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第一章数据库系统概述数据库技术是计算机学科学的一个重要分支，是各种信息系统的核心和基础。借助数据库技术，可以方便有效地存储和管理大量、复杂的数据。本章是数据库的入门，介绍有关数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统、数据模型等基本概念。一个图书馆管理系统应该有哪些功能？借阅者的信息书的存储信息借出情况归还情况等等(1)人工管理阶段：出现在20世纪50年代中期以前，软硬件条件均处于初级阶段，当时计算机主要用于科学与工程计算。1.1数据管理技术的产生和发展从通俗意义上来讲，数据库可以理解为存储数据的仓库，其发展过程如下:人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库技术经历了三个阶段应用程序1数据集1应用程序2数据集2数据集3应用程序3…人工管理阶段在这一管理方式下，用户的应用程序与数据相互结合不可分割，当数据有所变动时程序则随之改变，程序与数据之间不具有独立性；另外，各程序之间的数据不能相互传递，缺少共享性；此外，各应用程序之间存在大量的重复数据，我们称为数据冗余。冗余(2)文件管理阶段50年代后期至60年代中期，有了大容量存储设备，诞生了操作系统。在这一管理方式下，数据可以以文件形式长期保存和处理；应用程序借助操作系统中的文件管理系统对数据文件中的数据进行加工处理，应用程序和数据之间具有了一定的独立性。一个文件可被多个应用程序使用，一个应用程序也可使用多个数据文件。(类似于点名系统)问题：数据文件之间无关联，同样的数据会在不同文件中出现，数据冗余大。如果存储文件的结构发生变化，就不得不修改程序，程序和数据之间独立性差。文件组n应用程序1应用程序2应用程序n文件组1文件组2文件系统……文件系统阶段(3)数据库系统阶段始于60年代末。计算机应用于管理的规模加大，数据量增加，为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。在这一管理方式下，数据被组织到一个结构化的数据库中统一管理，数据之间是有联系的；数据不再面向某个应用程序而是面向整个系统，所有用户可同时存取库中的数据；数据与程序之间相互独立。例如：要建立学生成绩管理系统，系统包含学生(学号、姓名、性别、系别、年龄)、课程(课程号、课程名)、成绩(学号、课程号、成绩)等数据，分别对应三个文件。若采用文件处理方式，因为不同文件记录之间无联系，要想查找某个学生的学号、姓名、所选课程的名称和成绩，必须编写程序来实现。而采用数据库系统，上述查询则非常容易。应用程序1应用程序2数据库管理系统数据库系统阶段数据库DBMSDB1.2数据库系统1.数据：是数据库中存储的基本对象。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处理的符号，数字、文字、图形、图像、音频、视频等都是数据。2.数据库(DB)：是储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据是以文件的形式存储在存储介质上的，它是数据库系统操作的对象和结果。数据库3.数据库管理系统(DBMS)：是位于用户与操作系统之间的帮助用户建立、使用和管理数据库的数据管理软件。数据库数据库管理系统操作系统用户数据库系统(DBS)：是指在计算机系统中引入数据库后构成的系统。由五部分组成：数据库、数据库管理系统及相关软件、数据库管理员、数据库应用系统和用户构成。数据库数据库管理系统用户用户用户数据库应用系统数据库管理员数据库描述由三级抽象模式组成：逻辑模式、物理模式和外模式。(1)逻辑模式：介于物理模式与外模式之间，描述存储在数据库中的所有关系，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述。教师编号姓名性别职务教研室编号例如：教师教研室编号教研室名称系编号教研室系编号系名称系主任学院编号系学院编号学院名称院长姓名电话地址学院学院教师数据库(2)物理模式(内模式)：描述逻辑模式中的关系在磁盘等存储设备上是如何实际存储的。一个数据库中只有一个物理模式。