數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論

1、第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論一、授課題目：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論二、教學(xué)目的、要求：1了解數(shù)據(jù)庫的基本概念，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的定義和特點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成。掌握數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)及映象。熟悉數(shù)據(jù)庫處理的發(fā)展歷程及各種類型的數(shù)據(jù)庫。三、本章重點(diǎn)了解和掌握數(shù)據(jù)庫中的有關(guān)的概念、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成、體系結(jié)構(gòu)及 映象。四本章難點(diǎn)掌握數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)及映象。五主要教學(xué)內(nèi)容11信息、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)處理1.2數(shù)據(jù)模型1.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.4數(shù)據(jù)與信息六、教學(xué)過程11信息、數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)處理導(dǎo)入：數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的基本對(duì)象，數(shù)據(jù)大多數(shù)人頭腦中第一反應(yīng)就是數(shù)字。其實(shí)數(shù)字只是最簡單的一種數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的一種傳統(tǒng)和狹義的理解。廣義的理

2、解，數(shù)據(jù)的種類很多如文 字、圖形、圖像、聲音、學(xué)生的檔案記錄、貨物的運(yùn)輸情況等這些都是數(shù)據(jù)那么對(duì)于數(shù)據(jù)的概念如何定 義呢。我們從兩個(gè)方面考慮。即數(shù)據(jù) 內(nèi)容和數(shù)據(jù)形式。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途1、信息是指數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理后所獲取的有用知識(shí)。信息是以某種數(shù)據(jù)形式表現(xiàn)的。信息是人圍繞某個(gè)目的從相關(guān)數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的意義如從學(xué)生的成績的記錄數(shù)據(jù)中我們可以得到該生是否可以獲得獎(jiǎng)學(xué)金等信息。又如“ 2005年碩士研究生英語考試初試不考聽力”，對(duì)接受者有意義，使接受者據(jù)此作出決策。也可以這樣說信息是人們消化理解的 數(shù)據(jù)，是對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)。舉：一個(gè)部門領(lǐng)導(dǎo)要求每個(gè)職工分別在一張紙上寫下他們的年齡。每張紙 只

3、有一行含義簡單的“數(shù)據(jù)”。而 經(jīng)理可以這些數(shù)據(jù)中獲得“信息”他能夠以此確定超過50歲的職工有多少，職工平均年齡是多少，最年輕的職工年齡是多少等等。通過例子：目的是把信息用數(shù)據(jù)的形式表示出來，然后再獲得別外一些信息.那么數(shù)據(jù)是什么呢？個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途2、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是承載信息的物理符號(hào)或稱為載體。（1）數(shù)據(jù)內(nèi)容：是指所描述客觀事物的具體特性，也就是通常所說的數(shù)據(jù)的“值”。（2）數(shù)據(jù)形式：是指數(shù)據(jù)內(nèi)容存儲(chǔ)在媒體上的具體形式，也就是通常所說的數(shù)據(jù)的個(gè)人收集整理勿“類型”。數(shù)據(jù)主要有數(shù)字、文字、聲音、圖形和圖像等多種形式。做商業(yè)用途3、數(shù)據(jù)庫為了實(shí)現(xiàn)一定的目的而按某種規(guī)則和方法組織起來的“數(shù)據(jù)”的

4、“集合”4、二者區(qū)別數(shù)據(jù)和信息是兩個(gè)相互聯(lián)系、但又相互區(qū)別的概念；數(shù)據(jù)是信息的具體表現(xiàn)形式，信息是數(shù)據(jù)有意義的表現(xiàn)。數(shù)據(jù)處理：是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息的過程。1.1.2 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 息文字、數(shù)字、圖形、引像、數(shù)音處理的問題 就是 數(shù)維護(hù)理排序算機(jī)數(shù)據(jù)傳理等操計(jì)算機(jī)硬件軟圖像技個(gè)人收集整理勿做和計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍的發(fā)展而不斷發(fā)展，大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：、加工、分類、商業(yè)用途-、人工管理階段二、文件管理階段三、數(shù)據(jù)庫管理階段具體內(nèi)容：一、人工管理階段（50年代初）早期的計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，計(jì)算處理的數(shù)據(jù)量很小，基本上不存在數(shù)據(jù)管理的問題。如下圖所示：口用戶針對(duì)某個(gè)特定的求解問題，首語言言確定求計(jì)

