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1、数据库系统原理及应用,课程目的与要求教学安排先修课参考书及教材数据库系统原理 清华大学 余盘祥数据库系统概论 美 C.J.戴特 答疑时间,第一章 绪 论,数据处理的概念数据库研究的问题数据管理的概念,应用程序1,数据组1,应用程序2,数据组2,应用程序n,数据组n,背景：从硬件看，外存只有磁带、卡片、纸带，没有磁盘。 从软件看，没有操作系统，没有管理数据的软件。手工管理阶段的特点：（50年代中期以前） 1数据不保存 2没有软件系统对数据进行管理 3基本没有文件的概念 4一组数据对应一个程序，数据是面向应用的,1.1 数据管理的进展人工管理阶段,应用程序1,数据组1,应用程序2,数据组2,应用程
2、序n,数据组n,背景：不仅科学计算，而且大量用于管理。 外存有了磁盘磁、鼓等直接存取的存储设备。 操作系统中已经有了专门的管理数据软件文件系统。,存取方法,1.1 数据管理的进展文件系统阶段,文件系统阶段的特点：（50年代末60年代末）1数据长期保留在外存上，经常对文件进行查询、修改、 插入、删除等操作。2有软件（文件系统）对数据进行管理，程序和数据有了一 定的独立性。 3文件多样化。 4数据的存取基本上以记录为单位。 5 缺点： 数据冗余大 数据和程序缺乏独立性 文件系统仍是一个不具有弹性的无结构的数据集合。,1.1 数据管理的进展数据库系统阶段,程序甲（COBOL）,程序乙（PL/1）,程
3、序戊（C语言）,程序丁（FORTRAN）,程序丙（COBOL）,数据集合,背景：计算机用于管理的规模更为庞 大，要求越来越强。 1有了大容量（海量）的磁盘。 2、有了DBMS，且软件价格上升， 硬件价格下降。 3联机实时处理要求更多了，并 考虑分布处理。,数据库系统阶段特点：（60年代末至今）1面向全组织的复杂的数据结构,例： 人事基本记录 部 职 姓 职 性 年 出 成 政治 工资 工 门 号 名 务 别 龄 身 份 面貌 级别,政治历史记录 年 事件 代,姓 状况 与职工名 关系,(a),人事基本记录 信 王 讲 职 学 党 高教 息 10317 男 38 系 一 师 员 生 员 10级,
4、1970 1979,政治历史记录,丁 一,社会关系记录,职工记录 部 职 姓 职 性 年 工 工资级别 门 号 名 务 别 龄,人事记录,出 成 政治面貌 身 份,年月 工资级别,年代 事件,政治 历史,与职工姓名 状况 关系,业务记录,子部门 最后学历 专长,学历,年代 学校 单位,科研经历,年月 项目,教学经历,年 课 授课月 程 对象,2数据冗余小，易扩充3具有较高的数据和程序的独立性4统一的数据控制功能5数据的最小存取单位是数据项 程序和数据的关系如图：,应用程序1,应用程序2,数据库管理系统,数据库,数据库定义,数据库是一个通用化的综合性的数据集合，它可以供各种用户共享且具有最小的冗
5、余度和较高的数据与程序的独立性。,数据库技术的发展,60年代末的三个标志事件70年代后的三大发展数据库学科研究的三大领域,1.2 数据模型数据模型的三要素,数据模型的概念数据模型的三要素数据结构数据操作完整性约束,1.2 数据模型概念模型,概念模型的概念信息世界的主要概念：实体、属性、码、域、实体型、实体集、联系。实体型间的三类联系概念模型的表示方法E-R图,现实世界,信息世界 概念模型,机器世界DBMS支持的数据模型,认识抽象,转换,两个实体模型之间的联系：,实体型A,联系名,实体型B,实体型A,联系名,实体型B,实体型B,课题,供应商,教员,参考书,（a）三个实体型之间一对多联系 （b）三
6、个实体型之间多对多联系,教授,供应,项目,零件,（a）1：1的联系 （ b）1：n 的联系 （ c）m ：n 的联系,实体型A,联系名,1,1,1,n,m,n,1,m,n,m,n,p,职工,领导,1,n,同一实体集内一对多联系,供应商号,地址,帐号,仓库号,面积,电话号,职工号,姓名,年龄,供应商,仓库,职工,姓名,电话号,供应,工作,领导,库存,项目,零件,项目号,预算,开工日期,零件号,规格,名称,单价,库存量,职称,描述,m,m,1,n,n,p,n,1,n,供应量,1.2 数据模型三种主要的数据模型,预备知识图的定义基本层次联系两个记录型及它们之间的一对多(包括多对一)的联系称为基本层次
7、联系。如下图所示：,R,Rj,i,Lij,在数据库中,我们定义满足下面两个条件的“基本层次联系”的集合为层次模型: (1)有且仅有一个节点无双亲,这个节点称为根节点； (2)其他节点有且仅有一个双亲。例如：,R1,R2,R3,R4,R5,层次模型,网状模型: 广义地讲,任意一个连通的基本层次联系的集合是一个网状模型.这种广义的提法把树也包括在网状模型中.在数据库中则把树结 构排除在网状模型之外。在网状模型中，允许： (1)有一个以上的节点没有双亲； (2)节点可以有多于一个的双亲。例如（a）（b）（c）都是网状模型：,R1,R2,R1,R2,R1,R2,R4,R3,R3,R3,R4,(a),(
8、b),(c),R1,R2,R3,Ri,Rj,工人,设备,L1,L2,S!,S2,使用,保养,网状模型中的复合链,主码,字符串,整数,关系,关系名-学生登记表,属性(列),属性名,元组(行),1,2,34,5,域,关系模型的特点,概念单一。关系必须是规范化的关系（即不允许“表中有表”）。关系操作的对象和结果均为关系。,应用A,应用B,应用C,应用D,应用E,外模式1,外模式2,外模式3,模式,内模式,数据库,模式/内模式映象,数据库系统的三级模式结构,外模式/模式映象,硬件,应用系统,应用开发工具软件,DBMS,操作系统,编译系统,带有数据库的计算机系统层次图,终端,内模式,DB,DBMS,应用系统,OS,模式,外模式,用户,DBA，系统分析员,应用程序员,各种人员的数据视图,数据抽象级别,软件系统层次,DBA的职责,决定数据库的信息内容和结构。决定数据库的存储结构和存取策略。定义数据的安全性要求和完整性约束条件。监督和控制数据库的使用和运行。数据库系统的改进和重组。,DBMS的主要功能,数据库定义功能。数据存取功能。数据库运行管理。数据库的建立和维护功能。,（源）外模式,（源）模式,（源）内模式,模式翻译程序,各种目标模式,数据字典,源模式到目标模式的翻译过程,源程序主语言+DML,预编译程序,源程序标准主语言,主语言编译程序,目标代码,源程序的预编译过程,