北京师范大学经济与工商管理学院.ppt

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1、2019/8/24,1,北京师范大学经济与工商管理学院,电子商务技术概论数据库基础,孙运传,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,2,了解数据库发展的概况 结合关系型数据库系统深入理解数据库系统的基本概念，原理和方法。 学会基本的SQL语言进行各种数据操作。 了解E-R模型的概念和方法，关系数据库规范化理论基础和基本设计方法，通过上机实习的训练，初步具备进行数据库应用系统开发的能力。 为学习动态网站开发和应用程序设计做准备。,数据库原理与应用课程目标,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,3,参考书： 数据库系统概论（第三版），萨师煊，王珊著,高等教育出版社，200

2、0 数据库系统基础教程,Ullman J.D.和 Widom J.,清华大学出版社，1998 实验环境： Access,数据库原理与应用教材与参考书,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,4,数据库在信息社会中的重要性,信息高速公路的“3C” Computer Communication Content 数据库技术 有效地管理和存储数据，保证数据的安全性可靠性 大大提高获取数据的能力 在人类社会信息化的进程中，数据库技术功不可没,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,5,数据库在信息社会中的重要性,新趋向 应用由计算转向信息 数据仓库技术和数据挖掘技术 数据量激增，

3、并呈多样性。 数字图书馆，交互视频，人类基因组，电子商务，Web. 无所不在的数据管理： Everything Over DB?,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,6,基本概念,什么是数据？ 我们的生活中，充满了数据、信息与知识 有哪些？讨论列举 表现形式？ 文字、图片、声音、动画、 数据是干什么用的？ 承载信息 有些信息是有用的，帮助决策 信息启动和刺激知识系统的运行，得出结论和决策 数据处理的重要性,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,7,基本概念,数据、信息与知识,数据是信息的载体 信息是数据要表达的内容。 有用的信息和大量信息总结出来的规律就是知识。

4、知识是信息中的精华部分。,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,8,基本概念,什么是数据管理？ 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索、维护 什么是数据处理？ 收集、存储、加工、传播等一系列活动的综合,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,9,基本概念,数据库是什么？（讨论，总结） 数据的仓库 有用的数据组织起来 存储到计算机中，供长期参考使用 可以给多个用户查看和使用 便于管理和使用,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,10,数据库管理系统 DataBase Management System(DBMS) 是数据管理软件 用于建立、运行和维护数据库

5、 位于用户和操作系统之间,相关概念,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,11,数据库管理系统的功能 数据定义:DDL( Data Definition Language) 能够方便地定义数据库中的对象 数据操纵:DML( Data Manipulation Language) 能够实现对数据库的基本操作(查询，插入，删除，修改) 数据库运行管理 由DBMS对数据库进行统一管理和控制，保证数据库的安全性、完整性、并发性、故障恢复等 数据库建立与维护 初始数据的输入与转换，数据的转储、恢复，重组、性能监视与分析等,相关概念,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,12,

6、数据库系统 DataBase System(DBS) DBS是指在计算机系统中引入数据库后的系统而构成，一般包括 (1) DB (2) DBMSOS (3) Users (4) DBA (5) 应用系统,相关概念,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,13,数据库的产生与发展,1.人工管理阶段 2.文件系统阶段 3.数据库系统阶段 4.数据库发展中的三个标志性事件,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,14,1.人工管理阶段,背景： 20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。 外存只有纸带、卡片、磁带等，没有磁盘等直接存取的存取设备； 软件没有操作系统，也没

7、有管理数据的软件； 数据处理方式是批处理。 特点： 数据不保存。 数据需要由应用程序自己管理，编写程序需要考虑数据结构。 数据面向程序，不共享。 数据不具有独立性，随其逻辑结构和物理结构而变化。,程序1-数据集1 程序2-数据集2 程序n-数据集n,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,15,2.文件系统阶段,背景： 从科学计算扩大到管理。硬件出现了磁盘等直接存取的设备；操作系统中已经有了专门的数据管理软件；数据处理方式除了批处理，还能够联机实时处理。 特点： 数据以文件的形式长期保存 由文件系统对数据进行管理 形式多样化：索引文件、链接文件、顺序文件、倒排文件 数据的物理结构与

