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第1章-数据库系统概述.pptx

第1章-数据库系统概述

烟雨梦兮
2018-10-14 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《第1章-数据库系统概述pptx》,可适用于IT/计算机领域

举例:淘宝网掌握数据库的基本概念、技术以及成为数据库管理和开发人员所需的技能。课程结束后你可以创建属于自己的个人数据库或者作为团队的一员参与到更复杂更大型的数据库管理和开发中。你还将学会如何通过自学发现问题以学到更多的知识。课程主要目标课程性质:学科基础课学分:学分学时:学时理论实践比::课程考核方式总评成绩=平时成绩上机成绩+期末考试成绩平时成绩占%上机成绩占%期末考试成绩占%课程基本信息第章数据库系统概述第章关系数据库第章关系数据库标准语言SQL第章关系数据库理论第章数据库安全保护第章数据库设计第章SQLServer高级应用课程主要内容你觉得是什么数据库(Database)?简而言之:就是存储数据的仓库。是不是可以杂乱存储的呢?当然不是。生活、学习中哪些地方遇到过数据库?请举例。提问DBMS:DBS的核心为定义、建立、维护、使用及控制数据库而提供的有关数据库管理的系统软件。常见的DBMS:SQLServer(微软)Oracle(甲骨文)MySQL(甲骨文)DB(IBM)Access(微软)数据库管理系统(DBMS)P举例:师生服务系统生活:银行、购物、吃饭、手机、邮箱、QQ、微信、微博……学习:图书馆、考试、上课………工作:打卡、工资………总之:数据库和我们密不可分层次模型P层次模型的数据结构四种数据模型无双亲根节点层次模型特点每棵树有且仅有一个结点没有双亲该结点就是根结点。·根以外的其他结点有且仅有一个双亲结点·父子结点之间的联系是一对多(:n)的联系。数据库系统的发展关系数据模型格式化数据模型(层次数据模型和网状数据模型)面向对象的数据模型支持三级模式的体系结构用存取路径来表示数据之间的联系独立的数据定义语言导航的数据操纵语言。概念单一实体以及实体之间的联系都用关系来表示以关系代数为基础形式化基础好数据独立性强数据的物理存取路径对用户隐蔽关系数据库语言是非过程化的大大降低了用户编程的难度。支持面向对象的数据模型保持或继承第二代数据库系统的优点具有开放性。第一代第二代第三代传统数据库缺点:面向机器的语法数据模型数据类型简单、固定结构与行为完全分离被动响应事务处理能力较差。数据库技术与分布处理技术相结合出现了分布式数据库数据库技术与人工智能技术相结合出现了演绎数据库、主动数据库和知识库等数据库技术与多媒体技术相结合出现了多媒体数据库。分布式数据库集中式系统和分布式系统集中式数据库就是集中在一个中心场地的电子计算机上以统一处理方式所支持的数据库。集中控制处理效率高可靠性好数据冗余少数据独立性高易于支持复杂的物理结构去获得对数据的有效访问。数据库技术与其他相关技术的结合数据与信息P信息:人脑对客观世界事物的存在方式、运动状态以及事物之间联系的抽象反映。信息的表现形式:手势(哑语)、眼神(眉目传情、暗送秋波)、声音(通信靠喊)、数据等等。数据:用来记录信息的可识别的符号组合是信息的表现形式之一。数据库中存储的基本对象是描述事物的符号。信息、数据、数据处理和数据管理提问:请大家想想我们的生活中都有哪些形式的数据?数字……数据的表现形式:数字文字图形图像声音信息、数据、数据处理和数据管理都可以通过数字化存储到计算机中。数据处理和数据管理P包括数据的收集、管理、加工利用、输出、演变、推导等。数据的收集、分类、组织、编码、存储、维护、检索、传输等操作数据处理数据管理直接影响数据库技术是针对数据管理这一目标研究、发展并完善起来的专门技术。信息、数据、数据处理和数据管理决策保存管理目的人工管理阶段数据库技术的产生、发展P应用程序应用程序应用程序n数据集数据集数据集n…特点:数据不保存无专用管理软件数据不共享数据无独立性。