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数据库技术与应用自动化学院电子教学中心黄晓梅huangxm@nuaa.edu.cn13:05:4413:05:44课程信息和内容•总学时/学分：32学时/21-15周•理论课：27学时•上机实验：10学时•成绩评定：期末考试70%平时成绩（实验报告）30%13:05:44教材及参考书参考书王珊、萨师煊.数据库系统概论(第四版)，高等教育出版社，2006上机软件MircrosoftSQLServer2000()教材–数据库技术与应用，自编，2008内容安排基础篇第一章：绪论第二章：关系数据库第三章：关系数据库标准语言SQL第四章：关系系统及其查询优化第五章：关系数据理论设计篇第六章：数据库设计13:05:44第一章绪论13:05:44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小结13:05:441.1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13:05:44数据库的地位数据库技术产生于20世纪60年代末，是信息系统的核心技术。是一种计算机辅助管理数据的方法，主要研究如何存储、使用和管理数据。数据库技术通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数据库中的数据进行处理、分析和理解。即：数据库技术是研究、管理和应用数据库的一门软件科学。数据库系统和操作系统一样是计算机系统的基础软件，它的出现极大地促进了计算机在各行各业的应用数据库的建设规模、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。13:05:46硬件平台基础软件平台数据库在计算机系统中的位置软件基础构架平台应用软件平台软件产品数据库系统操作系统中间件应用服务器协同软件办公软件13:05:46数据库技术发展回顾经历了三代演变层次/网状系统、关系系统、新一代数据库系统造就了三位图灵奖（turingaward）得主C.W.Bachman、E.F.Codd和JamesGray发展了一门计算机基础学科以数据模型和DBMS核心技术为主，内容丰富，领域宽广形成了一个巨大的软件产业DBMS及其相关工具产品、应用解决方案13:05:461.1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13:05:461.1.2四个基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)13:05:46一、数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象狭义：整数、实数、浮点数广义：字符串、文本、日期、逻辑值、图形、图象、声音数据的定义描述事物的符号记录数据的特点数据与其语义是不可分的13:05:4613:05:46数据的语义93数据产量增加:93%温度:93成绩:93数据举例学生档案中的学生记录（李明，男，1989，江苏，计算机系，2009）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，1989年出生，江苏人，2009年考入计算机系13:05:46二、数据库（举例）学生登记表学号姓名年令性别系名年级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)数据库来源——人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，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。13:05:46二、数据库(续)数据库的特征数据按一定的数据模型组织、描述和存储可为各种用户共享冗余度较小数据独立性较高易扩展三、数据库管理系统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13:05:46DBMS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，包括数据字典、用户数据、数据的存取路径等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)13:05:46DBMS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13:05:46四、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。13:05:46数据库系统构成数据库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用户用户应用系统13:05:46数据库在计算机系统中的位置1.1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13:05:461.1.3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)13:05:46数据管理技术的产生和发展(续)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13:05:46一、人工管理时期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13:05:46人工管理(续)特点数据的管理者：应用程序，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13:05:46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...…...…13:05:46二、文件系统时期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13:05:46文件系统(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：独立性差数据控制能力：应用程序自己控制13:05:46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...…...…13:05:46三、数据库系统时期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13:05:46数据库系统(续)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13:05:46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…13:05:46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13:05:46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。13:05:46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。13:05:46DBMS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。13:05:46DBMS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。13:05:46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小结13:05:46数据模型在数据库中用数据模型来抽象、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数据模型应满足三方面要求能比较真实地模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现13:05:46数据模型(续)根据模型应用的不同目的，可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。——用于数据库设计(2)数据模型数据模型按计算机系统的观点对数据建模。主要包括网状模型、层次模型、关系模型等。——用于实现DBMS。13:05:46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。13:05:46DBMS支持的数据模型概念模型认识抽象信息世界机器世界现实世界中客观对象的抽象过程现实世界数据模型(续)13:05:461.2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13:05:461.2.1数据模型的组成要素数据模型是严格定义的一组概念，这些概念精确地描述了系统的静态特性、动态特性和约束条件。数据模型三要素：数据结构数据操作数据的约束条件13:05:461.数据结构数据结构——描述数据库的组成成分两类对象：与数据类型、内容、性质有关的对象与数据之间联系有关的对象数据结构是对系统静态特性的描述13:05:462.数据操作数据操作对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则数据操作的两大类：检索更新（包括插入、删除、修改）13:05:46数据操作(续)数据模型对操作的定义包括：操作的确切含义操作符号操作规则实现操作的语言数据操作是对系统动态特性的描述。13:05:463.数据的约束条件数据的约束条件一组完整性规则的集合。完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则。作用：限定符合数据模型的数据库状态、以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。13:05:461.2.2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13:05:461.概念模型概念模型的用途概念模型用于信息世界的建模是现实世界到机器世界的一个中间层次是数据库设计的有力工具数据库设计人员和用户之间进行交流的语言对概念模型的基本要求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。13:05:462.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