第一章 數(shù)據(jù)庫發(fā)展史

孔麗紅Sunday,February5,202320112012學年(2)學期數(shù)據(jù)庫原理（1）教材:數(shù)據(jù)庫實用教程（第三版）清華大學出版社Sunday,February5,2023“數(shù)據(jù)庫原理”課程的特點：理論性：實用性：可操作性：

創(chuàng)新性:關系運算理論、模式設計理論等；數(shù)據(jù)庫語言、數(shù)據(jù)庫設計；較強,有大量習題、問題和應用值得去解答、分析和設計；有許多深層的問題具有發(fā)展的余地，有待去挖掘、發(fā)現(xiàn)和總結。

課程教學目的和要求：學會關系數(shù)據(jù)庫規(guī)范設計的方法和步驟；了解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)技術；具備使用關系數(shù)據(jù)庫軟件開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的能力。理解SQL、關系代數(shù)和關系演算等數(shù)據(jù)庫語言；掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和原理；

學好本課程，應體現(xiàn)在“四個掌握”：

掌握數(shù)據(jù)庫技術的兩個端點：數(shù)據(jù)庫的使用（“用戶”端），數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)（“系統(tǒng)”端）；掌握數(shù)據(jù)庫設計演變的過程：從ER圖、對象聯(lián)系圖到UML類圖的發(fā)展過程。掌握數(shù)據(jù)庫發(fā)展史上的兩條主線：數(shù)據(jù)模型的演變，數(shù)據(jù)庫語言的演變；掌握數(shù)據(jù)庫的歷史發(fā)展、當前主流和未來發(fā)展；

課程的學習方法

勤于思考、善于總結、敢于提問；掌握教材中重要的例題和習題;重視上機實習;重視數(shù)據(jù)庫設計。

《數(shù)據(jù)庫原理(1)》課堂教學（30學時)內容及安排第一章數(shù)據(jù)庫發(fā)展史（3學時）第二章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構（3學時）第三章關系運算（8學時）第四章結構化查詢語言SQL（8學時）第六章實體聯(lián)系模型（4學時）習題分析、總復習（4學時）

《數(shù)據(jù)庫原理(1)》實驗內容和安排（20學時）

實驗一:SQLServer系統(tǒng)了解和創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(教材P.300)

實驗二:SQLServer操縱數(shù)據(jù)和使用視圖(教材P.302)實驗三:熟悉PowerBuilder開發(fā)環(huán)境(教材P.371)

實驗四:“學生選課成績管理系統(tǒng)”示例程序驗證(教材P.372)

參考教材：

1.AFirstCourseinDatabaseSystemJeffreyD.UllmanDepartmentofComputerScienceStanfordUniversity2.《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)導論》孟小峰王珊機械工業(yè)出版社數(shù)據(jù)庫原理（1）第一章數(shù)據(jù)庫發(fā)展史清華大學出版社Sunday,February5,2023第一章數(shù)據(jù)庫發(fā)展史教學內容：

數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展；

數(shù)據(jù)庫技術的產(chǎn)生和發(fā)展；

數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)體系結構的發(fā)展。教學重點：

數(shù)據(jù)庫技術的產(chǎn)生和發(fā)展；教學目的：使同學們對數(shù)據(jù)庫技術的概貌有一個初步的了解,提高同學們對學習數(shù)據(jù)庫技術的興趣。數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)管理：

最初是指在計算機上加工商業(yè)、企業(yè)的信息和數(shù)據(jù)；現(xiàn)在常用來泛指非科技工程方面的所有計算、管理和操縱任何形式的數(shù)據(jù)資料。

指對數(shù)據(jù)進行收集、分類、組織、編碼、存儲、檢索、維護和傳播等工作。

一、數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術的發(fā)展階段：人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理階段

◆人工管理階段(20世紀40年代中－50年代中)----數(shù)據(jù)管理的特點：②數(shù)據(jù)不保存在機器中;③沒有專用的軟件對數(shù)據(jù)進行管理;④只有程序的概念而沒有文件的概念、數(shù)據(jù)面向應用也就是一組數(shù)據(jù)只能對應一個程序。①數(shù)據(jù)的邏輯結構和物理結構相同，數(shù)據(jù)的組織方式必須由程序員自行設計與安排;◆文件系統(tǒng)階段(20世紀50年代末－60年代中)---數(shù)據(jù)管理的特點：

①數(shù)據(jù)的邏輯結構和物理結構有一定的區(qū)別，有文件系統(tǒng)的存取方法來實現(xiàn)兩者間的轉換；②數(shù)據(jù)可長期保存在外存的磁盤上；③文件組織已呈現(xiàn)多樣化,有索引文件和散列文件等；④數(shù)據(jù)不再屬于某個特定的程序，可以重復使用；⑤對數(shù)據(jù)的訪問以記錄為單位,數(shù)據(jù)仍是面向應用的。文件系統(tǒng)的三個缺陷：

數(shù)據(jù)冗余性、數(shù)據(jù)不一致性、數(shù)據(jù)聯(lián)系弱。

◆倒排文件系統(tǒng)階段：為了提高系統(tǒng)性能，對索引文件進行推廣，即：對每個字段都提供單獨的索引。

優(yōu)點：使用戶不僅能按關鍵碼，而且也能按字段的任何組合快速地檢索記錄，很適合于信息檢索系統(tǒng)。缺點：索引可能比數(shù)據(jù)占有更多的存儲空間；數(shù)據(jù)的更新比較復雜和困難。

