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1 数据库系统原理数据库系统原理 主讲:罗梓元主讲:罗梓元 邮箱:邮箱:cadre cadre 课件下载:课件下载: 数据库系统原理2 课程的地位、目的和任务 课程地位:数据库技术是计算机科学技术中发展最快的领域之 一,也是应用最为广泛的技术之一,它已成为计算机信息系统与 应用系统的核心技术和重要基础。因此,本门课程是信息管理与 信息系统专业非常重要的专业基础课。 课程目的与任务: u在理论方面:通过本课程的学习,使学生掌握和理解数据库 系统的基本概念和基本原理,为以后学习和应用数据库打下 坚实的理论基础。 u在实践方面:要求学生利用数据库的原理知识,熟练掌握一 种流行的关系型数据库管理系统的应用。其最终目的是培养 学生运用数据库技术解决问题的能力,为以后能够运用一种 流行的数据库管理系统设计数据库及进行简单的应用系统开 发打下基础。 课程考核、教材 课程考核: u期末成绩:学生参加闭卷理论考试,占70% u平时成绩:平时作业(上机作业)、到课率,占30% 教材: u数据库原理与VisualFoxpro9 实用教程 u作者:高春玲 4 教学目的:教学目的: u掌握数据库、数据库管理系统等基本概念 u掌握三种常用的数据模型 u掌握关系型数据模型的相关概念 第第1 1章 数据库系统章 数据库系统 基础知识基础知识 数据库系统原理5 一、数据、信息和数据处理 数据:data u数据:是用于描述现实事物的各种特征的符号,它的形 式可以是数字、文本、图形、音频和视频等 u数据包括两大类:数值型数据和非数值型数据 信息:information u信息:是指数据经过加工处理后所获取的有用知识,是 指有意义的数据 u数据与信息之间的关系:数据是信息的具体表现形式, 信息是数据经过加工处理后的有意义的知识 数据库系统原理6 一、数据、信息和数据处理 数据和信息的举例 学生档案中一学生记录的数据 李明是个大学生,李明是个大学生,19861986年出生,男,年出生,男, 江苏人,江苏人,20062006年考入数学系;年考入数学系; 得到下列信息: 数据库系统原理7 一、数据、信息和数据处理 数据处理: u数据处理:又称数据管理,是将数据转换(加工)为信 息的过程。 u数据处理的内容主要包括:数据的收集、整理、存储、 加工、分类、维护、排序、检索和传输等一系列活动的 总和。 u数据处理的目的:从大量的数据中,根据数据自身的规 律和及其相互联系,通过分析、归纳、推理等科学方法 ,利用计算机技术、数据库技术等技术手段,提取有效 的信息资源,为进一步分析、管理和决策提供依据。 u数据库技术的发展实际上是应数据管理的需求而发展起 来的技术 数据信息 数据处理 信息=数据+数据处理 数据库系统原理8 二、数据处理技术的发展 数据处理的中心问题是对数据的进行组织、分类、编 码、存储、检索和维护。 随着计算机硬件和软件技术的发展,数据管理经历了 人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。 数据库系统原理9 二、数据处理技术的发展 人工管理阶段 u时期:40年代中-50年代中 u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(卡片、纸带、磁带) 软件水平:没有操作系统 数据处理方式:批处理 u特点: 数据不保存:用户在操作时将数据输入,用完就撤走 数据不独立:数据是程序的组成部分,即数据和程序结合为一 个不可分割的整体,数据的结构发生改变,程序要做相应的修 改 数据不共享:数据面向应用,一组数据对应一个程序。程序和 程序间存在大量的冗余数据 数据库系统原理10 二、数据处理技术的发展 文件系统阶段 u时期:50年代末-60年代中 u产生的背景 应用需求:科学计算、数据管理 硬件水平:磁盘、磁鼓 软件水平:有文件系统(出现操作系统) u特点: 数据可以长期保存,反复使用。 由文件系统管理数据:文件系统把数据组织成相互独立的 数据文件,程序和数据之间由文件系统提供的存取方法进 行转换,使应用程序与数据之间有一定的独立性 数据库系统原理11 二、数据处理技术的发展 文件系统阶段 u缺点: 数据共享性差:通常由一个文件对应一个程序(数据面向 程序)。 数据冗余度大:由于文件之间缺乏联系;相同的数据常常 在不同的文件中重复存贮。 易造成数据的不一致性:由于冗余而在更新时,稍不注意 就有可能使同样的数据对象在不同的文件中不一致。 数据独立性差:文件的逻辑结构改变时,应用程序必须改 变,同时修改文件结构的定义。 数据库系统原理12 二、数据处理技术的发展 数据库系统阶段 u时期:60年代末以来 u产生的原因: 应用需求:大量的数据处理,数据需共享 磁盘技术的发展:大容量、高速度、低成本 软件发展:出现专门的数据管理软件DBMS u特点: 采用数据模型组织数据:实现了数据的结构化,既能够描 述数据本身,也能够描述数据之间的联系,这是与文件系 统的根本区别 数据共享性高,冗余度低: 独立性高:数据与应用程序之间相互独立 数据由DBMS统一管理和控制:数据操作简单 数据库系统原理13 三、重要基本概念 数据库:database(DB) uDB:是指长期存储在计算机内、有组织的、可共享的数 据集合。 u特点: 数据库的数据是按一定的数据模型组织、描述和存储 数据库的数据具有较小的冗余度、较高的数据独立性 和扩展性 可以为各种用户共享 数据库系统原理14 三、重要基本概念 数据库管理系统:DBMS uDBMS:(DataBase Management system),是指负责数 据库数据存取、维护和管理的系统软件。 