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1、第一章,数据库基础知识,课程性质与设置目的,性质 计算机教育的重要课程 计算机与信息类专业的一门专业基础课 数据库技术是计算机软件学科的重要分支 应用领域广大 目的 掌握基本原理和方法 掌握数据库结构设计和数据库应用系统开发方法 能应用现有数据库管理软件和软件开发工具,课程特点,理论性 关系运算理论 模式设计理论目的 实用性 SQL语言 数据库设计 可操作性,课程学习方法,理论学习 掌握基本概念，多看例题，多做习题 理论指导实践，实践提高认识 重视数据库设计 实践学习 勤思考，多动手 重视上机实习环节,目标,数据库系统有关的基本概念 数据库的发展历史 数据模型(Data Models) 数据库
2、系统的三级模式及二级映象 数据库系统,数据库系统概述,数据库的地位 数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透 数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志,基本概念,数据（Data） 数据库（ Database ） 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS),数据,数据（Data）是描述事物的符号记录，是数据库系统研究和处理的对象。 数据的特点：文字、图形、图像、声音、学生档案记录等 数据的种类：文字、图形、图像、声音等。 数据的特点：
3、收集、存储、加工和传播,数据库,数据库的定义 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组 织的、可共享的大量数据集合 数据库的特征 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展,数据库管理系统,数据库管理系统： 数据库管理系统（ DataBase Management System,简称DBMS）是一类位于用户与操作系统之间，帮助用户有效地组织和存储数据、高效获取有用信息的一层计算机系统软件。 主要功能： 数据定义 数据操纵 数据控制 数据查询,用户是用DML还是DDL完成下列任务？ a.定义目录表 b.输入一个新员工的信息,数
4、据库系统,数据库系统（DataBase System,简称DBS）是指在引入数据库后的计算机系统。,人员,软件,硬件平台及数据库,应用程序员,数据管理技术的产生和发展,什么是数据管理 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 是数据处理的中心问题 数据管理技术的发展过程 人工管理阶段(40年代中-50年代中) 文件系统阶段(50年代末-60年代中) 数据库系统阶段(60年代末-现在) 数据管理技术的发展动力 应用需求的推动 计算机硬件的发展 计算机软件的发展,人工管理阶段,时间：20世纪50年代中期以前 背景 应用需求：科学计算 硬件水平：外存只有卡片纸带磁带，无直接存取存储设备 软件水平
5、：汇编语言，没有操作系统 处理方式：批处理,人工管理阶段,特点: 数据不保存 应用程序管理数据 数据不共享 数据不具有独立性,文件管理阶段,时间： 20世纪50年代末到60年代中期 背景 应用需求：科学计算、管理 硬件水平：磁盘、磁鼓等直接存取的外存设备 软件水平：操作系统高级语言操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件 处理方式：联机实时处理、批处理,文件管理阶段,特点: 数据长期保存 文件管理数据 共享性差 独立性差,文件系统阶段,图例:,补贴,系别,姓名,学号,劳资科,住址,系别,性别,姓名,学号,房产科,学位,学分,系别,姓名,学号,学籍科,人事科,数据库系统阶段,时间： 20世纪
6、60年代末 至今 背景 应用背景：大规模管理 硬件背景：大容量磁盘 软件背景：有数据库管理系统 处理方式：联机实时处理,分布处理,批处理,数据库系统阶段,特点： 数据结构化 数据的共享性高,冗余度低,易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制,数据结构化,面向全组织,具有整体数据的结构化 不仅描述数据本身，而且描述数据之间的联系 数据最小存取单位是数据项(数据项组成数据记录),比较,区别于文件系统的特点是: 面向应用 记录之间没有联系 最小存取单位是数据记录,数据库系统的特点,图例:,数据的共享性高、低冗余、易扩充,图例:,应用1,应用2,应用3,服务器,数据独立性高,图例:,数据由D
7、BMS统一管理和控制,数据的安全性(Security)保护 数据的完整性(Integrity)检查 并发(Concurrency)控制 数据库恢复(Recovery),数据模型,模型：抽象地模仿现实世界的事物 应满足三方面的要求： 是比较真实的模拟现实世界 容易为人们所理解 便于在计算机上实现,数据模型的分层,概念数据模型 - 信息世界的基本概念 - 实体-联系模型（E-R模型） 结构数据模型 - 层次模型 - 网状模型 - 关系模型 - 面向对象模型,数据模型： 是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架,层次模型,用树型（层次）结构表示实体类型以及实体之间联系的模型是层次模型。,树
8、由节点和连线组成： 节点代表实体型. 连线代表实体之间的联系. 特点（判断依据）： 1. 每棵树有且只有一个节点没有父节点，称为根. 2 .树中的其他节点都有而且仅有一个父节点.,优点： 1. 结构简单，用户易掌握. 2. 由于其数据结构固定，用来表示结构固定的实体及其 之间的联系. 缺点： 1.现实世界中很多联系是非层次性的,如多对多的联系. 不便于表达多对多的联系. 2.对插入和删除操作的限制比较多. 3. 查询子女节点必须通过双亲节点. 4.由于结构严密,层次命令趋于程序化.,网状模型,用网状结构表示实体类型及实体之间联系的数据模型称为网状模型。,特点: 1 可以有一个以上的节点无父节点
9、. 2 至少有 一个节点有多于一个的父节点. （排除树结构） 优点： 1 表达联系种类丰富. 2 性能良好，存取效率高. 缺点： 结构复杂.,关系模型,用关系（二维表格形式结构）来表示实体类型以及实体间联系的模型称为关系模型。,对象模型,使用面向对象技术（Object-Oriented，简称OO)来表示信息世界的实体类型及实体之间联系的模型称为对象模型.,文件管理阶段,模式（Schema)：逻辑模式 逻辑级上的视图，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图 一个数据库只有一个模式 外模式 (External Schema)：子模式或用户模式 是数据库用户的数据视图，是
10、与某一应用有关的数据表示 一个数据库可有多个外模式 内模式(Internal Schema)：存储模式 数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式 一个数据库只有一个内模式,数据库系统的三级模式结构,图例：,应用A,应用E,应用B,应用C,应用D,外模式1,外模式2,外模式3,模式,内模式,数据库,外模式/模式映象,模式/内模式映象,文件管理阶段,外模式 (External Schema)模式（Schema) 一个模式可对应多个外模式，对于每一个外模式均有一个外模式模式映象。 当模式变化时，由DBA改变各外模式模式映象而保持外模式不变，应用程序也无须改变 所以，保证了数据与程序
11、的逻辑独立性 模式（Schema)内模式 (Internal Schema) 模式内模式 映象是唯一的 当内模式变化时，由DBA改变各模式内模式映象而保持模式不变，应用程序也无须改变 所以，保证了数据与程序的物理独立性,二级映象功能与数据独立性,意义： 这两层映象保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。,数据库系统用户,图例：,最终用户,DBA 系统分析员,数据表示,外模式,内模式,模式,DB,应用程序,DBMS,OS,应用程序员,总结,数据库系统组成： 数据库 数据库管理系统 数据库系统 用户 数据管理技术的发展： 人工管理阶段 文件管理阶段 数据库系统阶段 数据库系统结构 外模式/模式 模式/内模式,作业,1 .描述事物的符号记录称为什么？ 2 . 什么是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件？ 3. 什么是长期存储在计算机内的有组织,可共享的数据集合？ 4.根据应用的不同将数据模型分为哪2个层次? 5 .你怎样认识关系数据模型的逻辑结构? 6.试述数据库三级模式结构和二级映象功能?,