哈工程数据库课件

AnIntroductiontoDatabaseSystem2020/4/29杨悦[e-mail]课程性质：专业主干课考核方式：考试2020/4/291杨悦[e-mail]课程简介讲述数据库系统的基本概念和基本理论的内容理解数据库系统的内部结构，建立较扎实的数据库语言基础，如数据库语言的查询处理、数据库的优化设计、事务中锁控制等知识掌握数据库管理系统的使用方法，具有进行数据库设计和开发数据库应用系统的能力2020/4/292杨悦[e-mail]教材及参考书(1)教材萨师煊，王珊：数据库系统概论(第4版)，高等教育出版社，2006AFirstCourseinDatabaseSystemsJeffrey.D.Ullman,JenniferWidomDept.OfComputerScienceStanfordUniversity2020/4/293杨悦[e-mail]教材及参考书(2)参考书DateCJ,AnIntroductiontoDatabaseSystem(Ed.7),Addison-Wesley,2000王珊，陈红：数据库系统原理教程，清华大学出版社，2000上机软件IBMDB22020/4/294杨悦[e-mail]2020/4/295数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第一章绪论第一章绪论1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构1.4数据库系统的组成1.5数据库技术的研究领域1.6小结2020/4/296第一章绪论重点：实体间联系（1：1，1：N，M：N）数据模型（数据结构的描述）DB的体系结构（三层结构，两级映像，数据独立性）DBMS的功能难点：数据库系统管理数据的特点数据库体系结构与数据独立性的关系2020/4/2971.1数据库系统概述1.1.1数据库的地位1.1.2四个基本概念1.1.3数据管理技术的产生与发展2020/4/298数据库是什么？软件产品应用软件平台软件基础构架平台基础软件平台硬件平台4/29/2020徐悦竹[e-mail]9协同软件办公软件…中间件应用基础服务器…数据库系统操作系统…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2020/4/29101.1数据库系统概述1.1.1数据库的地位1.1.2四个基本概念1.1.3数据管理技术的产生与发展2020/4/29111.1.2四个基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)2020/4/2912一、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数字、文字、图形、图象、声音数据的特点数据与其语义是不可分的2020/4/2913数据举例学生档案中的学生记录（李明，男，1972，江苏，计算机系，1990）数据的形式不能完全表达其内容数据的解释语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系2020/4/2914二、数据库（举例）2020/4/2915学生登记表学号姓名年龄性别系名年级95004王小明19女社会学9595006黄大鹏20男商品学9595008张文斌18女法律学95………………二、数据库(续)人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息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、可共享的大量数据集合2020/4/2916二、数据库(续)数据库的特征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2020/4/2917三、数据库管理系统什么是DBMS数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。DBMS的用途科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据2020/4/2918DBMS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数据操纵功能提供数据操纵语言(DML)操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)2020/4/2919DBMS的主要功能数据库的运行管理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)数据库数据批量装载数据库转储介质故障恢复数据库的重组织性能监视等2020/4/2920举例说明仓库（DB）中存放商品（Data），保管员（DBMS）负责商品（Data）的搬进、整理和搬出。1.检查商品（Data）是否合法（定义问题）2.检查商品是否完好（完整性问题）3.如何摆放（组织问题）4.如何将商品提取出来（存取路径和操作问题）5.防止被坏人取走（安全性问题）6.为多用户服务（并发问题）2020/4/2921四、数据库系统什么是数据库系统数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。数据库系统的构成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。2020/4/2922四个基本概念数据(Data)数据库(Database，DB)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)2020/4/29231.1数据库系统概述1.1.1数据库的地位1.1.2四个基本概念1.1.3数据管理技术的产生与发展2020/4/29241.1.3数据管理技术的产生和发展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，是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(40年代中--50年代中)文件系统阶段(50年代末--60年代中)数据库系统阶段(60年代末--现在)2020/4/292520世纪50年代以前为人工管理阶段，当时计算机主要是用于科学计算。当时从硬件看，外存只有磁带、卡片、纸带，还没有磁盘等这些可直接存取的存储设备；从软件上看，还没有出现操作系统和管理数据的软件。所以数据由用户直接管理，因此数据依赖于特定的应用程序，缺乏独立性，且数据间也缺乏逻辑组织。文件系统阶段的主要特点是：（1）数据被组织成相对独立的数据文件，数据和程序相互独立，数据共享成为了可能；数据的物理结构和逻辑结构之间有了简单的变换。（2）文件管理系统提供了，对数据文件按文件名称进行数据的存取、修改等的编辑操作方法。（3）数据虽可以共享，但因数据还是面向某些特定的应用程序，所以数据仍存在相当程度的冗余。这一阶段的特点是数据不再针对某一特定应用，而是面向全组织的，数据共享度高、冗余度小，具有整体的结构性，并且实现了对数据进行统一的控制。2020/4/2926数据库系统的特点数据结构化数据独立性数据共享性数据的统一管理和控制4/29/2020徐悦竹[e-mail]27数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。用数据模型描述数据的结构、操作及数据之间的联系。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。2020/4/2928数据库系统的特点数据结构化数据模型数据独立性数据共享性数据的统一管理和控制4/29/2020徐悦竹[e-mail]29数据独立性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。2020/4/2930数据库系统的特点数据结构化数据模型数据独立性高度的物理独立性，一定的逻辑独立性数据共享性数据的统一管理和控制4/29/2020徐悦竹[e-mail]31数据库系统的特点数据结构化数据模型数据独立性高度的物理独立性，一定的逻辑独立性数据共享性共享性高，冗余度低，易扩充数据的统一管理和控制4/29/2020徐悦竹[e-mail]32DBMS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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。2020/4/2933DBMS对数据的控制功能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。2020/4/2934数据库系统的特点数据独立性高度的物理独立性，一定的逻辑独立性数据结构化数据模型数据共享性共享性高，冗余度低，易扩充数据的统一管理和控制通过DBMS4/29/2020徐悦竹[e-mail]35第一章绪论1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构1.4数据库系统的组成1.5数据库技术的研究领域1.6小结2020/4/2936数据模型信息循环经历了三个领域：现实世界信息世界(概念模型)计算机世界（逻辑模型和物理模型）在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。2020/4/2937实体属性实体集实体模型个体特征总体事物及其联系记录数据项文件数据模型数据模型(续)数据模型分成两个不同的层次(1)概念模型也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。(2)数据模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。2020/4/2938数据模型(续)客观对象的抽象过程---两步抽象现实世界中的客观对象抽象为概念模型；把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。2020/4/29391.2数据模型1.2.1数据模型的组成要素1.2.2概念模型1.2.3常用数据模型1.2.4层次模型1.2.5网状模型1.2.6关系模型2020/4/29401.2.1数据模型的组成要素数据结构数据操作数据的约束条件2020/4/29411.2.2概念模型1.概念模型2.信息世界中的基本概念3.概念模型的表示方法2020/4/2942较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识。简单、清晰、易于用户理解。信息世界中的基本概念(1)实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2)属性（Attribute）实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。(3)码（Key）唯一标识实体的属性集称为码。2020/4/2943信息世界中的基本概念(续)(4)域（Domain）属性的取值范围称为该属性的域。(5)实体型（EntityType）用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型(6)实体集（EntitySet）同型实体的集合称为实体集2020/4/29443.概念模型的表示方法概念模型的表示方法很多实体－联系方法(E-R方法)用E-R图来描