8、逻辑结构有了区别，但较简单 数据共享性差 程序与数据之间有一定的独立性,程序1-文件组1 程序2-文件组2 程序n-文件组n 统一的存取方法,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,16,3.数据库系统阶段,背景： 20世纪60年代后期以来，计算机用于管理的规模更为扩大，数据量急剧增长。大容量磁盘的出现及硬件价格的下降与软件价格上升，更多的联机实时处理的要求，以及分布处理的提出都促进了数据库技术的产生和发展，并出现了专门统一管理数据的专门软件系统数据库管理系统。,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,17,数据库管理的特点,数据结构化 (1) 将整个组织的数据结构化成

9、一个数据整体 (2) 包含数据之间的联系 (3) 有利于实现数据共享 (4) 数据不再面向应用（程序），而是面向系统系统弹性大 数据共享 (1) 数据共享是数据库系统区别于文件系统的最大特点 (2) 共享是指多用户、多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合 (3) 可实现文件级、记录级、数据项级的数据共享,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,18,闲话数据库,数据库系统阶段（20世纪60年代以后）,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,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,19,可控数据冗余度 (1) 数据共享结构化数据独立性冗余度为零数据

10、一致性好 (2) 提高检索速度可控冗余度要求进行传播更新 数据独立性高 (1) 数据库系统对外屏蔽数据的存储结构 (2) 大大简化应用程序的设计维护的工作量 统一数据控制功能 (1) 数据安全性控制 (2) 数据完整性控制 (3) 并发控制 (4) 数据恢复,数据库管理的特点,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,20,4. 数据库发展中的三个标志性事件,1969年IBM公司研制、开发数据库管理系统的商品化软件IMS(Information Management System)。 IMS的数据模型是层次结构的。 美国数据系统语言协商会CODASYL下属的数据库任务组DBTG(Da

11、ta Base Task Group)对数据库方法进行了系统的研究和讨论 60年代末至70年代初提出了若干报告，称为DBTG报告。 该报告确定并建立了数据库系统的许多概念、方法和技术。其所提议的方法是基于网状结构的 它是数据库网状模型的基础和典型代表。,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,21,1970年IBM公司San Jose研究实验室的研究员E.F.Codd发表了题为“大型共享数据库数据的关系模型”论文 提出了数据库的关系模型，开创了数据库关系方法和关系理论的研究，为数据库技术奠定了理论基础 由于E.F.Codd 的杰出工作，他于1981年获得了ACM图灵奖。,4. 数据

12、库发展中的三个标志性事件,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,22,数据模型,基本概念： 对现实世界数据特征的抽象 对客观事物及其联系的数据数据描述 建立数据库的基础，是定义数据库的依据 定义数据库的框架，描述数据库的数据组织形式,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,23,基本概念,数据模型 什么是数据模型？ 在设计一个数据库时，我们最先想到的是什么 比如，在设计网上书店数据库时 我们需要确定： 需要哪些数据，数据有什么特点， 这些数据都是什么类型的 如何使用这些数据？如何更新？ 数据之间的关系是什么， 有什么限制条件等等。,数据模型的组成： 数据结构 数据操作

13、 根据约束组织数据,对现实世界数据特征的抽象 对客观事物及其联系的数据数据描述 建立数据库的基础，定义数据库的依据 定义数据库的框架，描述数据库的数据组织形式,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,24,1.对数据模型的要求 1) 较真实地模拟现实世界 2) 容易为人所理解 3) 便于在计算机上实现 2.数据模型的三个要素 1) 数据结构：所研究的对象类型的集合 2) 数据操作：数据库中各种对象的实例所允许执行的操作的集合，包括操作和相关的操作规则 主要操作是检索和更新 3) 数据的约束条件：一组完整性的规则集合 包括实体完整性、引用完整性和用户自定义的完整性,数据模型,2019

14、/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,25,数据模型,数据模型的层次 现实世界 概念模型：( 实体与联系) 逻辑模型 物理模型,现实世界,认识、抽象,存储,编码、组织,概念模型,逻辑模型,物理模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,26,数据模型,数据模型的层次 概念模型 ER模型,现实世界,认识、抽象,概念模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,27,数据模型,逻辑模型： 如何组织数据在计算机中表示？ 层次模型（Hierarchical Model） 网状模型（Network Model） 关系模型（Relational Model） 着重要讨论的问

