Hunan Institute of TechnologyDepartment of Computer Science Spring 2007数据库原理Principles of Database湖南工学院计算机系Date教材及参考书(1) 教材n陈利平，高金华等：数据库原理(第一版) ， 中国铁道出版社，2007Date教材及参考书(2) 参考书n王珊，陈红：数据库系统原理教程，清华大学出版社，2000n郭盈发，张红娟：数据库原理，西安电子科技大学出版社，2003 上机软件nSQL Server 2000Date学习方式 听课（启发式、讨论式） 读书（预习、复习） 报告（综合练习）Date考试成绩n平时成绩（书面作业、上机练习、综合练习）n期末考试Date内容安排(1) 基础篇n第1章 数据库系统概述n第2章 关系数据模型n第3章 关系数据库的标准语言SQLn第4章 关系数据库规范化理论 设计篇n第5章 数据库设计Date内容安排(2) 系统篇n第6章 数据库的管理n第7章 数据库系统的访问n第8章 数据库技术的发展Date湖南工学院计算机系数据库原理 Principles of Database第1章 数据库系统概述Date第1章 数据库系统概述n本章要点：n数据库技术的发展 n数据库系统涉及的最基本、最重要的概 念 Date第1章 数据库系统概述 1.1 数据库技术的发展 1.2 数据库的基本概念 1.3 数据模型 1.4 数据库系统的结构 1.5 数据库管理系统 1.6 小结Date当今时代是信息技术飞速发展的时代。而作为信息技术主要支柱之一的数据库技术在社会各个领域中有着广泛的应用。对信息进行收集、组织、存储、加工、传播、管理和使用都以数据库为基础，利用数据库可以为各种用户提供及时的、准确的、相关的信息，满足这些用户的各种不同的需要。数据库技术研究的问题是：如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，如何更广泛、更安全地共享数据。 Date数据库应用例1如航空售票系统，包括的数据项：1）座位预定信息：座位分配、座位确认等2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目 的地、起飞时间、到达时间等。3）机票信息：票价、折扣、有无等。系统工作：1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班 ，是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。2）更新：登记航班、分配座位等3）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。Date数据库应用例2图书管理系统，包括的主要数据项：1）图书信息：书号、书名、作者姓名、出版日期等2）作者信息：姓名、性别、住址、电话等3）出版社信息：名称、地址、社长、电话等4）读者信息：姓名、借书号、借书数量等管理工作：1）查询：查看图书、检索指定作者的图书、检索指定出 版社出版的图书等。2）更新：新书登记、作者信息等Date1.1 数据库技术的发展 n随着计算机硬件和软件的发展，计算机 数据管理方法至今大致经历了四个阶段： 人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系 统阶段和高级数据库阶段。 Daten1.1.1 人工管理阶段 这个阶段数据管理的特点如下 ： 数据不保存 系统没有专用的软件对数据进行管理 数据不共享 数据不具有独立性 程序与数据之间的关系 可用图1-1表示 ：应用程序1数据组1应用程序2数据组2数据组n应用程序n图1-1 人工管理阶段Daten1.1.2 文件系统阶段 用文件系统管理数据的特点如下： 数据以文件形式可长期保存下来 文件系统可对数据的存取进行管理 文件组织多样化 程序与数据之间有一定独立性 与人工管理阶段相比，文件系统阶段对 数据的管理有了很大的进步，但一些根本 性问题仍没有彻底解决，主要表现在以下 三方面： Date 数据冗余度大 数据独立性差 数据一致性差 在文件系统阶段， 程序与数据之间 的关系可用图1-2 表示。 文件n应用程序1应用程序2应用程序n文件1文件2文件 系统图1-2 文件系统阶段Daten例1.1】某学校利用计算机对教职工的 基本情况进行管理，各部门分别建立三个 文件：职工档案文件、职工工资文件和职 工保险文件。每一职工的电话号码在这三 个文件中重复出现，这就是“数据冗余” 。若某职工的电话号码需要修改，就要修 改这三个文件中的数据，否则会引起同一 数据在三个文件中不一样；产生的原因主 要是三个文件中数据没有联系。Daten若在职工档案文件中存放电话号码值， 而其他文件中不存放电话号码值，而存放 档案文件中电话号码值的位置作为“指针 ”。则可消除文件系统中的三个缺点。Daten1.1.3 数据库系统阶段 n数据库系统管理数据的特点如下： 数据结构化 数据结构化是数据库与文件系统的根本 区别。 【例1.2】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。 Date 数据共享性高、冗余少，易扩充 数据独立性高 数据的独立性是指数据的逻辑独立性和 数据的物理独立性。 有统一的数据控制功能 数据库管理系统提供四方面的数据控制 功能 ： 数据的安全性（security）控制 数据的完整性(integrity)控制 Date 并发（concurrency）控制 数据恢复（recovery）数据库系统阶 段， 程序与数据之间 的关系可用图1-3 表示。 应用程序1应用程序2应用程序n数 据 库数 据 库 管理系 统图1-3 数据库系统阶段Daten1.1.4 高级数据库阶段 n1. 分布式数据库技术 分布式数据库系统主要有以下特点： 数据的物理分布性和逻辑整体性。 场地自治和协调。 各地的计算机由数据通信网络相联系 。 