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1、,数据库原理及应用,电子工业出版社, 1.1 数据库技术的术语 1.1.1 信息、数据和数据处理 “信息”可以告诉我们有用的事实和知识，“数据”可以更有效地表示、存储和抽取信息。 1. 信息（Information）是新的有用的事实和知识。,信息具有四个基本特征： 1) 信息是关于客观事物存在状态的反映； 2) 信息是有用的新的知识； 3) 信息可以被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储； 4) 信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。,第一章 数据库系统概述,信息的作用： 1) 它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性； 2) 信息是社会机体进行
2、活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展； 3) 信息又是管理活动的核心。,数据的特征： 1) 数据有“型”和“值”之分。 2) 数据受数据类型和取值范围的约束。 3) 数据是具载荷信息载体的多种表现形式。,2. 数据（Data）是可记录、可识别的物理符号,数据处理是指对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传播等工作。 其中： 1) 数据管理：收集、整理、存储在需要的时候能够提供数据； 2) 数据加工：分类、排序、检索、维护、加工、统计对数据进行变换、抽取和运算，得到反映事物变化趋势的更有用的数据； 3) 数据传播：在空间或时间上以各种
3、形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。,3. 数据处理（Data Processing）指围绕数据所做的工作, 1.1.2 数据库、数据管理系统与数据库系统,1. 数据库（Data Base）,数据库（DB）是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。 数据库方法与文件方法相比，具有以下特征。 1) 数据库中的数据具有数据共享性。 不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据。 多个用户可以同时共享数据库中的数据资源。 2)数据库中的数据具独立性。 3) 数据库中的数据具有数据完整性。 4) 数据库中的数据冗余性降低。,2. 数据库管理系统（Database
4、Management System）的功能及作用,数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。, 数据库管理系统的功能结构,1. 数据定义功能：提供建立数据库机制。(Date Definiton Language) 2. 数据操纵功能：实现数据库的插入、修改、删除、查询、统计。(Date Manipulation Language ) DML有两种形式： 1）宿主型：嵌入在其他高级语言中使用。 2）自主型：既可以嵌入到主语言中，也可以单独使用。 3.数据库的
5、运行控制功能：(Date Control Language)： 包括：完整性控制、安全性控制和并发行控制。,3. 数据库系统（Database System）,使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。 数据库系统主要为信息管理系统。 一个数据库系统应由3部分构成 (1)计算机硬件(hardware) (2) 软件(software) (3)数据库管理员(DBA) 用户(user),1. 数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求,数据库系统的计算机硬件资源包括CPU、内存、外存及其他外部设备。,2. 数据库系统的软件组成,软件中包括操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、主语言系统、应
6、用程序软件和数据库。,3. 数据库管理员的职责,数据库管理员（Data Base Administrator，简称DBA），职责为： 1) DBA应参与数据库和应用系统的设计。 2) DBA应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作。 3) DBA要负责定义数据的安全性要求和完整性条件。 4) DBA负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作。 5) DBA负责数据库的改进和重组。,1) 手工管理阶段不保存大量的数据。 2) 手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理。 3) 手工管理阶段基本上没有“文件”概念。 4) 手工管理阶段一组数据对应一个程序。, 1.2 数据库技术及发
7、展 1.2.1 手工管理数据阶段的特点, 1.2.2 文件系统阶段的数据管理特点和缺陷,1. 文件管理阶段的数据管理特点,1) 管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。 2) 文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。 3) 文件系统中的数据文件已经具有多样化。 4) 文件系统的数据存取是以记录为单位的。,2. 文件系统在数据管理上的主要缺点,1) 文件系统的数据冗余度（Redundancy）大。 2) 文件系统中缺乏数据与程序独立性。 文件系统中的数据文件是为某一特定应用服务的，数据文件的可重复利用率非常低。 当数据的逻辑结构改变时，必须修改它的应用程序，同时
8、也要修改文件结构的定义。, 1.2.4 数据库系统阶段的数据管理特点,数据库系统和文件系统相比具有以下主要特点:,1. 数据库设计时面向数据模型对象,2. 数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高,数据冗余度小是指重复的数据少。减少冗余数据可以节约存储空间、避免数据的不一致问题。,数据共享度高的优点：多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。,3. 数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性,(1)数据的物理独立性（Physical Data Independence） (2) 数据的逻辑独立性（Logical Data Independence）,4. 数据库系统通过DBMS进行数据安全性
9、、完整性、并发控制和数据恢复控制,5. 数据库中数据的最小存取单位是数据项, 1.2.4 数据库技术发展新趋势,（1）web数据库 （2）工程数据库 （3）辅助决策支持数据库 （4）人工智能领域的知识库, 1 数据库系统的三级数据模式结构, 1.3 数据库系统的体系结构 1.3.1 数据库体系结构,数据库的三级模式是指逻辑模式、外模式（子模式）、内模式（物理模式）。,1. 数据库的三级模式结构,(1) 逻辑模式（Schema）及概念数据库,逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。 以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。 (2) 外模式（External Schema）：用户程序看到
10、的局部数据库所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。,(3) 内模式（Internal Schema）或物理模式（Physical Schema），内模式也叫存储模式（Access Schema）它是数据的内部表示或底层描述。,2. 数据库系统的二级映象技术及作用,1) 外模式 / 模式的映象：定义并保证了外模式与数据模式之间的对应关系。 2) 模式 / 内模式的映象及作用：定义并保证了数据的逻辑模式与内模式之间的对应关系。,保证数据的逻辑独立性 当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式模式映象，使外模式保持不变； 应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的
11、逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。,外模式与模式的映像作用,保证数据的物理独立性 当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式内模式映象，使模式保持不变。 应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。,内模式与模式的映像作用,从最终用户来看，数据库分为单机结构、主从结构、分布式结构、客户服务器结构和浏览器服务器结构。,1.3.2. 数据库系统体系结构,单机结构 主从结构 分布式结构 客户服务器结构（C/S,Client/Server） 浏览器服务器结构（B/S,Browser/Server）, 单机结构,整个数据库系统包括应用程序、DBM
12、S和数据库都装在一台计算机上，一个用户独占，不同机器不能共享, 主从结构,一个大型主机带若干终端的多用户结构。 特点： 1）数据库系统都集中存放在主机上，所有处理任务都由主机完成。 2）各个终端用户可以并发存取数据库的数据，共享数据资源。, 分布式结构,地理上分散而逻辑上集中的数据库系统 特点： 1) 数据的物理分布性。 2) 数据的逻辑相关性。 3) 区域自治性。 4) 各计算机之间通过网络联系。, 分布式结构,优点 适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应用的需求。 缺点 数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。 当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地受到网络传输的制
13、约, 客户服务器结构 C/S,网络上专门用于执行DBMS功能的计算机称为数据库服务器；其他安装DBMS功能的外围开发工具，且支持用户应用的计算机称为客户机。 特点： 1）数据存储层处于服务器上。 2）应用层和用户界面层处于客户机上。, 客户服务器结构优点,1）客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后，只将结果返回给用户，从而显著减少了数据传输量。 2）数据库更加开放 客户与服务器一般都能在多种不同的硬件和软件平台 上运行, 浏览器服务器结构 B/S,特点： 客户端： 浏览器软件、用户界面 浏览器的界面统一，广大用户容易掌握大大减少了培训时间与费用。 服务器端 包括数据库服务器和应用服务器 大大减少了系统开发和维护代价，能够支持数万甚至更多的用户。,作业：P14：1.1 1.4,