15、题！ 面向对象模型,编码、组织,概念模型,逻辑模型,层次和网状模型又称为非关系模型，流行于20世纪70年代与80年代之初。,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,28,闲话数据库,继续上一个话题：数据模型的层次 物理模型： 如何在存储介质上存储数据？ 要求： 安全 快速 节约 一句话：便于使用,存储,逻辑模型,物理模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,29,对象的抽象过程 1) 现实世界信息世界计算机世界 2) 客观对象概念模型数据模型 第一级抽象：概念模型 第二级抽象：数据模型,数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,30,第一级抽象：

16、概念模型 现实世界到机器世界的中间层次 信息世界中的基本概念 实体（Entity）：客观存在并相互区别的事物 实体集(Entity Set)：性质相同的同类实体的集合 属性(Attribute)：实体所具有的某一特性（型和值） 实体型(Entity type)：若干个属性所组成的集合， 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，例如：学生（学号、姓名、系别） 码(Key)：唯一标识实体的属性集。 域(Domain)：属性的取值范围 联系(Relationship)：三类联系 概念模型的表示方法,数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,31,第一级抽象：概念模型 概念模型

17、的表示方法 实体-联系方法（Entity-Relationship,E-R） 由P.P.S.Chen于1976年提出的。 在E-R图中： 1. 实体型：矩形实体名 2. 属性：椭圆形，用无向边与实体连接 3. 实体间的联系：菱形联系名，无向边与实体连接，边上标注联系类型,数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,32,E-R图的小实例 两个实体型之间的联系,1 1 m 1 n n,数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,33,E-R图的小实例 多个实体型之间的联系,数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,34,E-R图的小实例 一

18、个实体型内部的联系,领导,员工,1,n,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,35,E-R图实例,用E-R图表示某个工厂的物资管理的概念模型，涉及到的实体有： 仓库：仓库号，面积，电话号码 零件：零件号，名称，规格，单价，描述 供应商：供应商号，姓名，地址，电话，账号 项目：项目号，预算，开工日期 职工：职工号，姓名，年龄，职称,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,36,E-R图实例,供应商,供应商号,姓名,地址,电话号,账号,仓库,仓库号,面积,电话号,职工,职工号,姓名,年龄,职称,项目,项目号,预算,开工日期,零件,零件号,名称,规格,单价,描述,2019/

19、8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,37,E-R图实例,供应商,供应,p,m,n,供应商号,姓名,地址,电话号,账号,仓库,仓库号,面积,电话号,职工,职工号,姓名,年龄,职称,项目,项目号,预算,开工日期,零件,零件号,名称,规格,单价,描述,供应量,库存,m,n,工作,管理,n,1,库存量,n,1,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,38,第二级抽象：数据模型 三种主要的数据模型 层次模型（Hierarchical Model） 网状模型（Network Model） 关系模型（Relational Model） 层次和网状模型又称为非关系模型，流行于20世纪70年代

20、与80年代之初。,数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,39,层次数据模型,代表系统 IBM的IMS 数据结构 树型结构（一对多关系） 1）只有一个根结点：无双亲 2）其他结点有且只有一个双亲 多对多联系的表示 转换成一对多关系 非树形结构的表示 先转换成树形结构,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,40,层次数据模型,操纵与完整性约束 操纵主要有查询、插入、删除和更新； 约束主要有： 不能插入无双亲的子结点 子结点和双亲结点一起删除 更新操作要保证数据的一致性 存储结构 邻接法（按某一遍历顺序） 按照前序穿越的顺序把所有记录值依次存放 链接法 用指引元

21、来反映数据之间的层次联系,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,41,层次数据模型,优点 数据模型简单 若实体间的关系固定，性能优于关系模型 良好的完整性支持 缺点 描述现实世界的非层次性很笨拙 插入和删除操作限制较多 必须通过双亲才能找到子结点 由于结构严密，层次命令趋于程序化,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,42,网状数据模型,代表系统 CODASYL的DBTG 数据结构：网状结构 允许多个结点无双亲 允许结点有多个双亲 允许结点间有多个联系（复合联系）,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,43,网状数据模型,操纵与完整性约束 操纵主要有查