物理模式是针对计算机的，用户可不必关心。外模式逻辑模式物理模式最终用户看到的数据数据库中的基本表数据库通过建立视图或对表的操作通过DBMS实现表在数据库中的存储外模式(用户模式)：对应于用户级，是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，一个逻辑模型可以产生若干个外模式。教师编号姓名性别职务教研室编号例如：教师教研室编号教研室名称系编号教研室系编号系名称系主任学院编号系学院编号学院名称院长姓名电话地址学院教研室名称系名称系主任外模式1外模式2姓名性别系名称学院名称多种模式……逻辑模式DBMS中的抽象级别：物理模式逻辑模式外模式1外模式3外模式2应用E应用D应用C应用B应用A磁盘说明：逻辑模式与外模式是一对多的关系；逻辑模式与物理模式是一对一的关系。1.3数据模型日常生活中的模型有很多，一张地图，一组建筑设计沙盘，一架精致的航模飞机都是具体的模型。数据模型也是一种模型，作为数据库不仅要反映数据本身的内容，而且要反映数据之间的联系。表述这种联系的方法就是数据模型。任何一个数据库管理系统都是基于某种数据模型的。数据模型包含两大类：①概念模型它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。②逻辑模型和物理模型.逻辑模型主要包括层次、网状、关系、面向对象模型和对象关系模型等。是按计算机系统的观点对数据建模；.物理模型是描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，一般用户可不需考虑物理模型的细节。数据模型的组成，包含三方面的内容：①数据结构数据结构主要描述数据的类型、内容、数据间的联系等。②数据操作如数据的检索、插入、删除和修改等。③数据约束如在学生数据库中，学生的年龄不得超过40岁。层次模型：通过从属关系结构表示数据间的联系，主要特征：(1)有且只有一个结点没有双亲结点，该结点称为根结点；(2)根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。这种父子之间的联系这使得该模型只能处理一对多的联系。学校-学院-教研室层次模型学校信息学院外语学院医学院药学院基础课教研室专业课教研室药理教研室制剂教研室网状模型：层次模型是网状模型的一个特例，网状模型是层次模型的扩展，其主要特征：(1)允许一个以上的结点无双亲；(2)一个结点可以有多于一个的双亲。该模型可实现一对多和多对多的联系。学生宿舍-系-学生-教研室-教师网状模型学生宿舍系学生教研室教师关系模型：现在主流数据库大都是基于关系模型的数据库系统。关系模型用二维表表示事物间的联系，其主要特征是：关系中每一数据项不可再分；每一列是同属性的；每一行由一个事物的诸多属性构成。学号姓名性别出生年月籍贯050101张三秋男1986-6-9广东0580102王五男1986-8-8江苏050103李玉女1985-9-12湖南050104黄国度男1986-8-13广东学生关系数据模型面向对象模型和对象-关系模型出现于20世纪80年代，该类模型相对比较复杂，尚未达到关系模型的普及程度。综合上述，数据模型是数据库系统设计的核心，数据模型的好坏直接影响数据库的性能。层次模型和网状模型属早期模型，已逐渐淡出市场，目前流行的数据库软件大多使用关系模型。面向对象模型则是未来的一个发展方向。数据库(DB)：是数据库系统的核心部分，是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。几个概念小结:数据库系统(DBS)：包括数据库管理系统，数据库、数据库应用系统、数据库管理员和用户等。数据库管理系统(DBMS)：是管理数据库的软件的集合，是用户访问数据库的接口。数据(Data)：是数据库中存储的基本对象。五种模型：①层次模型②网状模型③关系模型④面向对象模型⑤对象关系模型数据库系统的三级模式：①外模式②逻辑模式③物理模式有一个“学生成绩管理系统”，是用VB和Access来完成的，VB是用来开发前台，Access是用来管理后台数据库，该数据库的名字叫“学生信息管理”。该数据库存在学校主机房的一台服务器上，由张三专门负责维护。对于上述描述，请找出:什么是数据库?什么是数据库管理系统?什么是应用开发工具?什么是数据库应用系统?