數(shù)據(jù)庫原理課件

1、數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理n數(shù)據(jù)庫管理已經(jīng)成為現(xiàn)代計(jì)算平臺(tái)的核心成分?jǐn)?shù)據(jù)庫管理已經(jīng)成為現(xiàn)代計(jì)算平臺(tái)的核心成分之一。之一。n本課程從平臺(tái)對(duì)應(yīng)用的支持出發(fā)，討論本課程從平臺(tái)對(duì)應(yīng)用的支持出發(fā)，討論DBDB系統(tǒng)系統(tǒng)的基本概念、方法、原理和技術(shù)，以提高設(shè)計(jì)、的基本概念、方法、原理和技術(shù)，以提高設(shè)計(jì)、開發(fā)和系統(tǒng)分析能力。開發(fā)和系統(tǒng)分析能力。數(shù)據(jù)庫原理 (1) (1) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理的任務(wù)的需要而產(chǎn)生的。數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理的任務(wù)的需要而產(chǎn)生的。 數(shù)據(jù)管理是指如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、數(shù)據(jù)管理是指如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、 存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，它是數(shù)據(jù)處理的中心問題。存儲(chǔ)

2、、檢索和維護(hù)，它是數(shù)據(jù)處理的中心問題。 (2) (2) 數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了三個(gè)階段數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了三個(gè)階段. .人工管理人工管理 . .文件系統(tǒng)文件系統(tǒng). .數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第1章 引論 1.1 1.1 數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)管理的發(fā)展數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用（data intensive application）n數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的特點(diǎn)數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的特點(diǎn) 1.1.設(shè)及數(shù)據(jù)量大（設(shè)及數(shù)據(jù)量大（TBTB），），一般內(nèi)存容納不下，需放在一般內(nèi)存容納不下，需放在輔存；輔存； 2. 2.數(shù)據(jù)為持久數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)為持久數(shù)據(jù)（persistent datapersistent data）

3、；）； 3. 3.數(shù)據(jù)為多個(gè)應(yīng)用程序所共享數(shù)據(jù)為多個(gè)應(yīng)用程序所共享, ,MISMIS、銀行、辦公系統(tǒng)、銀行、辦公系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)等。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)等。數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理n文件系統(tǒng)的缺點(diǎn)文件系統(tǒng)的缺點(diǎn) 1.1.編寫應(yīng)用程序不方便編寫應(yīng)用程序不方便; ; 2. 2.數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)冗余; ; 3. 3.文件結(jié)構(gòu)的每一修改文件結(jié)構(gòu)的每一修改 將導(dǎo)致應(yīng)用程序的修改，將導(dǎo)致應(yīng)用程序的修改， 應(yīng)用程序維護(hù)工作量大應(yīng)用程序維護(hù)工作量大; ; 4. 4.文件系統(tǒng)不支持對(duì)文件的并發(fā)訪問；文件系統(tǒng)不支持對(duì)文件的并發(fā)訪問； 5. 5.數(shù)據(jù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化較難達(dá)到。數(shù)據(jù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化較難達(dá)到。新書入庫新書入庫

4、讀者增刪讀者增刪 圖書出納圖書出納催還通知催還通知書目文件書目文件讀者文件讀者文件出借文件出借文件數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別。在描述是數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)的根本區(qū)別。在描述數(shù)據(jù)時(shí)不僅要描述數(shù)據(jù)本身，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)時(shí)不僅要描述數(shù)據(jù)本身，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)與單位（數(shù)據(jù)與單位（enterpriseenterprise）對(duì)應(yīng)，看成一個(gè)單位的對(duì)應(yīng)，看成一個(gè)單位的共享資源，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件共享資源，由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件（D DataataB Base ase M Manageanagement ment S Systemys