uDBMS提供对数据库中数据资源进行统一管理和控制的功能, 并将用户应用程序与数据库数据相互隔离 u在DBMS的支持下,数据与程序的关系如图所示: u现实中,常用的DBMS有: Oracle、SQL Server、 Sybase、Informix、 DB2、Visual Foxpro、 Access 应用程序与数据之间的关系 数据库系统原理15 三、重要基本概念 DBMS的主要功能 u数据库的定义功能:必须提供定义数据库的功能(如建立、 删除数据库),DBMS用数据定义语言(Data Definition Language,DDL)实现 u数据操纵功能:对数据库中的数据进行插入、修改、删除、 检索等操作,DBMS用数据操纵语言(Data Manipulation Language,DML)实现 u数据库运行控制功能:必须提供并发控制功能、数据的安全 性控制功能、数据完整性控制功能,DBMS一般通过数据控制 语言(Date Control Language,DCL)实现 u数据字典:存放数据库中所有数据的定义和设置信息 数据库系统原理16 三、重要基本概念 数据库系统:DBS(Database System) u定义:DBS是指引进了数据库技术后的整个计算机系统 u组成: 硬件系统 系统软件:操作系统、数据库管理系统DBMS 数据库集合:应用程序的数据库 数据库应用系统:以数据库为基础和核心的应用系统 数据库管理员:DataBase Administrator(DBA) 用户:User,包括普通用户和一般程序员 数据库系统原理17 三、重要基本概念 数据库系统示意图: 用户 数据库管理员 用户用户 应用程序 数据库管理系统 操作系统 数据库 数据库系统原理18 四、数据模型 三个“世界” u将现实世界的事物及其联系转化为计算机及数据库所允 许的形式的过程,一般要经过三个阶段,或者说,要通 过三个“世界”。 u如图: 现实世界 现实事物 及联系 信息世界 概念模 型 数据世界 数据模 型 抽象 数据表示 数据库系统原理19 四、数据模型 概念模型: u实体(Entity):客观存在的、可以相互区别的事物, 可以是具体的人、事、物,也可以是抽象的概念 u实体集:具有相同性质的多个实体所组成的集合 u属性(Attribute):实体所具有的特征,一个实体可以 用若干属性来刻画 u属性的域(Domain):属性的取值范围 u码或关键字(Key):在实体属性中,能够区别实体集中 不同实体的某个属性或某几个属性的组合 数据库系统原理20 四、数据模型 概念模型: u实体间的联系(Relationship):实体集之间的关系 一对一(1:1):对于实体集A中的每一个实体,实体集B 中至多有一个实体与之联系 一对多(1:n):对于实体集A中的每一个实体,实体集B 中有n个实体(n=0)与之联系;反之,对于实体集B中的 每一个实体,实体集A中至多只有一个实体与之联系 多对多(m:n):对于实体集A中的每一个实体,实体集B 中有n个实体(n=0)与之联系;反之,对于实体集B中的 每一个实体,实体集A中也有m个实体与之联系 A B A B A B 1:11:nn:m 数据库系统原理21 四、数据模型 常用数据模型 u数据模型:是DBMS采用的数据结构,它表示数据库中数据的 组织方式。 u常见数据模型有三种:层次模型、网状模型、关系模型,对 应于三种数据结构:树、图、表 u层次模型:是指用树型结构来表示实体及其联系 特点: 有且只有一个结点无双亲, 该结点为根 其他结点有且仅有一个双亲 结点 同层次的结点之间没有联系 层次模型可以方便地表示一对一联系和一对多 联系,但不能直接表示多对多联系 系 班级 办公室教研室 学院 处 科 数据库系统原理22 四、数据模型 数据模型 u网状模型:是指用网络结构来表示实体及其联系 特点: 允许有一个以上的结点无双亲 允许一个结点有多个双亲结点 允许两个结点之间有多种联系 A B D CE 网状模型可以直接表示多对多联系,层次模型 是网状模型的特殊形式,网状模型是层次模型 的一般形式 学生 教室 专业 教师 课程 数据库系统原理23 四、数据模型 关系模型:用关系来表示实体及其联系,每个关系是一个二维表 与关系模型有关的术语: u关系:Relation,一个关系就是一张二维表 u元组:Tuple,表中的行称为元组。一行为一个元组,或为一条记 录(Record) u属性:Attribute,表中的列称为属性(字段、Field)。每一列 有一个属性名(字段名),关系的n个属性称为关系的目或度 u域:Domain,属性的取值范围 u关键字:Key,能唯一标识一个元组的属性或属性组合;若一个关 系中有多个关键字,可以选定一个为主关键字(Primary Key) u关系模式:Relation Model,对关系的描述,格式 关系名(属性名1,属性名2,属性名n) 数据库系统原理24 关 系 关系名 山西21物 理男杨小东03007 北京19计算机男张 力03004 北京18数 学女王 名03003 山东19信 息女柳 城03002 江苏20计算机男李 永03001 籍贯年龄系 别性别姓 名学 号 属性(列) 属性名 元组(行) 男 女 1100 整 数 字符串 信息、数 学、 域 学 生 表 关 键 字 北京、 上海 学生表(学号,姓名,性别,系别,年龄,籍贯) 数据库系统原理25 四、数据模型 关系模型的实体间联系: 无论实体还是实体间的联系,都用关系模式来表示 例:1: “学生”、“课程”实体,用两个二维表表示 2: “学生”与“课程”之间的联系,用一个新的关系“选修”表示 四、数据模型 关系的性质:6条性质 u不允许“表中表”,即表中元组的分量必须是原子的 u列是同质的,即每一列的所有分量是相同类型的数据, 取自同一个域。 u不同的列的域可以相同。 u列的次序可以任意交换,不改变关系的实际意义 u表中不允许出现完全相同的两行,
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