5、序算法，然后利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所提供用的編程語洞題 接編定相關(guān)的計(jì)算程序，給出自帶的相輸入據(jù)，將附和相關(guān)的數(shù)結(jié)果據(jù)，通過輸入設(shè)置計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)處理完后輸出用戶所需的結(jié)果，不同的用戶針對(duì) 不同的求解問題均要 編制各自的求解程序整理各自程序所需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的管理 完全由用戶自己負(fù)責(zé)。這就是所說的數(shù)據(jù) 的人工管理階段。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途人工管理數(shù)據(jù)具有的特點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)不保存由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算一般不我數(shù)據(jù)長期保存，中是在計(jì)算某些課題時(shí)將數(shù)據(jù)輸入用完就走。2、應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)需要由應(yīng)用程序自己管理，沒有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作。如數(shù)據(jù)類型、格式、或者數(shù)據(jù)量存取方法、輸入輸出方

6、式等發(fā)生改變，就要做出相應(yīng)的修改。這就給應(yīng)用程序開發(fā)人員嗇了很重的負(fù)擔(dān)，并且效率很低。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途3、數(shù)據(jù)不共享，且冗余度大數(shù)據(jù)是面向某一應(yīng)用程序，一組數(shù)據(jù)只能一個(gè)程序，婁多個(gè)應(yīng)用程序涉及相同數(shù)據(jù) 時(shí)，由于必須各自定 義，無法互相利用，互相參照，因此程序與程序之間有大量 的，冗余數(shù)據(jù)。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途4、數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性數(shù)據(jù)的修改必須程序做相應(yīng)的修改。二、文件管理階段（50年代后期至60年代中后期）1、操作系統(tǒng)：有效地管理計(jì)算機(jī)資源。2、文件管理：數(shù)據(jù)以文件形式組織與保存。3、文件：一組具有相同結(jié)構(gòu)的記錄的集合。4、記錄：是由某些相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的。學(xué)號(hào)姓名年齡入學(xué)成績李志

7、23400張朋 24500特點(diǎn)：1、數(shù)據(jù)可以長期保存磁盤、磁鼓等外存2、由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)按文件名訪問，按記錄進(jìn)行存取。3、數(shù)據(jù)共享性差，冗余較大文件仍然面向應(yīng)用程序。4、數(shù)據(jù)獨(dú)立性差三、數(shù)據(jù)庫管理階段（60年代末）引入：數(shù)據(jù)庫管理階段是在文件管理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。數(shù)據(jù)庫管理階段是60年代末在文件管理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。到了此階段與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化。也就是不僅要描述數(shù)據(jù)的本身還要描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。下面我們通過它的特點(diǎn)來分析。那么此階段的特點(diǎn)是 什么呢？個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途1、從全局觀點(diǎn)組織數(shù)據(jù)在文件管理階段中，數(shù)據(jù)只是針對(duì)某一應(yīng)用，而在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不

8、再針對(duì)某一應(yīng)用而是面向全組織，象一個(gè)學(xué)?；蛞粋€(gè)組織涉及許多應(yīng)用，在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中不僅要考慮某個(gè)應(yīng)用 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還 要考慮整個(gè)組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如一個(gè)學(xué)校的信息管理系統(tǒng)中不僅要考慮學(xué)生人事管理，還要考慮黨籍管理、選課管理等。這種數(shù)據(jù)組織方式為各部分的管理提供了必要的記錄，使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化了。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途2、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是向向整個(gè)系統(tǒng)因此數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。共享可以大 大減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲(chǔ)空間。避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途3、數(shù)據(jù)是面向整個(gè)系統(tǒng)的，同一數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用程序共享使用。具有較高的