5、tem，簡稱簡稱DBMSDBMS）統(tǒng)一管理。統(tǒng)一管理。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以統(tǒng)一管理統(tǒng)一管理和和共享數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)為主要特征為主要特征數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（database system）數(shù)據(jù)庫原理DBMS的發(fā)展n19641964年，年，IDSIDS（Integrated Data StoreIntegrated Data Store）網(wǎng)狀，通用網(wǎng)狀，通用電氣，電氣，BachmanBachman（圖靈獎(jiǎng)，圖靈獎(jiǎng)，19731973）n6060年代末，年代末，IMSIMS（Information Management SystemInformation Management System）層次，層次，IB

6、MIBMn1970 Codd1970 Codd提出了關(guān)系模型（提出了關(guān)系模型（relational data modelrelational data model）（圖靈獎(jiǎng)，圖靈獎(jiǎng)，19811981）n1977 IBM System R1977 IBM System R和和BerkeleyBerkeley分校分校IngresIngres運(yùn)行，關(guān)系運(yùn)行，關(guān)系模型模型n8080年代，商品化關(guān)系年代，商品化關(guān)系DBMSDBMS成為主流，成為主流，DB2,Oracle,Sybase,Informix,MS SQL Server,AccessDB2,Oracle,Sybase,Informix,MS S

7、QL Server,Access等等數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)管理將繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)用是動(dòng)力，新的數(shù)據(jù)管理將繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)用是動(dòng)力，新的軟硬件技術(shù)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫是主要形式。軟硬件技術(shù)是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫是主要形式。數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)庫原理DBMSDBMS的主要功能的主要功能n提供高級(jí)的用戶接口提供高級(jí)的用戶接口n查詢處理和優(yōu)化查詢處理和優(yōu)化n數(shù)據(jù)目錄管理數(shù)據(jù)目錄管理n并發(fā)控制并發(fā)控制n恢復(fù)功能恢復(fù)功能n完整性約束檢查完整性約束檢查n訪問控制訪問控制數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理 模型，特別是具體的實(shí)物模型，人們并不陌生。例模型，特別是具體的實(shí)物模型，人們并

8、不陌生。例如，一張地圖，一組建筑設(shè)計(jì)沙盤，一架精致的航模飛如，一張地圖，一組建筑設(shè)計(jì)沙盤，一架精致的航模飛機(jī)，都是具體的模型。一眼望去，就會(huì)使人聯(lián)想到真實(shí)機(jī)，都是具體的模型。一眼望去，就會(huì)使人聯(lián)想到真實(shí)生活中的事物。模型是現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象。生活中的事物。模型是現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象。數(shù)數(shù)據(jù)模型據(jù)模型( (DataModel)DataModel)也是一種模型，它也是一種模型，它是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。特征的抽象。 數(shù)據(jù)是信息存在的一種形式，只有通過解釋或處理數(shù)據(jù)是信息存在的一種形式，只有通過解釋或處理才能成為有用的信息。才能成為有用的信息。 對(duì)事物描述的符號(hào)記錄稱為數(shù)據(jù)

9、。對(duì)事物描述的符號(hào)記錄稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)庫是某個(gè)企業(yè)、組織或部門所涉及的數(shù)據(jù)的綜合，數(shù)據(jù)庫是某個(gè)企業(yè)、組織或部門所涉及的數(shù)據(jù)的綜合，它不僅要反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且要反映數(shù)據(jù)之間的它不僅要反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且要反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。由于計(jì)算機(jī)不可能直接處理現(xiàn)實(shí)世界中的具體事聯(lián)系。由于計(jì)算機(jī)不可能直接處理現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物，所以人們必須事先把具體事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處物，所以人們必須事先把具體事物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。理的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。示和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。通俗地講數(shù)據(jù)