……文件系统阶段数据库技术的产生、发展P文件系统……文件文件文件应用程序应用程序应用程序n特点:数据以文件形式长期保存由文件系统管理数据程序与数据间有一定独立性文件的形式已经多样化数据具有一定共享性待解决问题:共享性差、冗余度大数据不一致性数据独立性差仅限设备独立性数据间联系差数据库系统阶段数据库技术的产生、发展P…应用程序应用程序应用程序n数据库数据库管理系统DBMS特点:数据结构化共享性高冗余度低独立性高有统一的数据管理和控制功能数据库(DB)存储在计算机内、有组织的、可共享的数据和数据对象的集合。用户最终用户应用程序员数据库管理员(DBA)对数据库进行存储、维护和检索非计算机专业人员使用数据库设计和编制应用程序负责设计、建立、管理和维护数据库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队数据库系统的组成P软件(Software)系统DBMS(数据库管理系统):管理数据库的软件。硬件(Hardware)系统硬件系统指存储和运行数据库系统的硬件设备。DBMSOS应用系统核心注:DBMS在操作系统支持下工作应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。数据库系统的组成P编译系统OS硬件应用系统应用开发工具DBMS数据库系统在整个计算机系统中的地位如图所示图数据库系统的三级模式结构和二级映像数据库系统的内部体系结构P数据库系统的三级模式结构数据库系统的内部体系结构物理级概念级用户级存储模式全局模式局部模式举例说明:外模式模式内模式与物理存储无关、与开发工具和应用程序无关是模式的子集是保证安全性的有力措施靠近物理存储、与实际存储数据方式有关的一层可有多个只有一个数据库系统的三级模式结构数据库系统的内部体系结构提问:一个数据库系统有几个外模式、模式和内模式?数据库系统的二级映象与数据独立性PDBMS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理独立性数据库系统的内部体系结构不唯一唯一模变外不变内变模不变数据库系统的三级模式与二级映像的优点保证数据的独立性:物理、逻辑独立性有利于数据的安全保密:外模式只能对限定的数据操作有利于数据共享:外模式可供多用户共享简化了用户接口:针对外模式编写应用程序数据库系统的三级模式与二级映像优点数据库系统的内部体系结构主从式结构的数据库系统大型主机带多个终端主机处理终端输出数据库系统的外部体系结构P分布式结构的数据库系统是分布在计算机网络上的多个逻辑相关的数据库的集合数据库系统的外部体系结构P客户服务器结构的数据库系统(CS)把DBMS的功能与应用程序分开管理数据的结点称为服务器应用DBMS的结点称为客户机数据库系统的外部体系结构P胖客户端瘦服务器两层结构浏览器服务器结构的数据库系统(BS)将客户端运行的应用程序转移到应用服务器上当了客户机和数据库服务器的中介数据库系统的外部体系结构P瘦客户端胖服务器三层结构DBMS的主要功能数据定义功能数据定义语言(DDL)定义数据的模式、外模式和内模式三级模式结构定义模式内模式和外模式模式二级映象定义有关的约束条件数据库管理系统(DBMS)PDBMS的主要功能数据操纵功能数据操纵语言(DML)数据库的基本操作:检索、更新(包括插入、修改、删除)等。DML有两类:自主型宿主型数据库运行管理功能对数据库运行的管理是DBMS运行的核心部分。DBMS对数据库的控制主要通过四个方面实现:数据的安全性控制、数据的完整性控制、多用户环境下的并发控制和数据库的恢复。独立使用嵌入在如C等高级语言中数据库管理系统(DBMS)DBMS的主要功能数据库的建立和维护功能数据库的建立包括数据库的初始数据的装入与数据转换等。数据库的维护包括数据库的转储、恢复、重组织与重构造、系统性能监视与分析等。