9、獨(dú)立性， 它是面向整個(gè)系統(tǒng)的，同一數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用 程序共享使用。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途 1.1.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)發(fā)展引入：我們一般遇到的數(shù)據(jù)庫都是具有二值邏輯和精確數(shù)據(jù)但在在現(xiàn)實(shí)有許多不確定、不完全性、模糊性數(shù)據(jù)事物，我們將他們引入到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中形成模糊數(shù)據(jù)庫中，這樣對(duì)于模糊 不清的數(shù)據(jù)通過模糊理論中的數(shù)量來描述模糊事件從而進(jìn)行模糊運(yùn)算。對(duì)于工程數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、 空間數(shù)據(jù)庫主要是在向應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)的，如工程數(shù)據(jù)庫工程圖形、工程設(shè)計(jì)、AUTOCAD集成制造CIM;統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是人類對(duì)現(xiàn)實(shí)社會(huì)各行各業(yè)、國情國力的大量調(diào)查數(shù)據(jù)。對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)；空間數(shù)據(jù)庫是以描 述空間位置及點(diǎn)、

10、線、面、體特征的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的位置數(shù)據(jù)。主 要應(yīng)用于環(huán)境和資源管理、土地利用、 城市規(guī)劃、森林保護(hù)、交通、稅務(wù)等；演 繹數(shù)據(jù)庫是具有演繹推理能力的數(shù)據(jù)庫。 個(gè)人收集整理勿做 商業(yè)用途一、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)二、并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)四、多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)五、知識(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)六、模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)面向應(yīng)用領(lǐng)域1、工程數(shù)據(jù)庫2、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫3、數(shù)據(jù)倉庫4、空間數(shù)據(jù)庫二、并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)與并行處理技術(shù)相結(jié)合形成了并行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。將數(shù)據(jù)庫在多個(gè)磁盤上個(gè)人收個(gè)人收集整理分布存儲(chǔ)，利用多個(gè)處理機(jī)對(duì)磁盤數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，大大提高查詢效率。集整理勿做商業(yè)用途三、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫定義：（Object-Orie

11、nted DataBase System，OODE）是將面向?qū)ο蟮哪Ｐ汀⒎椒ê蜋C(jī)制，與先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)有機(jī)地結(jié)合而形成的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。勿做商業(yè)用途它從關(guān)系模型中脫離出來，強(qiáng)調(diào)在數(shù)據(jù)庫框架中的發(fā)展類型、數(shù)據(jù)抽象、繼承和持 久性；基本設(shè)計(jì)思想：、把面向?qū)ο笳Z言向數(shù)據(jù)庫方向擴(kuò)展，使應(yīng)用程序能夠存取并處理對(duì)象；、擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使其具有面向?qū)ο蟮奶卣?，提供一種綜合的語義數(shù)據(jù)建模概念集，以便對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜應(yīng)用的實(shí)體和聯(lián)系建模。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途三、多媒體數(shù)據(jù)庫定義：（Multi-Media DataBase System, MDBS是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多媒體技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途

12、（1）數(shù)據(jù)量大。（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（3）時(shí)序性。（4）數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。五、知識(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、定義：數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能相結(jié)合，是知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、規(guī)則和事實(shí)的集合。2、主要功能：事實(shí)、規(guī)則、概念組成的知識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，實(shí)現(xiàn)檢索查詢手段。六、模糊數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1、定義：數(shù)據(jù)庫技術(shù)與模糊技術(shù)相結(jié)合。2、目標(biāo)：能夠存儲(chǔ)以各種形式表示的模糊數(shù)據(jù)。3、應(yīng)用領(lǐng)域：案情偵破、醫(yī)療診斷營養(yǎng)咨詢、過程控制等。1.2數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)模型分類現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)描述1、模型：是現(xiàn)實(shí)世界特征的模擬和抽象。2、數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。抽象、表示、處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信 息3、信息的三個(gè)世界（1）現(xiàn)實(shí)世界客觀

