第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用

－SQLServer

黃慶鳳qf-hust@163.com2這門課的教學(xué)目標(biāo)1.數(shù)據(jù)庫能做什么？Why?2.什么是數(shù)據(jù)庫

-數(shù)據(jù)庫的基本知識(shí)What?3.如何使用SQLServer2008建立數(shù)據(jù)庫How?3第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論4本章內(nèi)容1.1數(shù)據(jù)庫基本概念

1.1.1信息與數(shù)據(jù)（了解信息是如何使用數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存、讀取、更改）

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3數(shù)據(jù)模型1.4數(shù)據(jù)庫的發(fā)展5從internet看數(shù)據(jù)信息時(shí)代數(shù)據(jù)無處不在：網(wǎng)站-后臺(tái)數(shù)據(jù)庫問題：你能否從自己訪問的網(wǎng)站中觀察到哪些內(nèi)容會(huì)用到數(shù)據(jù)庫？數(shù)據(jù)處理過程又是怎樣？67統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示8單擊提交按鈕后發(fā)生了什么？1.將用戶的選擇寫入已定義好的數(shù)據(jù)庫表中2.從表中讀取數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)出A,B,C,D選項(xiàng)所占比例。3.將統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示在頁面上9更復(fù)雜的一個(gè)例子101.1.1信息與數(shù)據(jù)信息：1.你是：理工科學(xué)生2.你是否對(duì)計(jì)算機(jī)感興趣：只是想上網(wǎng)3.上大學(xué)前你的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程度：會(huì)使用一些簡單的常用軟件比如office4.如果在學(xué)校網(wǎng)站上有關(guān)于教學(xué)資料，你會(huì)去看嗎？：會(huì)5.你認(rèn)為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)是為了：應(yīng)用數(shù)據(jù)1.A2.B3.C4.A5.A現(xiàn)實(shí)世界信息世界計(jì)算機(jī)世界111.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)1.人工管理階段程序與數(shù)據(jù)是一個(gè)整體，一個(gè)程序中的數(shù)據(jù)無法被其他程序使用，因此程序與程序之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)。特點(diǎn):程序之間不能共享數(shù)據(jù)；程序復(fù)雜；數(shù)據(jù)量小且無法長期保存；人工重復(fù)輸入數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)不保存。12人事管理應(yīng)用程序教師信息數(shù)據(jù)組學(xué)生管理應(yīng)用程序?qū)W生信息數(shù)據(jù)組教務(wù)管理應(yīng)用程序課程信息數(shù)據(jù)組學(xué)生部門教務(wù)部門人事部門圖1-1應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系131.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展2.文件管理階段20世紀(jì)50年代后期至60年代后期,計(jì)算機(jī)外存儲(chǔ)器有了磁鼓和磁盤等直接存取設(shè)備；軟件有了操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)；程序通過數(shù)據(jù)文件訪問數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)輸入程序數(shù)據(jù)輸入程序數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件14外存儲(chǔ)器特點(diǎn):多個(gè)程序共享數(shù)據(jù)；易于長期保存數(shù)據(jù)；程序代碼有所簡化；數(shù)據(jù)冗余（重復(fù)）度較大；程序?qū)?shù)據(jù)依賴性較強(qiáng)；人員專業(yè)性較強(qiáng)。查詢程序王強(qiáng)長沙市五一路10號(hào)1300240731-487451901090103查詢程序例如：數(shù)據(jù)查詢與報(bào)表15學(xué)生部門教務(wù)部門人事部門文件系統(tǒng)教師數(shù)據(jù)文件學(xué)生數(shù)據(jù)文件課程數(shù)據(jù)文件人事管理應(yīng)用程序?qū)W生管理應(yīng)用程序教務(wù)管理應(yīng)用程序圖1-2應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件的關(guān)系161.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展3．?dāng)?shù)據(jù)庫管理階段數(shù)據(jù)庫是在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的集中控制之下，按一定的組織方式存儲(chǔ)起來的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。特點(diǎn)：

