数 据 库 基 础
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数 据 库 基 础. 授课: 40 学时 实验: 20 学时 徐 旭 [email protected] 袁平波 [email protected]. 教材:. 王珊,陈红: 数据库系统原理教程,清华大 学出版社. 实验:. 张普华. 课件:. http://202.38.64.11/~xxu/. 参考:. 王珊,萨师煊:数据库系统概论 ( 第四版 ) ,高 等教育出版社 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
1.1.1 1.1.1 数据、数据库、数据库系统、 数据、数据库、数据库系统、 数据库管理系统数据库管理系统
1. 数据 (data) 描述事物的符号记录数据库中存储和处理的对象数据与其语义不可分
( 李明,男, 1972 ,江苏,计算机系, 1990)
4. 数据库系统 (DBS)以计算机软硬件为
基础的数据记录保持系统
包括数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户
操作系统
数据库管理系统
应用开发工具
应用系统
数据库管理员
数据库
用户 用户 ...
1.1.2 1.1.2 数据库技术的产生与发展数据库技术的产生与发展
数据管理:对数据进行分类、组织、编码、储存、检索和维护,是数据处理的核心问题。三个阶段:人工管理阶段
文件系统阶段 数据库系统阶段三个阶段的比较:
阶段 人工管理 文件系统 数据库系统阶段
时间 上世纪 50年代中
上世纪 60年代中
上世纪 60年代末
背 景
应用背景 科学计算 科学计算、管理 大规模数据管理
硬件背景 无直接存储设备 磁盘、磁鼓 大容量磁盘
软件背景 无操作系统 有文件系统 有 DBMS
处理方式 批处理 联机、批处理 联机、分布、批处理
特 点
数据管理者 人 文件系统 DBMS
数据面向对象 某一应用程序 某一应用程序 现实世界
数据共享程度 无,冗余性极大 共享差、冗余大 共享高、冗余小
数据独立性 无 独立性差 高度独立性
数据结构化 无 记录有、整体无 整体结构化
数据控制能力 应用程序控制 应用程序控制 DBMS提供数据保护
1. 人工管理阶段
(1) 数据不保存 (2) 数据由应用程序管理(3) 数据不共享 (4) 数据无独立性
2. 文件系统阶段
(1) 数据长期保存 (2) 数据由文件系统管理(3) 数据共享性差 (4) 数据独立性差
1.2.1 1.2.1 数据模型的要素数据模型的要素
1. 数据结构 用于描述系统的静态特性 描述数据库的组成对象以及对象之间的联系,以此命名
2. 数据操作 用于描述系统的动态特性 主要有数据库检索和更新(插入、修改、删除)两类操作
3. 数据的约束条件 一组完整性规则的集合 给出数据及其联系所具有的制约和依赖原则
1. 1. 信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念
实体:客观存在并可相互区别的事物属性:实体所具有的某一特征 码:唯一标识实体的最小属性集 域:属性的取值范围 实体型:用实体名及其属性名集合来刻画的同类实体
实体集:同一类型实体的集合 联系 :实体(型)内,实体(型)间
非关系模型非关系模型 (( 层次模型、网状模型层次模型、网状模型 ))
记录:实体 数据项:实体的属性 记录间联系:实体间联系 数据结构单位:基本层次 联系
Ri
Rj
Lij
双亲结点
子女结点
一对多联系
1. 1. 层次模型层次模型
典型代表: IBM1968 年的 IMS
利用树形结构表示实体及实体间联系的数据模型 数据结构特点: 有且仅有一个结点无双亲,该结点是根结点 其他结点有且仅有一个双亲 每个结点表示一个记录类型 每个记录类型包含若干个字段
数据操纵: 没有双亲结点不能插入子女结点 删除双亲结点要同时删除子女结点 更新所有相应的记录 存储结构:邻接法 链接法 优点:结构简单,查询效率高,良好的完整性支持缺点:不能直接描述非层次关系,数据操作限制多,
查询子结点需通过双亲结点,结构严谨
数据操纵: 允许插入未确定双亲结点的子女结点值 允许只删除双亲结点值 只需更新指定记录 存储结构:常用链接法 优点:更加直接描述现实世界,存取效率高 缺点:结构复杂, DDL 、 DML 语言复杂,数据独立
性差
典型代表: IBM公司研究员 E.F.Codd首次提出利用表格表示实体及实体间联系的数据模型 数据结构特点: 在用户看来,就是一张二维表 实体以及实体间的联系都是用关系来表示 规范化的
3. 3. 关系模型关系模型
数据操纵: 集合方式 插入、删除和更新操作必须满足关系的完整 性约束 完整性约束包括实体完整性,参照完整性, 用户定义完整性 存储结构:文件形式优点:数学基础强,概念单一,数据独立性高缺点:查询效率不高,增加了开发 DBMS 的难度
1. 1. 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构
schema view level
external 外模式、子模式 用户视图 局部逻辑级
logical 模式、逻辑模式 公共视图 全局逻辑级
internal 内模式、存储模式 内部视图 物理级
1.3.2 1.3.2 数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构
1. 单用户数据库系统2. 主从式结构的数据库系统3. 分布式结构的数据库系统4. 客户 /服务器结构的数据库系统5. 浏览器 /服务器结构的数据库系统
1.4 1.4 数据库管理系统数据库管理系统DBMS功能: 1. 数据定义 (DDL)
2. 数据操纵 (DML)
3. 数据库运行管理 4. 数据组织、存储和管理 5. 数据库的建立和维护 6. 数据通信接口
DBMSDBMS 工作过程:存取数据工作过程:存取数据
1. 用户在程序中嵌入 DML 的一个读记录语句,控制转向 DBMS
2. DBMS 检查合法性,查找外模式,检查存取权限3. DBMS 依据外模式 / 模式映象的定义,确定应读入的模式记录4. DBMS 依据模式 / 内模式映象的定义,确定应读入的物理记录5. DBMS 向 OS 发送读取所需物理记录的命令6. OS 启动读数据程序,执行读操作7. OS 将数据从数据库的存储区送到系统缓冲区8. DBMS 依据外模式 / 模式映象定义,导出用户所要读取的记录格式9. DBMS 将数据记录从系统缓冲区传送到程序的用户工作区10. DBMS 向应用程序返回命令执行情况和状态信息
1.5.1 1.5.1 数据库设计的目标和特点数据库设计的目标和特点
数据库设计的任务:在 DBMS 的支持下,按照应 用的要求,为某一部门或组织设计一个结构合理、 使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。 数据库设计包含两方面的内容: 结构(数据)设计 行为(处理)设计
步骤:需求分析、概念结构、逻辑结构、物理 结构、实施、运行维护 设计注意的问题: 让用户参与,调动用户积极性 充分考虑系统的可扩充性 设计新系统要考虑旧系统的数据平稳迁移 到新系统
1.5.3 1.5.3 数据库设计步骤数据库设计步骤