数据库原理与应用.

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1 数据库原理与应用

2 数据库原理 ：数据库系统的体系结构、功能、和组成；
课程介绍 数据库原理 ：数据库系统的体系结构、功能、和组成； 数据模型、系统结构、关系数据库理论。。。 ‘数据库系统概论’、‘数据库系统基础’。。。 数据库管理系统：管理数据库的软件 系统软件 、 DBMS语言 ORACLE、SYBASE、DB2、SQL SERVER、VFP 开发数据库应用系统：具体应用背景、调研、规划、设计、 编程开发。。。 DAS：管理技术与信息技术相融合产生各种管理系统，其核心 技术是数据库技术

3 参考书:《数据库系统概论 》萨师煊 王珊 ，高教出版社 教学目的：1。了解关系数据库的基本概念；
教学内容： 第一部分：数据库原理 第二部分：数据库管理系统 SQL SERVER 2000 教材： 《数据库原理及应用教程》 陈志泊，邮电出版社 参考书:《数据库系统概论 》萨师煊 王珊 ，高教出版社　 各种类型习题集均可 教学目的：1。了解关系数据库的基本概念； 2。学习一门数据库管理系统SQL Server 2000 3。掌握SQL（Structured Query Lanquage) 4。开发数据库应用系统 不仅要学习计算机语言能‘做什么’，更重要的是要学会‘如何做’。

4 上机实习是学习中十分重要的一环，必须重视。
现代数据库的应用： 现代管理的理念+先进的硬件设备 +DBMS(数据库管理系统)+开发人员 单机、网络（C/S B/S）、大中小型、集成、商品、开发。。。 考试方式： 上机 + 考勤 为10~30% 期末考试 为70~90% 上机实习是学习中十分重要的一环，必须重视。

5 第1章 数据库系统概述 数据库技术产生于20世纪６０年代中期.1963年，美国Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。 20世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代，网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅处于实验阶段。 20世纪80年代，关系系统由于使用简便以及硬件性能的改善，逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。 20世纪90年代，关系数据库已成为数据库技术的主流。进入21世纪以后，无论是市场的需求还是技术条件的成熟，对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普及已成定局。

6 数据处理技术成为计算机应用的主要方面,数据库技术是计算机领域发展最快的学科之一, 图灵奖（Turing Award 美
数据处理技术成为计算机应用的主要方面,数据库技术是计算机领域发展最快的学科之一, 图灵奖（Turing Award 美.66年)1973年授予查理士.巴赫曼（Charles.Bachman),1981年授予埃德加.科德（Edgar F. Codd), 1998年授予数据库专家 詹姆士.格雷 （James.gray) 数据库技术与网络通信技术、面向对象技术、多媒体技术、人工智能技术等互相渗透、相互结合成为当代数据库技术发展的主要特征.

7 信息资源的经济价值和社会价值越来重要，信息资源的核心基础----数据库技术应用越来越广泛
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 数据库产生了巨大的软件产业 进入社会工作的基本本领

8 1.1 信息、数据、数据处理与数据管理 1.2 数据库技术的产生、发展 1.3 数据库系统的组成 1.4 数据库系统的模式结构 1.5 数据库系统的外部体系结构 1.6 数据库管理系统（DBMS） 1.7 数据模型 1.8 四种数据模型 1.9 数据库系统的发展 1.10 数据库技术与其他相关技术的结合

9 数据是信息的符号表示或载体; 信息是数据的内涵，是对数据的语义解释
1.1 信息、数据、数据处理与数据管理 数据与信息 数据是数据库中存储的基本对象. 数据(Data) : 描述事物的符号记录.(是信息的载体. 一种信息可以有多种不同的数据形式来表现） 信息(Information):现实世界事物存在方式或运动状态的反映 数据是信息的符号表示或载体; 信息是数据的内涵，是对数据的语义解释