數(shù)據(jù)真正實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制17外存儲(chǔ)器此階段將數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行統(tǒng)一組織和管理。數(shù)據(jù)庫18特點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化并與程序分離；數(shù)據(jù)集中式管理，高度共享；數(shù)據(jù)冗余度小，具有數(shù)據(jù)一致性和完整性控制規(guī)則。外存儲(chǔ)器19學(xué)生部門教務(wù)部門人事部門學(xué)校數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)人事管理應(yīng)用程序?qū)W生管理應(yīng)用程序教務(wù)管理應(yīng)用程序圖1-3應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系20數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2……應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)211.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（DB-DataBase）數(shù)據(jù)庫是存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有組織、結(jié)構(gòu)化的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集合；以文件方式存儲(chǔ)。硬件存放數(shù)據(jù)庫的介質(zhì)常見數(shù)據(jù)庫文件擴(kuò)展名：MDF-SQLServer；MDB-Access；DBf-VFP（VisualFoxPro）221.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)的匯集，它以一定的組織形式存于存儲(chǔ)介質(zhì)上。DBMS：是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，它實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的各種功能。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。DBA：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)、維護(hù)和管理等工作。應(yīng)用程序DBAS：指以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序。相關(guān)人員數(shù)據(jù)庫用應(yīng)系統(tǒng)DBMSOS硬件231.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)為了有效地組織、管理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)庫的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性，人們?yōu)閿?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)了一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，它包括外模式、模式和內(nèi)模式。根據(jù)各類人員與數(shù)據(jù)庫的不同關(guān)系，可把視圖（所謂視圖是指觀察、認(rèn)識(shí)和理解數(shù)據(jù)的范圍、角度和方法）分為三種：對(duì)應(yīng)于用戶的外部視圖對(duì)應(yīng)于應(yīng)用程序員的概念視圖對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)程序員的內(nèi)部視圖241.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外模式模式（概念模式或邏輯模式）內(nèi)模式25三級(jí)模式結(jié)構(gòu)的一個(gè)具體實(shí)例圖書信息出版社名稱字符型20書名字符型30作者姓名字符型20出版日期日期型

作者著書信息作者姓名字符型20書名字符型30出版社出書信息出版社名稱字符型20書名字符型30

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外模式模式內(nèi)模式261.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)據(jù)共享減少數(shù)據(jù)冗余具有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性增強(qiáng)了數(shù)據(jù)安全性和完整性保護(hù)271.3數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)描述1.數(shù)據(jù)處理的3個(gè)階段現(xiàn)實(shí)世界 信息世界機(jī)器世界 圖1-5數(shù)據(jù)處理的三個(gè)階段抽象轉(zhuǎn)換現(xiàn)實(shí)信息電腦281.3數(shù)據(jù)模型2.實(shí)體是客觀事物的真實(shí)反映?？梢允菍?shí)際存在的對(duì)象、抽象概念或事件。（1）屬性將事物特性稱為實(shí)體屬性。例如，為描述一個(gè)職工，可能涉及如下屬性：編號(hào)、姓名、性別、出生日期和職稱。例如：291.3數(shù)據(jù)模型（2）實(shí)體型和實(shí)體值實(shí)體型就是實(shí)體的結(jié)構(gòu)描述，通常是實(shí)體名和屬性名的集合；具有相同屬性的實(shí)體，有相同的實(shí)體型。實(shí)體值是一個(gè)具體的實(shí)體，是屬性值的集合。例如，教師實(shí)體型是：教師(編號(hào)、姓名、性別、出生日期、職稱、基本工資、研究方向)教師“李亦光”的實(shí)體值是：(15031，李亦光，男，09/21/65，教授，678，數(shù)據(jù)庫技術(shù))301.3數(shù)據(jù)模型（3）屬性型和屬性值屬性型就是屬性名及其取值類型，屬性值就是屬性在其值域中所取的具體值。例如：“103601”是編號(hào)值；“李曉光”是姓名值；“1”是性別值。(4)實(shí)體集性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合稱為實(shí)體集。如一個(gè)系的教師。311.3數(shù)據(jù)模型3．實(shí)體間的聯(lián)系實(shí)體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系，它反映了現(xiàn)實(shí)世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。聯(lián)系的類型：一對(duì)一聯(lián)系記為1：1。

(如學(xué)校與校長間的聯(lián)系)一對(duì)多聯(lián)系記為１：n。

(如宿舍房間與學(xué)生的聯(lián)系)多對(duì)多聯(lián)系記為m：n。（如一個(gè)教師可以教授多個(gè)學(xué)生，而一個(gè)學(xué)生又可以受教于多個(gè)教師）321.3數(shù)據(jù)模型廠長 工廠 任職 1 1 (a) 公司 職員 就職 1 n (b) 讀者 圖書 借閱 m n (c) 圖1-6實(shí)體間的聯(lián)系 334.概念模型概念模型是反映實(shí)體之間聯(lián)系的模型。E-R模型:描述現(xiàn)實(shí)世界的概念模型。實(shí)體：用矩形框表示，框內(nèi)寫入實(shí)體名。屬性：用橢圓形表示，屬性的名稱記入橢圓形內(nèi)。聯(lián)系：用菱形框表示實(shí)體間的相互關(guān)系，框內(nèi)注明聯(lián)系的名稱。學(xué)生