10、模型通俗地講數(shù)據(jù)模型就是現(xiàn)實(shí)世界的模擬。就是現(xiàn)實(shí)世界的模擬。數(shù)據(jù)庫原理 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的。因此，了現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的。因此，了解數(shù)據(jù)模型的基本概念是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。解數(shù)據(jù)模型的基本概念是學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求：數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面要求：一一是能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；是能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界；二二是容易為人所理解；是容易為人所理解；三三是便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。是便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 一種數(shù)據(jù)模型要很好地滿足這三方面的要求在目前還很一種數(shù)據(jù)模型要很好地滿足這三方面的要求在目前還很困難。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中針對(duì)不同的使用對(duì)象和困難。在數(shù)據(jù)

11、庫系統(tǒng)中針對(duì)不同的使用對(duì)象和應(yīng)用目的，采用不同的數(shù)據(jù)模型。應(yīng)用目的，采用不同的數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)庫原理 不同的數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是提供給我們模型化不同的數(shù)據(jù)模型實(shí)際上是提供給我們模型化數(shù)據(jù)和信息的不同工具。數(shù)據(jù)和信息的不同工具。數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心核心和和基礎(chǔ)基礎(chǔ)。各種機(jī)。各種機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的器上實(shí)現(xiàn)的DBMSDBMS軟件都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。軟件都是基于某種數(shù)據(jù)模型的。 為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物抽象、組織為某為了把現(xiàn)實(shí)世界中的具體事物抽象、組織為某一一DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)模型，人們常常首先將現(xiàn)實(shí)世支持的數(shù)據(jù)模型，人們常常首先將現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，然

12、后將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界抽象為信息世界，然后將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器世界。界。數(shù)據(jù)庫原理 也就是說，首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽也就是說，首先把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象為某一種信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)并不依賴于象為某一種信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)并不依賴于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不是某一個(gè)具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，不是某一個(gè)DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)支持的數(shù)據(jù)模型，而是概念級(jí)的模型；然后再把概念模型轉(zhuǎn)模型，而是概念級(jí)的模型；然后再把概念模型轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)上某一換為計(jì)算機(jī)上某一DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)模型。支持的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理 在數(shù)據(jù)庫中，針對(duì)不同的使

13、用對(duì)象和應(yīng)用目在數(shù)據(jù)庫中，針對(duì)不同的使用對(duì)象和應(yīng)用目的，采用多級(jí)數(shù)據(jù)模型，一般可分為三級(jí)：的，采用多級(jí)數(shù)據(jù)模型，一般可分為三級(jí)：1.1. 概念數(shù)據(jù)模型（與概念數(shù)據(jù)模型（與DBMSDBMS無關(guān)）無關(guān)） 主要用來描述一個(gè)單位的概念化結(jié)構(gòu)，面向用主要用來描述一個(gè)單位的概念化結(jié)構(gòu)，面向用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界，是一種語義模型，常用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界，是一種語義模型，常用E-RE-R圖圖表示，接近人的思維，容易理解。表示，接近人的思維，容易理解。2 2邏輯數(shù)據(jù)模型（與邏輯數(shù)據(jù)模型（與DBMSDBMS有關(guān)）有關(guān)） 用概念數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)化為邏輯數(shù)用概念數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)化為邏輯數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)，才

14、能在據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)，才能在DBMSDBMS中實(shí)現(xiàn)，因此，中實(shí)現(xiàn)，因此，邏輯模型既要面向用戶，也要面向?qū)崿F(xiàn)。邏輯模型既要面向用戶，也要面向?qū)崿F(xiàn)。數(shù)據(jù)庫原理3.3.物理數(shù)據(jù)模型（與物理數(shù)據(jù)模型（與DBMSDBMS、OSOS硬件有關(guān)）硬件有關(guān)） 它反映數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如物理塊、指針、索引它反映數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，如物理塊、指針、索引等。物理數(shù)據(jù)模型不但與等。物理數(shù)據(jù)模型不但與DBMSDBMS有關(guān)，還與有關(guān)，還與OSOS和和硬件硬件有關(guān)。有關(guān)。 數(shù)據(jù)庫原理什么叫數(shù)據(jù)模式？什么叫數(shù)據(jù)模式？ 以一定的數(shù)據(jù)模型對(duì)一個(gè)單位的類型、結(jié)構(gòu)以一定的數(shù)據(jù)模型對(duì)一個(gè)單位的類型、結(jié)構(gòu)及其相互間的關(guān)系所進(jìn)行的描述。及其相互間