10 数据与信息在概念上是有区别的。从信息处理角度看，任何事物的属性都是通过数据来表示的，数据经过加工处理后，使其具有知识性并对人类活动产生决策作用，从而形成信息。
从计算机的角度看，数据泛指那些可以被计算机接受并能够被计算机识别处理的符号。 数据是信息的表现形式，信息是通过数据符号来传播的。 ‘数据’、‘信息’ 一般不严格区分：信息处理、信息资源、信息采集… 数据处理、数据资源、数据采集…

11 数据的种类: 数字、文字、日期、逻辑值、文本、 图形、图象、声音。。。
数据的特点: 数据与其语义是不可分的 例: 学生档案中的学生记录 (一组数据): （李明，男，1991，包头，175，70, 数学系，2007） 语义：（学生姓名，性别，出生年月，籍贯，身高，体重，所在系别，入学时间) 数据需要解释，是对数据含义的说明，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

12 数据处理与数据管理 数据处理:是利用计算机对各种形式的数据进行处理。包括：数据采集、整理、编码、输入、加工、计算、分类、 检索、传输、输出等一系列的活动。。。将数据转换成信息。 信息＝数据＋数据处理 “数据处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据 数据管理:数据的收集、整理、组织、编码、存储、维护、检索、传输等操作。。是数据处理的中心问题。 数据库技术就是应数据管理任务的需要而产生的

13 1.1.3 几个基本概念 数据库(Database,简称DB)：是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合（P8)
几个基本概念 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库(Database,简称DB)：是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合（P8) 数据库的特征： 数据按一定的数据模型组织、描述和储存（有结构） 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展

14 数据库管理系统: （DBMS，Database Management System） 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。维护数据库、接受和完成用户或命令提出的访问数据的各种请求。 DBMS的用途： 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据

15 数据库系统 ( DataBase System ，DBS ）：是指计算机系统引入数据库技术后的系统构成。
组成：1.数据库 2.硬件系统及操作系统 3.数据库管理系统及相关软件 4.数据库应用系统 5.数据库管理员（DBA，DataBase Administrator) 和用户。 一般常将数据库系统简称为数据库

16 1.2 数据库技术的产生、发展 数据管理技术的发展动力： 应用需求的推动 计算机软件的发展 计算机硬件的发展 数据管理技术的发展过程：
1.2 数据库技术的产生、发展 数据管理技术的发展动力： 应用需求的推动 计算机软件的发展 计算机硬件的发展 数据管理技术的发展过程： 一.人工管理阶段(40年代中期--50年代中期) 二.文件系统阶段(50年代后期--60年代中期) 三.数据库系统阶段(60年代后期--现在)

17 一、人工管理阶段 产生的背景：（40年代中期--50年代中期） 计算机主要用于科学计算：数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等；
外存为顺序存取设备：数据不保存在计算机内部，而是存储在磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备； 没有专用数据管理软件：用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作； 数据是面向程序的：每一组数据对应一个程序，两个程序之间不能共享数据。

18 特点： 用户完全负责数据管理工作：数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等
数据完全面向特定的应用程序：每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走 数据与程序没有独立性：程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变 磁带的特点（非直接存取）

19 应用程序与数据的对应关系(人工管理) 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 ...…

20 二、文件系统 背景：(50年代后期--60年代中期) 计算机不但用于科学计算，还用于管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备： 无须顺序存取
由地址直接访问所需记录 有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统： 文件存储空间的管理 目录管理 文件读写管理 文件保护 向用户提供操作接口

21 存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件等） 支持对文件的添加、查询、删除等基本操作，用户程序不必考虑物理细节
特点: ◎数据以文件的形式长期存储于外部存储器 ◎系统提供一定的数据管理功能 存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件等） 支持对文件的添加、查询、删除等基本操作，用户程序不必考虑物理细节 数据的存取基本上以记录为单位 ◎数据是面向应用的 一个数据文件对应一个或几个用户程序 ◎数据与程序有一定的独立性（设备独立性） 修改存储设备时不必改应用程序，但修改数据的逻辑结构时必须修改程序。 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