数据的分布透明性。 适合分布处理的特点，提高系统处理 效率和可靠性。 Daten分布式数据库系统具体结构如图1-4所 示。 图1-4 分布式数据库Daten2. 面向对象数据库技术 面向对象数据库系统的主要特点： 对象数据模型能完整地描述现实世界的数据 结构，能表达数据间嵌套、递归的联系。 具有面向对象技术的封装性（把数据与操作 定义在一起）和继承性（继承数据结构和操作 ）的特点，提高了软件的可重用性。n3. 面向应用领域的数据库技术Date1.2 数据库的基本概念 n在介绍数据库的基本概念之前，先介绍 一些数据库最常用的术语和基本概念。 Date在数据处理中，我们最常用到的基本 概念就是数据和信息，信息与数据有着不 同的含义。 信息（Information） 1）定义：信息是关于现实世界事物的存在 方式或运动状态的反映的综合，具体说是 一种被加工为特定形式的数据，但这种数 据形式对接收者来说是有意义的，而且对 当前和将来的决策具有明显的或实际的价 值。 如:“2000年硕士研究生将扩招30%”，对 接受者有意义，使接受者据此作出决策。Date2. 信息的特征信息源于物质和能量，它不可能脱离物质而存 在，信息的传递需要物质载体，信息的获取和传递 要消耗能量。 如信息可以通过报纸、电台、电视、计算机网络进行传 递。 信息是可以感知的，人类对客观事物的感知，可以 通过感觉器官，也可以通过各种仪器仪表和传感器 等，不同的信息源有不同的感知形式。 如报纸上刊登的信息通过视觉器官感知，电台中广播的 信息通过听觉器官感知。 信息是可存储、加工、传递和再生的。动物用大脑 存储信息，叫做记忆。计算机存储器、录音、录像 等技术的发展，进一步扩大了信息存储的范围。借 助计算机，还可对收集到的信息进行取舍整理。 Date1.2.1 数据(Data)1. 数据的定义数据是用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体表 现形式。2. 数据的表现形式可用多种不同的数据形式表示同一信息，而信息不随数 据形式的不同而改变。如“2000年硕士研究生将扩招30%”，其中的数据可改为汉字形式“ 两千年”、“百分之三十”。数据的概念在数据处理领域中已大大地拓宽了，其表现 形式不仅包括数字和文字，还包括图形、图象、声音等。 这些数据可以记录在纸上，也可记录在各种存储器中。 Date数据包括数字、文字、声音、图形、图 像等 用数据描述的现实世界中的对象可以是实 在的事物，如描述一个学生的情况可用学 号、姓名、性别、年龄、系别、入学时间 等，则可以这样描述： （80102、赵文、男、22、计算机系、2003） 这里的学生记录就是数据。 Date数据是信息的符号表示或载体，信息则是数据 的内涵，是对数据的语义解释。如上例中的数据2000、30%被赋予了特定的语义， 它们就具有了传递信息的功能。 3. 数据处理数据处理是将数据转换成信息的过程，包括对 数据的收集、存储、加工、检索、传输等一系列 活动。其目的是从大量的原始数据中抽取和推导 出有价值的信息，作为决策的依据。可用下式简单的表示信息、数据与数据处理的关 系：信息=数据+数据处理数据是原料，是输入，而信息是产出，是输出 结果。“信息处理”的真正含义应该是为了产生信 息而处理数据。Daten1.2.2 数据库(DataBase，简称DB) 数据库是长期存储在计算机内有组织的 共享的数据的集合。数据库中的数据按一 定的数据模型组织、描述和储存。数据库库特点： 集成性 共享性 Daten1.2.3 数据库管理系统(DataBase Management System，简称DBMS) 数据库管理系统是位于用户与操作系统 之间的一层数据管理软件，它是数据库系 统的核心组成部分 。 它的主要功能有以下几个方面： 数据定义 数据操纵 数据库运行管理 Date 数据库的建立和维护功能 数据通信 1.2.4 数据库系统(DataBase System，简 称DBS) 数据库系统是指在计算机系统中引入数 据库后的系统，一般由数据库、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（见图1-5）。 Date用户用户用户应用系统应用开发工具数据管理系统操作系统数据库数据库管理员图1-5 数据库系统Daten1.2.5 用户(User) 用户是指使用数据库的人，即对数据库的 存储、维护和检索等操作。用户大致可分 为终端用户、应用程序员和数据库管理员 。1.终端用户（End User） 主要是使用数据库的各级管理人员、工程技术 人员、科研人员，一般为非计算机专业人员。Date2.应用程序员（Application Programmer）负责为终端用户设计和编制应用程序，以便 终端用户对数据库进行存取操作。3.数据库管理员（DadaBase Administrator ，简称DBA）DBA是数据库所属单位的代表。 Date1.3 数据模型 n数据模型(Data Model)是专门用来抽象 、表示和处理现实世界中的数据和信息的 工具。 n数据模型应满足三方面要求：一是能比 较真实地模拟现实世界；二是容易理解； 三是易在计算机上实现。 n数据模型是数据库系统的核心和基础。 Date数据模型与概念模型n1 三个世界的划分n由于计算机不能直接处理现实世界中的具体事物，所以 人们必须将具体事物转换成计算机能够处理的数据。n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。n数据库即是模拟现实世界中某应用环境（一个企业、单 位或部门）所涉及的数据的集合，它不仅要反映数据本身 的内容，而且要反映数据之间的联系。n这个集合或者包含了信息的一部分（用用户视图模拟） ，或者包含了信息的全部（用概念视图模拟），而这种模 拟是通过数据模型来进行的。Daten为了把现实世界中的具体事物抽象、组织为某一 DBMS支持的数据模型，在实际的数据处理过程中，n首先将现实世界的事物及联系抽象成信息世