學(xué)號(hào)學(xué)生與課程間的聯(lián)系1.3數(shù)據(jù)模型341.3數(shù)據(jù)模型mn借閱姓名借書證號(hào)職稱出版社書號(hào)定價(jià)書名作者借書日期讀者圖書所在學(xué)院圖1-7圖書借閱系統(tǒng)中的E-R模型E-R模型示例351.3數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型概念模型只是將現(xiàn)實(shí)世界的客觀對(duì)象抽象為某種信息結(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)，而對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)世界的模型則由數(shù)據(jù)模型描述，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫中實(shí)體之間聯(lián)系的抽象描述即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)世界記錄,數(shù)據(jù)項(xiàng)信息世界實(shí)體,屬性常見的數(shù)據(jù)模型：層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)模型。36樹葉樹枝根通過樹形結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及聯(lián)系。如描述學(xué)校管理機(jī)構(gòu)。每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體（型），箭頭表示實(shí)體（型）間的聯(lián)系（由父到子）。（1）層次數(shù)據(jù)模型37非根根層次數(shù)據(jù)模型主要特點(diǎn)：有且僅有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)；每個(gè)非根結(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)父(直接上層)結(jié)點(diǎn)。它最適合表示實(shí)體的一對(duì)多聯(lián)系。38根多個(gè)父結(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及聯(lián)系?！熬W(wǎng)”中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)實(shí)體(型)，結(jié)點(diǎn)之間箭頭表示實(shí)體(型)間的聯(lián)系。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型主要特點(diǎn)：網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型可能有多個(gè)根結(jié)點(diǎn)，某些非根結(jié)點(diǎn)可能有多個(gè)父結(jié)點(diǎn)，適合表示實(shí)體的多對(duì)多聯(lián)系。（2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型39層次與網(wǎng)狀模型優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):能直觀、形象地描述實(shí)體及其聯(lián)系，易于被人們所理解和掌握。缺點(diǎn):數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)需要更多的鏈接指針；在檢索數(shù)據(jù)時(shí)，需要考慮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)路徑；在插入或刪除數(shù)據(jù)時(shí)，涉及到調(diào)整鏈接指針。40關(guān)系模型與層次模型和網(wǎng)狀模型相比有著本質(zhì)的差別，它是用二維表格來表示實(shí)體及其相互之間的聯(lián)系。

（3）關(guān)系數(shù)據(jù)模型編號(hào)姓名性別婚否出生日期職稱基本工資簡歷23101張伶俐女已婚09/24/56教授138023102羅稼宛男已婚11/27/73講師56023103黎達(dá)仁男未婚12/23/81助教45023104顧高粲男已婚01/27/63副教授97023105黃丹秋女未婚07/15/79助教480表1-1教師關(guān)系41一個(gè)關(guān)系就是沒有重復(fù)行和重復(fù)列的二維表，二維表的每一行在關(guān)系中稱為元組，每一列在關(guān)系中稱為屬性。學(xué)生關(guān)系的每一行代表一個(gè)學(xué)生的記錄，每一列代表學(xué)生記錄的一個(gè)字段。屬性個(gè)數(shù)（n）稱為關(guān)系的元。屬性信息值的集合9元關(guān)系421.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理上分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)，邏輯上屬于同一系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫的主要特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)是分布的數(shù)據(jù)是邏輯相關(guān)的結(jié)點(diǎn)的自治性43圖1-10一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例全國票務(wù)中心441.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)庫能存儲(chǔ)和管理多種媒體的數(shù)據(jù)庫稱為多媒體數(shù)據(jù)庫。多媒體數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能要求：要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能方便地描述和處理具有內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供由用戶定義的新的數(shù)據(jù)類型和相應(yīng)操作的功能。要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠提供更靈活的定義和修改模式的能力。要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供對(duì)多媒體信息管理中特殊的事務(wù)管理與版本控制能力。451.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)工程數(shù)據(jù)庫所謂工程數(shù)據(jù)庫是指在工程設(shè)計(jì)中，主要是CAD/CAM中所用到的數(shù)據(jù)庫。由于在工程中的環(huán)境和要求不同，工程數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)的信息管理中用到的數(shù)據(jù)庫有著很大的區(qū)別。應(yīng)用程序方法庫圖形系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)庫圖1-11工程數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用環(huán)境461.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Object-OrientedDatabaseSystem，OODBS)是將面向?qū)ο蟮哪Ｐ?、方法和機(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)。它從關(guān)系模型中脫離出來，強(qiáng)調(diào)在數(shù)據(jù)庫框架中發(fā)展類型、數(shù)據(jù)抽象、繼承和持久性。471.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫、OLAP和數(shù)據(jù)挖掘是作為三種獨(dú)立的信息處理技術(shù)出現(xiàn)的。數(shù)據(jù)倉庫用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和組織，OLAP集中于數(shù)據(jù)的分析，數(shù)據(jù)挖掘則致力于知識(shí)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。它們都可以分別應(yīng)用到信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中，以提高相應(yīng)部分的處理能力