应用系统 数据库管理员 Database Theory and Application

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1.3 数据管理技术的发展史 什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 数据处理的中心问题 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(20世纪40年代中--50年代中) 文件系统阶段(20世纪50年代末--60年代中) 数据库系统阶段(20世纪60年代末--现在) Database Theory and Application

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1.3 数据管理技术的发展史 数据管理技术的发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展 Database Theory and Application

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一、人工管理阶段 时期 20世纪40年代中--50年代中 产生的背景 应用需求 科学计算 硬件水平 无直接存取存储设备 软件水平 没有操作系统 处理方式 批处理 20世纪50年代中期以前，计算机本身的水平较低。在硬件方面，计算机的运算速度低、内存容量小，外存还没有磁盘等直接存取的存储设备；在软件方面，还没有操作系统，没有管理数据的软件。计算机主要用于科学计算，数据量不大。 Database Theory and Application

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人工管理阶段(续) 特点 数据的管理者：用户（程序员），数据不保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制 Database Theory and Application

25 应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段)
人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系 Database Theory and Application

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二、文件系统阶段 时期 20世纪50年代末--60年代中 产生的背景 应用需求 科学计算、管理 硬件水平 磁盘、磁鼓 软件水平 有文件系统 处理方式 联机实时处理、批处理 从20世纪50年代后期到60年代中期，计算机的硬件、软件都有了很大发展：有了磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备；有了操作系统，其中有专门管理数据的文件系统。从处理方式讲，不仅有了文件批处理，而且能够联机实时处理。此时，计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。 Database Theory and Application

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文件系统阶段(续) 特点 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 数据的结构化：记录内有结构,整体无结构 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须 修改应用程序 数据控制能力：应用程序自己控制 数据独立性差： 1。靠程序定义和解释数据的结构 2。靠程序描述数据间的联系 Database Theory and Application

28 应用程序与数据的对应关系(文件系统阶段)
文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 Database Theory and Application

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文件系统中数据的结构 记录内有结构。 数据的结构是靠程序定义和解释的。 数据只能是定长的。 可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。 文件间是独立的，因此数据整体无结构。 可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。 数据的最小存取单位是记录。 Database Theory and Application

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三、数据库系统阶段 时期 20世纪60年代末以来 产生的背景 应用背景 大规模管理 硬件背景 大容量磁盘、磁盘阵列 软件背景 有数据库管理系统 处理方式 联机实时处理,分布处理,批处理 20世纪60年代后期，计算机硬件、软件有了进一步的发展。计算机的运算速度越来越快、内存容量越来越大，并有了大容量磁盘。随着管理数据规模的增大，文件系统的缺点越来越令人难以忍受。人们迫切盼望能有数据冗余度小，可共享数据的系统。 文件系统中，数据为什么难以共享呢？基本原因在于：数据的含义不明显。在文件系统中，采用“按文件名访问，按记录存取”的数据管理技术。 Database Theory and Application

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数据库系统阶段（续） 进入DBS的三大标志 1968年   IBM公司的 IMS 1969年   美国  CODASYL（conference on data system language）下的DBTG报告 1970年   IBM公司  E. F. Codd的关系模型 Database Theory and Application

32 Database Theory and Application
数据库系统阶段（续） 数据结构化 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制 Database Theory and Application

33 Database Theory and Application
应用程序与数据的对应关系(数据库系统) DBMS 应用程序1 应用程序2 数据库 … 数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系 Database Theory and Application

34 Database Theory and Application
数据结构化 整体数据的结构化是数据库的主要特征之一 整体结构化 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织 不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系 Database Theory and Application

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文件系统的记录示例 学生文件的记录结构 课程文件的记录结构 学生选课文件的记录结构 文件中记录内部有结构，但记录间无联系 联系电话 住址 年龄 系 性别 姓名 学号 学时 课程名 课程号 成绩 Database Theory and Application

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数据库整体数据结构化 学号 姓名 性别 年龄 系别 日期 学校 学历名 学号 课程号 成绩 家庭出身 籍贯 政治面貌 课程号 课程名 学时 姓名 与本人关系 详细情况 日期 奖惩条目 数据库系统实现整体数据结构化 Database Theory and Application

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数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。 数据共享的好处 减少数据冗余，节约存储空间 避免数据之间的不相容性与不一致性 使系统易于扩充 Database Theory and Application

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数据独立性高 物理独立性 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。 数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的 Database Theory and Application

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数据由DBMS统一管理和控制 DBMS提供的数据控制功能 (1)数据的安全性（Security）保护 保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 (2)数据的完整性（Integrity）检查 将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。 (3)并发（Concurrency）控制 对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。 (4)数据库恢复（Recovery） 将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。 Database Theory and Application

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1.4 小结 本章首先介绍了数据库中涉及的一些基本概念，然后介绍了数据管理技术的发展，重点介绍文件管理和数据库管理在数据操作上的差别。望同学们课后好好理解体会。 Database Theory and Application

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课后作业及思考题 作业 P11 习题2、6 思考题 P11 习题3、4、5 Database Theory and Application

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下课了。。。 追求 休息一会儿。。。 Database Theory and Application