22、询、插入、删除和更新； 约束主要有： (1) 允许插入无双亲的子结点 (2) 允许只删除双亲结点 (3) 更新操作较简单 存储结构 链接法,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,44,网状数据模型,优点 (1) 能够直接描述现实世界 (2) 存取效率较高 缺点 (1)数据描述语言及其复杂 (2)数据独立性差,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,45,关系数据模型,代表系统 (1) Oracle (2) Sybase (3) DBII (4) SQL Server (5)VFP (6)Access (7) FoxPro (8)MySQL 数据结构 关系模型（规范的二

23、维表）,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,46,概念 (1) 关系：一个二维表 (2) 关系名：表格名称 (3) 元组：行数据（记录） (4) 属性：列数据（字段） (5) 属性名：列名称（字段名） (6) 主码：唯一确定元组的属性组（关键字） (7) 域：属性的取值范围 (8) 分量：元组中的一个属性值 (9) 关系模式：关系名（属性），如：学生（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）,关系数据模型,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,47,关系数据模型,操纵与完整性约束 操纵主要有查询、插入、删除和更新； 约束主要有： 实体完整性 参照完整性 用户定义的完整

24、性 存储结构 以文件形式存储表,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,48,关系数据模型,优点 (1)有严格的数学概念作基础 (2)关系模型的概念单一 (3)存取路径对用户透明 缺点 查询效率不高,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,49,数据库系统结构,数据库系统的结构可以从多种不同的角度查看，从DBMS角度看，通常采用三级模式结构： 外模式、模式和内模式。 从最终用户的角度看，通常分为 单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户/服务器结构,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,50,数据库系统的三级模式结构图,模式/内模式映象,外模式/模式映象,

25、2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,51,外模式,1. 也称用户模式，子模式 2. 外部级、用户级 3. 外层、用户层 4. 外视图、个别用户视图 5. 是数据库用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和特性的描述 6. 是数据库用户的数据视图 7. 描述数据的局部逻辑结构 8. 是模式的子集 9. 不同的用户有不同的外模式 10. 用户通过外模式访问数据库 11.是保证数据库安全的一个有力措施。,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,52,模式,1. 逻辑模式 2. 是数据库中全体数据的逻辑结构和特性的描述 3. 是所有用户的公共数据视图 4. 概念层、用户共同视图、

26、概念视图 5. 所有个别用户视图综合起来的用户共同视图 6. 描述数据的全局逻辑结构 7. 只有一个模式,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,53,内模式,1. 也称为存储模式 2. 内层 3. 内视图、存储视图 4. 与实际存储数据方式有关的层 5. 数据的物理结构和存储结构的描述 6. 数据在数据库内部的表示方式 7. 描述数据的物理存储结构 8. 存储方式、索引、压缩加密 9. 只有一个内模式,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,54,数据库的二级映象功能与数据独立性,外模式/模式的映象 1. 定义外模式与模式的对应关系 2. 模式改变改变映象外模式不变应

27、用程序不变 3. 保证数据的逻辑独立性 模式/内模式的映象 1. 定义数据的全局逻辑结构与存储结构的对应关系 2. 存储结构改变映象改变模式不变 3. 保证数据的物理独立性,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,55,三级结构带来的优点 (1) 保证数据的独立性 (2) 简化了用户的使用 (3) 有利于数据的共享 (4) 有利于数据的安全操作,数据库的二级映象功能与数据独立性,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,56,人员,管理、开发和使用数据库系统的人员主要是： 数据库管理员(DBA) 系统分析员 应用程序员 用户（End User）,2019/8/24,北京师

28、范大学经济与工商管理学院,57,DBA的重要职责,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,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,58,实验 Access,Access简介 创建数据表，并输入部分数据 学生表，其属性有 学号，姓名，性别，出生年月，课程号，课程名，任课教师，成绩，班级号，班级，班主任，家庭地址，联系电话,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,59,作业,学校有若干系，每个系有若干班级和教研室，每个教研室有若干教员，其中有的教授和副教授每人各带若干研究生，每个班有若干学生，每个学生选修若干课程，每门课程可由若干学生选修。请用E-R图表示该校的概念模型。 熟悉Access的界面和使用环境 使用Access创建数据表，并输入部分数据，建立索引 学生表：学号，姓名，性别，出生年月，班级 课程：课程号，课程名，任课教师，成绩 班级：班级号，班级，班主任，家庭地址，联系电话 选修：学号，课程号，成绩,2019/8/24,北京师范大学经济与工商管理学院,60,谢谢大家,