数据通信接口数据组织、存储和管理数据库管理系统(DBMS)DBMS的组成语言编译处理程序系统运行控制程序系统建立、维护程序数据字典(DD)数据定义语言DDL编译程序数据操纵语言DML编译程序系统总控程序安全性控制程序完整性控制程序并发控制程序数据存取和更新程序通信控制程序装配程序重组程序系统恢复程序描述数据库中有关信息的数据目录数据库管理系统(DBMS)系统缓冲区模式内模式DBMSOS外部记录存储记录数据库⑤应用程序A外模式②③④⑧⑦⑥①日志⑨应用程序A状态工作区⑩←DBMS的数据存取的过程P(课外阅读)①应用程序A向DBMS发出读一个记录的命令。程序给出记录类型名及欲读记录的码值。②DBMS分析命令并调用A对应的子模式检查A的存取权限决定是否执行A的命令。③决定执行A的命令后DBMS调用模式根据子模式与模式变换的定义确定所涉及的模式记录类型通过模式与内模式的变换找到这些记录类型的内模式名。④DBMS调用内模式确定所读入的物理记录。⑤DBMS向OS发读该物理记录的命令。DBMS的数据存取的过程P⑥OS执行读命令并把数据从外存读到内存的系统缓冲区。⑦DBMS按模式、外模式定义导出用户程序需要的记录形式并送到应用程序A的工作区。⑧DBMS向应用程序A送命令执行情况的状态信息。⑨记载日志DBMS把对数据库更新操作的全部情况都记载下来以便数据库的恢复。⑩应用程序检查状态信息若成功对工作区中的数据正常处理若失败决定下一步如何执行。DBMS的数据存取的过程P三个世界三个世界及其有关概念现实世界事物及联系信息世界概念模型计算机世界数据模型信息化数据化信息世界P信息世界及其有关基本概念实体集同型实体的集合称为实体集码能惟一标识一个实体的属性或属性集称为实体的键域属性的取值范围称为该属性的域联系实体型内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系三个世界及其有关概念信息世界P信息世界及其有关基本概念两个实体集间的联系如下三种类型:图不同实体集实体之间的联系ABABAB(a)一对一联系(b)一对多联系(c)多对多联系三个世界及其有关概念计算机世界P计算机世界及其有关基本概念字段(Field)标记实体属性的命名单位称为字段。记录(Record)字段的有序集合称为记录。如一个学生(张立男计算机)为一个记录。文件(File)同一类记录的集合称为文件。所有学生的记录组成了一个学生文件。关键字(Key)能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集称为记录的关键字。三个世界及其有关概念三个世界的对应关系三个世界及其有关概念图三个世界各术语的对应关系现实世界信息世界计算机世界事物总体实体集文件事物个体实体记录特征属性字段事物间联系实体间联系数据间联系事物及联系概念模型数据模型信息的三个世界的联系和转换过程三个世界及其有关概念现实世界事物及联系信息世界概念模型计算机世界数据模型系统分析信息化数据库设计数据化概念模型的ER表示方法概念模型是对现实世界及其联系的抽象表示是现实世界到计算机世界的一个中间层次也称信息模型。是用户与数据库设计人员交流的工具。实体联系模型(ER模型)是概念模型中比较著名的模型之一表示实体及其之间的联系三个世界及其有关概念概念模型的ER表示方法ER图的基本成分三个世界及其有关概念学生学号选修(a)实体(b)属性(c)联系一对一:一对多:n多对多n:m概念模型的ER表示方法联系∶联系(一对一联系)三个世界及其有关概念概念模型的ER表示方法联系∶n联系(一对多联系)三个世界及其有关概念概念模型的ER表示方法联系n∶m联系(多对多联系)三个世界及其有关概念概念模型的ER表示方法注意:区分:n联系m:n联系对多对对多对多三个世界及其有关概念课堂练习:判断下列实体间的联系类型。班级与班长(正)班级与班委班级与学生供应商和商品商店和顾客工厂和产品出版社和作者商品和超市::n:m:n三个世界及其有关概念概念模型的ER表示方法ER图的几种基本形式:两个实体三个世界及其有关概念概念模型的ER表示方法ER图的几种基本形式:多个实体三个世界及其有关概念数量供应商供应零件nm项目n概念模型的ER表示方法ER图的几种基本形式:实体内部三个世界及其有关概念领导职工n概念模型的ER表示方法课堂练习学生:学号、姓名、班级、学院、电话课程:课程号、课程名、学分学生选修课程三个世界及其有关概念课堂练习参考答案课程选修学生mn成绩学分课程号课程名姓名学号班级学院电话三个世界及其有关概念一、确定实体类型及属性。