22 应用程序与数据的对应关系(文件系统) 应用程序１ 文件１ 应用程序２ 文件2 应用程序ｎ 文件n 存取方法 ...…

23 三个缺陷： 数据冗余（redundancy）: 由于文件之间缺乏联系，即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须建立各自的文件进行存储，而不能共享相同的数据。 数据不一致（inconsistency）:由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来了困难，容易造成数据的不一致性。文件系统的出现并没有从根本上改变数据与程序紧密结合的状况，数据的逻辑结构改变则必须修改应用程序。 数据之间的联系弱（poor data relationship） : 这是由于文件之间相互独立，文件之间缺乏联系造成的。数据分散管理，文件类型多，数据格式多。

24 文件系统 数据库 职工工资文件 职工档案文件 职工保健文件 职工的电话号码的存放：
o o o o o o 职工的电话号码的存放： 在文件系统重复存放3 次， 在数据库中存放在档案文件中，另两个存放指针值指向即可

25 三、数据库系统 时期: 60年代后期以来 产生的背景: 应用背景___大规模管理 硬件背景___大容量磁盘 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

26 数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末的三件大事：
①1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS（Informatio Management System)系统 。 ②1969年美国数据系统语言研究会CODASYL（Conference On Data System Language) 发布了数据库任务组DBTG（Data Base Task Group)提出的系统方案DBTG报告，总结了当时各式各样的数据库，提出网状模型。 ③1970年美国IBM公司的E.F.Codd 连续发表论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。

27 特点 数据的管理者：DBMS 数据面向的对象：现实世界 数据的共享程度：共享性高 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性
数据的结构化：整体结构化 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制

28 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 …

29 数据的高共享性的好处 降低数据的冗余度，节省存储空间 避免数据间的不一致性 使系统易于扩充

30 数据库的 整体逻辑结构 用户的局部逻辑结构 物理结构 逻辑数据 独立性 物理数据独立性 数据库系统的结构

31 数据独立性(三级模式两级映像） 物理独立性 逻辑独立性
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。

32 数据结构化 整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。 数据库中实现的是数据的真正结构化 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。
数据可以变长。 数据的最小存取单位是数据项。

33 DBMS对数据的控制功能 数据的安全性（Security）保护
使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。 数据的完整性（Integrity）检查 正确性、有效性、相容性 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。

34 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。 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。

35 1.3 数据库系统的组成 组成：1.数据库 2.硬件系统及操作系统 3.数据库管理系统(DBMS)及相关软件
1.3 数据库系统的组成 组成：1.数据库 2.硬件系统及操作系统 3.数据库管理系统(DBMS)及相关软件 4.数据库应用系统 (Database Application System,DAS):根据不同的应用背景开发的实际应用的数据库系统，广泛应用在经济建设中。 DAS：数据库系统+应用程序 应该熟悉DBMS及开发工具、 开发应用程序

36 5.用户: 终端用户（End User)： 非计算机专业人员使用数据库； 应用程序员（Application Programmer)：设计和编制应用程序 数据库管理员(DataBase Administrator，DBA): 数据库管理员是控制数据整体结构的一组人员、负责DBS的正常运行，承担创建、监控和维护数据库结构的责任。其主要职责有定义模式；定义内模式；与用户联络，定义外模式、应用程序的设计、提供技术培训等专业服务；定义安全性规则；定义完整性规则；数据库的转储和恢复。

37 用户1 用户2 ……. 用户n 应用系统 应用开发工具 数据库管理系统 数据库管理员 操作系统 数据库 图：数据库系统

38 数据库系统在整个计算机系统中的地位如图所示：
应用系统 开发工具 DBMS OS 硬件 DBMS在操作系统支持下工作，应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。