13、存在的事物及其相互聯(lián)系。如：學(xué)校的教學(xué)管理涉及學(xué)生、教師及課程管理信息世界中的基本概念（1）實(shí)體：客觀存在并相互區(qū)別的事物。（2）屬性：實(shí)體的某一特性（3）碼：能唯一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性和屬性集（4）域：屬性的取值范圍（5）實(shí)體型和實(shí)體型：（6）實(shí)體集（7）實(shí)體聯(lián)系。P77頁數(shù)據(jù)模型分類.層次模型（Hierarchical Model ）用樹形結(jié)構(gòu)表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為層次模型。基本特點(diǎn)：（1）有且僅有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無父結(jié)點(diǎn)，稱其為根結(jié)點(diǎn)（2）其他結(jié)點(diǎn)有且只一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。如圖所示.網(wǎng)狀模型（Network Model）用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體和實(shí)體之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型。基本特點(diǎn)：一個(gè)以上結(jié)點(diǎn)

14、無父結(jié)點(diǎn)。至少有一結(jié)點(diǎn)有多于一個(gè)的父結(jié)點(diǎn)。如圖所示.關(guān)系模型(Relational Model )每一列中的分量是類型相同的數(shù)據(jù)；列的順序可以是任意的；行的順序可以是任意的；表中的分量是不可再分割的最小數(shù)據(jù)項(xiàng)，即表中不允許有子表表中的任意兩行不能完全相同。4、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型1、定義：是用面向?qū)ο笥^點(diǎn)來描述現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體(對(duì)象)的邏輯組織、對(duì)象間限制、聯(lián)系等的模型。2、基本概念(1)對(duì)象：現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的模型化，每個(gè)對(duì)象有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符。如特品(2類。將屬性集和方法集相同的所以對(duì)象組合在一起，構(gòu)成一個(gè)類。人-張三(具體對(duì)象)1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)硬件主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、I/O通道。數(shù)據(jù)

15、庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫存取、維護(hù)管理的系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序在DBM基礎(chǔ)上，由用戶根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際需要所開發(fā)的、處理特定業(yè)務(wù)的應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫用戶(1)數(shù)據(jù)庫管理員：負(fù)責(zé)管理、監(jiān)督和維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（2）應(yīng)用程序員：負(fù)責(zé)分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)和維護(hù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中運(yùn)行的各類應(yīng)用程序。（3）終端用戶：普通使用者。1.3.2數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)一、模式（建立和維護(hù)數(shù)據(jù)庫人員）概念級(jí)1、定義：模式是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。2、說明（1）一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)模式（2）使用DDL來描述、定義的，體現(xiàn)、反映了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)整體觀（3）數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者二、外模式（用戶和應(yīng)用程序）用

16、戶級(jí)1、定義子模式，數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的 邏輯表示。2、說明（1） 一個(gè)數(shù)據(jù)庫有多個(gè)外模式。（3）即可以使用DDL也可使用DML語言描述（4） 外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個(gè)有力措施三、內(nèi)模式1、定義：存儲(chǔ)模式，對(duì)應(yīng)于物理級(jí)。它是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述，是數(shù)據(jù)庫 最低一級(jí)的邏輯描述，它描述了數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的存儲(chǔ)方式和 物理結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)著實(shí)際存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)介 質(zhì)上的數(shù)據(jù)庫。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途2、說明：（1）一個(gè)數(shù)據(jù)庫只有一個(gè)內(nèi)模式（2） DDL語言定義四、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級(jí)映射數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級(jí)模式是數(shù)據(jù)在三個(gè)級(jí)別（層次）上的抽象，使用戶能夠邏輯地、抽象地處理數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的物理表示和存儲(chǔ)。個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途1、外模式一模式映射2、模式一內(nèi)模式映射 功能：保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。上述說明解釋性的內(nèi)容：2 概念模型的表示方法(E-R圖)矩形框，用于表示實(shí)體類型。菱形框，用于表示實(shí)體之間的聯(lián)系？ 橢圓形框，用于表示屬性。1、物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。2、邏輯獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)