一般遵循以下的原则:、属性是不可再分的数据项不能再具有需要描述的性质。否则该属性必须定义为实体。、联系只发生在实体之间属性不能与其他实体发生联系。二、冲突、属性冲突:属性取值单位冲突、属性域冲突、结构冲突同一对象在不同的应用中有不同的抽象。同一实体在不同的局部应用中所包含的属性不完全相同或属性的排列次序不同。实体之间的联系在不同的局部应用中类型不一致。、命名冲突:同名异义、异名同义说明:在各子ER图合并时可能存在冗余的数据和实体间冗余的联系。冗余的数据:是指可以由基本数据导出的数据。冗余的联系:是指可以由基本联系导出的联系。数据模型的概念及分类回顾:三个世界的划分第一次抽象:将现实世界的事物及联系抽象成信息世界的概念模型(信息模型)第二次抽象:将概念模型抽象成计算机世界的数据模型数据模型P逻辑模型信息模型计算机世界数据模型数据模型的组成要素P数据结构数据对象的类型、内容、性质等数据对象间的联系数据操作对数据库中的各种数据允许执行的操作的集合数据的完整性约束是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则数据模型数据模型的组成要素数据结构数据操作数据的完整性约束层次结构网状结构关系结构查询插入删除修改更新正确有效相容数据模型P四种数据模型层次模型网状模型关系模型面向对象模型四种数据模型层次模型层次模型的数据结构用树形数据结构(有向树)来表示各类实体及实体间联系。四种数据模型P每个结点表示一个记录型每个记录型可包含若干个字段记录型描述的是实体字段描述的是属性各个记录型及其字段都必须命名。结点间带箭头连线表示记录型间联系层次模型层次模型的数据结构四种数据模型PD计算机系号楼C硬件教研室C软件教研室王平李丽电器王海自动化张铮数据库许明人工智能陈真教学院系数据库的一个实例层次模型P层次模型的数据操纵与数据完整性约束进行插入操作时如果没有相应的双亲结点值就不能插入子女结点值。进行删除操作时如果删除双亲结点值则相应的子女结点值也被同时删除。修改操作时应修改所有相应的记录以保证数据的一致性。层次模型的优缺点结构简单层次分明查询效率高提供良好的数据完整性支持不能直接表示多对多联系插入和删除数据限制太多查询子女结点必须通过双亲结点优点缺点四种数据模型P网状模型P网状模型的数据结构网状模型是采用有向图结构表示记录型与记录型之间联系的数据模型。每个结点表示一个记录型每个记录型可包含若干个字段记录型描述的是实体。结点间的带箭头的连线(或有向边)表示记录型间的:n的父子联系。四种数据模型P网状模型P网状模型的数据结构四种数据模型P网状模型P网状模型的数据结构四种数据模型P网状模型P网状模型的数据结构网状模型是采用有向图结构表示记录型与记录型之间联系的数据模型。网状模型的特点:有一个以上的结点没有双亲结点。允许结点有多个双亲结点。允许两个结点之间有多种联系(复合联系)。四种数据模型P网状模型P网状模型的数据操纵与完整性约束插入数据时允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值。删除数据时允许只删除双亲结点值。修改数据时只需更新指定记录即可。网状模型的优缺点可表示实体间的多种复杂联系具有良好的性能和存储效率数据结构复杂数据定义语言、数据操纵语言复杂用户需要了解系统结构的细节优点缺点四种数据模型P关系模型P关系模型的数据结构及有关概念关系二维表SNO学号SN姓名SEX性别AGE年龄DEPT系别S赵亦女计算机S钱尔男信息S孙珊女信息S李思男自动化S周武男计算机S吴丽女自动化元组属性域:属性的取值范围(男女)四种数据模型P关系模型P关系模型的数据结构及有关概念分量每一行对应的列的属性值即为元组中的一个属性值。