15、的關(guān)系所進(jìn)行的描述。數(shù)據(jù)模式有型與值之分：數(shù)據(jù)模式有型與值之分： 型型框架框架 值值實(shí)例實(shí)例 例：學(xué)生記錄例：學(xué)生記錄數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)模式區(qū)別：數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)模式區(qū)別：數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是描述現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的是描述現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)的手段手段、工具工具。數(shù)據(jù)模式數(shù)據(jù)模式是利用這個(gè)手段和工具對(duì)具體對(duì)象是利用這個(gè)手段和工具對(duì)具體對(duì)象相互間的關(guān)系所進(jìn)行的描述。是關(guān)于型的描述。相互間的關(guān)系所進(jìn)行的描述。是關(guān)于型的描述。它與它與DBMSDBMS和和OSOS硬件無關(guān)。硬件無關(guān)。數(shù)據(jù)庫原理 數(shù)據(jù)模式通常分為三級(jí)：數(shù)據(jù)模式通常分為三級(jí)：1 1概念模式概念模式 是用邏輯數(shù)據(jù)模型對(duì)一個(gè)單位的數(shù)據(jù)的描述。是用邏輯數(shù)

16、據(jù)模型對(duì)一個(gè)單位的數(shù)據(jù)的描述。是一個(gè)單位的全局模式，是整個(gè)數(shù)據(jù)庫的邏輯是一個(gè)單位的全局模式，是整個(gè)數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。2 2外模式外模式 是用邏輯數(shù)據(jù)模型，對(duì)用戶所用到的那部分是用邏輯數(shù)據(jù)模型，對(duì)用戶所用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。它是概念模式的一部分或由前數(shù)據(jù)的描述。它是概念模式的一部分或由前者推導(dǎo)而來的。者推導(dǎo)而來的。（這是每一個(gè)用戶看到的模式。（這是每一個(gè)用戶看到的模式。每一個(gè)用戶的外模式不一定相同，外模式是一種局部每一個(gè)用戶的外模式不一定相同，外模式是一種局部模式）模式）數(shù)據(jù)庫原理3 3內(nèi)模式內(nèi)模式 是用物理數(shù)據(jù)模型對(duì)數(shù)據(jù)的描述。表示數(shù)據(jù)是用物理數(shù)據(jù)模型對(duì)數(shù)據(jù)的描述。表示數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，

17、即物理結(jié)構(gòu)。庫存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，即物理結(jié)構(gòu)。 概念模式概念模式、外模式外模式和和內(nèi)模式內(nèi)模式都都存于數(shù)據(jù)目錄存于數(shù)據(jù)目錄中中, ,是數(shù)據(jù)目錄的最基本內(nèi)容。是數(shù)據(jù)目錄的最基本內(nèi)容。DBMSDBMS通過數(shù)據(jù)目錄通過數(shù)據(jù)目錄, ,管管理和訪問數(shù)據(jù)模式。理和訪問數(shù)據(jù)模式。數(shù)據(jù)庫原理1.4 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用2.2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫原理典型應(yīng)用程序典型應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫原理數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展*v第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 20 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代年代 層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)v 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)v第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫技術(shù)和其他學(xué)科內(nèi)容相結(jié)合（分布式數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和其他學(xué)科內(nèi)容相結(jié)合（分布式數(shù)據(jù)庫、工程數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、知識(shí)數(shù)據(jù)庫、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)庫、演繹數(shù)據(jù)庫、知識(shí)數(shù)據(jù)庫、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫）庫、空間數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)庫原理vInternet