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1、第1章 数据库基础知识,数据库的特点及概念 数据管理技术的发展 数据库系统结构,数据库的特点及概念,数据（Data） 数据库（Database，简称DB） 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS） 数据库系统（Database System，简称DBS）,信息与数据,信息 信息是客观事物属性的反映，是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据表现形式，是可以传递的，是有用的 。 数据 对客观事实进行记录的物理符号或是这些物理符号的组合。,例如： 数据1、3、5、7、9、11、13、15 数据1、3、2、4、5、1、41,它是一组等差数列，这是信息,它
2、不能告诉我们任何东西，故它不是信息。,信息 = 数据 + 处理,数据（Data）,数据是数据库中存储的基本对象。 数据的种类 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等 例如： (李明，男，22，1989，浙江，计算机，2011） 语义： 李明是个大学生，1989年出生，今年22岁，男性，浙江人，2011年考入计算机系,数据库（DataBase）,长期储存在计算机内，有组织的、可共享的数据集合。 数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的。 数据库中的数据具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性。,数据库管理系统（DBMS）,数据管理系统软件。管理、控制数据库
3、的建立、运行和维护。 位于操作系统和用户应用之间 总是基于某种数据模型 数据库厂商的产品通常 指DBMS，如Oracle、 SQL Server、DB2、 Informix等 目的 提供一个可以方便地、有效地存取数据库信息的环境。,数据库管理系统（DBMS）的功能,数据库定义 数据库对象定义：表、索引、约束、用户等 数据库操纵 实现对数据库的基本操作：增、删、改、查 数据库保护 恢复、并发控制、完整性控制、安全性控制 数据库的建立和维护 初始数据的转换和装入、数据备份、数据库的重组织、性能监控和分析等,数据库系统（DBS）,数据库引入到计算机系统中的系统构成： 数据库 DBMS开发工具 应用软
4、件系统 人员（数据库管理员DBA、应用程序员、 最终用户）,在一般不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。,数据库系统构成,第1章 数据库基础知识,数据库的特点及概念 数据管理技术的发展 数据库系统结构,数据库技术的产生和发展,手工管理阶段（50年代中期以前） 文件系统阶段（50年代中期以后 60年代中期） 数据库系统阶段（60年代后期开始）,膨胀的数据量需要新的数据管理方法,手工管理阶段,背景 计算机主要用于科学计算 数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等 外存为顺序存取设备 磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备 没有操作系统，没有数据管理软件 用户用机器指令编码，通过纸带机
5、输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作,需求,技术条件,手工管理阶段,手工管理阶段,手工管理阶段具有以下特点： 用户完全负责数据管理工作 数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等 数据完全面向特定的应用程序 每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走 数据与程序没有独立性 程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变 磁带的特点 优点：廉价地存放大容量数据 缺点：顺序访问；1%所需，100%访问,文件系统阶段,背景 计算机不但用于科学计算，还用于管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备 有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统 文件存储空间的管理
6、目录管理 文件读写管理 文件保护,需求,技术条件,文件系统阶段,文件系统阶段,文件系统阶段具有以下优点： 系统提供一定的数据管理功能 存取方法（索引文件、链接文件等） 支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户程序不必考虑物理细节 数据仍是面向应用的 一个数据文件对应一个或几个用户程序 数据与程序有一定的独立性,文件系统阶段,文件系统阶段具有以下缺点： 数据的共享性差，冗余度大 数据分散管理，孤立 数据的不一致性 由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带来困难，容易造成数据的不一致性 数据查询困难 记录之间无联系,文件系统阶段,数据库系统阶段,背景 计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性
7、要求强（多种应用、不同语言共享数据） 外存有了大容量磁盘、光盘 编制和维护软件及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高，力求降低,数据库系统阶段,数据不是依赖于程序的附属品，而是现实世界中独立存在的对象,数据库系统阶段,数据库系统阶段,用数据库系统来管理数据比文件系统具有明显的优点: 1面向数据模型对象 2数据的共享性高、冗余度低、易扩充 3数据和程序之间具有较高的独立性 4 数据由DBMS统一管理和控制,数据库系统阶段,数据库系统阶段程序与数据之间的对应关系:,第1章 数据库基础知识,数据库的特点及概念 数据管理技术的发展 数据库系统结构,数据库系统结构,数据库系统的三级模式结构 数据库系
8、统内部的体系结构从逻辑上分为三级,型,值,模式,实例,外模式,模式,内模式,外模式用户模式（视图） 是模式的子集或变形，是与某一应用有关的数据的逻辑表示 不同用户需求不同，看待数据的方式也可以不同，对数据保密的要求也可以不同，使用的程序设计语言也可以不同，因此不同用户的外模式的描述可以使不同的。,数据库系统结构,模式逻辑模式（概念模式） 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述，是所有用户的公共数据视图 DBMS提供数据定义语言DDL来描述逻辑模式，严格定义数据的名称、特征、相互关系、约束等,数据库系统结构,内模式存储模式 是数据在数据库系统的内部表示，即对数据的物理结构/存储方式的描述，是低
9、级描述，一般由DBMS提供的语言或工具完成,数据库系统结构,内模式是整个数据库实际存储的表示 模式是整个数据库实际存储的抽象表示 外模式是概念模式的某一部分的抽象表示,外模式,模式,内模式,数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,数据库用户能看到并允许使用的那 部分局部数据的逻辑结构和特征的描述,它是对数据库存储结构的描述， 是数据在数据库内部的表示方式,可有多个,只有一个,数据库系统的二级映象与数据独立性,DBMS在三级模式之间提供了二级映象功能，保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性与物理独立性。,外模式/模式映象,模式/内模式映象,保证了数据与程序间的逻辑独立性,确保了数据的物
10、理独立性,数据库系统结构,回 顾,数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统,随堂练习,1、在数据库系统中，对数据操作的最小单位是( ) A.字节 B.数据项 C.记录 D.字符,2、当数据库的( )改变了，由数据库管理员对( )映象作相应改变，可以使( )保持不变，从而保证数据的物理独立性 (1)模式 (2)存储结构 (3)外模式/模式 (4)用户模式 (5)模式/内模式 A.(1)(3)(4) B.(1)(5)(3) C.(2)(5)(1) D.(1)(2)(4),3、数据库中全体数据的整体逻辑结构描述称为( ) A.存储模式 B.内模式 C.外模式 D.概念模式,随堂练习,4、在应用程序中，用户使用的是( ) A.外模式 B.模式 C.内模式 D.存储模式,6、数据库的( )是为保证由授权用户对数据库的修改不会影响数据的一致性。 A.安全性 B.完整性 C.并发控制 D.恢复,5、数据库系统与文件系统本质的不同表现在( ) A.数据库中的数据是按一定的数据结构组织的 B.数据库中的数据项需指明数据类型和取值范围 C.数据库提供了便利的存取方法 D.数据库具有更高的数据存储量,