关键字(主码)可惟一标识一个元组的属性或属性集也称为关系键或主码如S表中学号可以惟一确定一个学生为学生关系的主码。关系模式关系模式是对关系的描述是关系模型的“型”。一般表示为:关系名(属性属性……属性n)如:学生(学号姓名性别年龄系别)关系实例关系实例是关系模式的“值”是关系的数据相当于二维表中的数据。四种数据模型P关系模型P关系模型的数据操纵与完整性约束关系模型中的数据操作是集合操作操作对象和操作结果都是关系即若干元组的集合。关系模型把对数据的存取路径隐蔽起来用户只要指出“干什么”而不必详细说明“怎么干”从而大大地提高了数据的独立性提高了用户操作效率。关系模型的优缺点有严格的数学理论根据用关系描述实体间的联系具有更高的数据独立性、更好的安全保密性优点查询效率不如非关系模型缺点四种数据模型P面向对象模型P对象和对象标识对象是现实世界中实体的模型化。对象标识独立于对象的内容和存储位置是一种逻辑标识符通常由系统产生它在整个系统范围内是惟一的。两个对象即使内部状态值和方法都相同如标识符不同仍认为是两个相等而不同的对象。每个对象都包含一组属性和一组方法。对象属性方法对象属性方法……四种数据模型课外阅读面向对象模型P类(Class)和继承(Inheritance)具有同样属性和方法集的所有对象构成了一个对象类一个对象是某一类的实例。类的属性域可以是基本数据类型(如整型、实型、字符型等)也可以是类。类的表示具有层次性和继承性。对象类型值四种数据模型如在职研究生既属于职工类又属于学生类他继承了职工和学生的所有性质。如果一个类至多只有一个超类则一个类只能从单个超类继承属性和方法这种继承方式称为单重继承。在多重继承情况下类的层次结构不再是一棵树而是一个网络结构。面向对象模型P面向对象模型的优缺点能完整地描述现实世界的数据结构具有丰富的表达能力优点模型相对比较复杂缺点涉及的知识比较多因此面向对象数据库尚未达到关系数据库的普及程度!四种数据模型面向对象模型但因此。分布式数据库分布式数据库的定义分布式数据库是一组结构化的数据集合它们在逻辑上属于同一系统而在物理上分布在计算机网络的不同结点上。分布式数据库的特点自治与共享冗余的控制分布事务执行的复杂性数据的独立性数据冗余的透明性数据分布透明性物理数据透明性逻辑数据透明性数据库技术与其他相关技术的结合数据仓库与数据挖掘技术数据仓库的定义数据仓库就是一个面向主题的、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合通常用于辅助决策支持。数据仓库的体系结构对多个异构数据源的有效集成集成后按照主题进行重组包含历史数据。存放在数据仓库中的数据通常不再修改用于做进一步的分析型数据处理。数据库技术与其他相关技术的结合多媒体数据库目前有三种结构第一种结构:由单独一个多媒体数据库管理系统来管理不同媒体的数据库以及对象空间。第二种结构:主辅DBMS体系结构。第三种结构:协作DBMS体系结构。多媒体数据库格式化数据:非格式化数据:文本声音图形视频图像字符数字多媒体数据多媒体数据库系统能够有效实现对格式化和非格式化的多媒体数据进行存储、管理和操纵。数据库技术与其他相关技术的结合数据库技术的研究领域数据库管理系统软件的研制数据库设计数据库理论提高系统的性能和提高用户的生产率。在DBMS的支持下按照应用的要求为某一部门或组织设计一个结构合理、使用方便、效率较高的数据库及其应用系统。关系规范化理论、关系数据理论的研究。信息、数据、数据处理与数据管理的基本概念数据管理技术发展的三个阶段及各自的优缺点整个数据库系统主要包括数据库、数据库用户、计算机硬件系统和计算机软件系统等几部分数据库系统的三级抽象和二级映象保证了数据库系统的逻辑独立性和物理独立性概念模型和ER图层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。小结FEDCBA系D      D#DNDLR#RNS#  SNSST#TNTDTS教研室R学生S教师T

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