二、數(shù)據(jù)庫階段的標志IMS系統(tǒng)（層次模型）------------1968年DBTG報告（網(wǎng)狀模型）

------------1969年

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫之父：CharlesW.Bachman1973年獲圖靈獎EdgarF.Codd的文章（關系模型）------1970年

關系數(shù)據(jù)庫之父：EdgarF.Codd1981年獲圖靈獎20世紀60年代的三件大事：

三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(20世紀60年代末以來)

1.數(shù)據(jù)管理的特點：①面向全組織的復雜的數(shù)據(jù)結構，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的結構化;③系統(tǒng)提供了四個方面的控制功能：數(shù)據(jù)庫恢復、數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)安全性;④對數(shù)據(jù)的操作可以以數(shù)據(jù)項為單位,增加了系統(tǒng)的靈活性;⑤用戶可以使用程序方式也可以使用交互方式操作數(shù)據(jù)庫。②數(shù)據(jù)庫的二級映像功能與數(shù)據(jù)獨立性；

用戶1用戶2用戶3用戶n外模式

局部邏輯結構

…映像功能（邏輯獨立性）模式全局邏輯結構

內模式映像功能（物理獨立性）

數(shù)據(jù)庫的物理結構

模式(Schema，也稱全局邏輯結構)

是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的

整體邏輯結構的描述。所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求；一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式；模式的位置：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結構的中間層；

與數(shù)據(jù)的物理存儲結構和硬件環(huán)境無關；與具體的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設計語言無關。模式的定義包括：

數(shù)據(jù)的邏輯結構(數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等)；數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；與數(shù)據(jù)有關的安全性、完整性要求。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結構外模式(ExternalSchema，也稱局部邏輯結構或

子模式或用戶模式)

外模式是用戶與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口，是用戶所使用的局部數(shù)據(jù)

的邏輯結構的描述。用戶的數(shù)據(jù)視圖是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示；外模式的位置：介于模式與應用之間；外模式通常是模式的子集；一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。

反映了不同的用戶的應用需求；外模式的用途：保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施，每個用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結構內模式(InternalSchema，也稱存儲模式即

數(shù)據(jù)庫的物理結構)

內模式是數(shù)據(jù)庫在物理存儲方面的描述，也是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內部的表示方式。

記錄的存儲方式（順序存儲、按照B樹結構存儲、按hash方法存儲）；索引的組織方式；文件的組織方式；數(shù)據(jù)控制方面的細節(jié)。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結構成績單學號：xxxxx姓名：xxx性別：x離散數(shù)據(jù)75數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)81…………SnoSnameSexAgeSdeptCnoCnameCdeptCreditSnoCnoGrade內模式（InternalSchema，也稱存儲模式）外模式（ExternalSchema，也稱子模式或用戶模式）模式(Schema，也稱全局邏輯結構)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式結構舉例成績單學號：xxxxx姓名：xxx性別：x離散數(shù)據(jù)75數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)81…………SnoSnameSexAgeSdeptCnoCnameCdeptCreditSnoCnoGrade………………………………外模式／模式映象模式／內模式映象

數(shù)據(jù)庫的二級映像功能舉例◆數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)的關系數(shù)據(jù)庫DBMS應用程序1應用程序2…2.數(shù)據(jù)庫技術的術語數(shù)據(jù)庫(Database,DB)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem,DBMS)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DatabaseSystem,DBS)●數(shù)據(jù)庫(Database,DB)DB是長期儲存在計算機內、有組織的、統(tǒng)一管理的相關數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫的基本特征數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存；可為各種用戶共享；冗余度較小；數(shù)據(jù)獨立性較高；易擴展?！駭?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBaseManagementSystem,DBMS)

專門用于管理數(shù)據(jù)庫的軟件DBMS是位于用戶與操作系統(tǒng)（OS）之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件：為用戶或應用程序提供訪問DB的方法；包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。

DBMS總是基于某種數(shù)據(jù)模型，可以分為：層次型、網(wǎng)狀型、關系型和面向對象型等?！駭?shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DatabaseSystem,DBS)

在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構成。用戶1用戶2用戶n應用系統(tǒng)應用開發(fā)工具DBMS操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理員數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)示意圖:

DBS是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計算機硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)。

DBS

=DB+OS+DBMS+App+DBA+Users數(shù)據(jù)庫技術是研究數(shù)據(jù)庫的

結構、存儲、設計、管理和使用的一門軟件學科。

分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

面向對象數(shù)據(jù)庫技術

各種新型的數(shù)據(jù)庫技術

四、高級數(shù)據(jù)庫技術分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點：數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)物理上分布在各個場地，但邏輯上是一個整體。每個場地既可以執(zhí)行局部應用（訪問本地DB），也可以執(zhí)行全局應用（訪問異地DB）。各地的計算機由數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡相連接。本地計算機單獨不能勝任的處理任務，可以通過通信網(wǎng)絡取得其它DB和計算機的支持。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構：通信網(wǎng)局部處理機局部處理機局部終端數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫局部終端全局終端面向對象數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點：面向對象數(shù)據(jù)模型能完整地描述現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)結構，能表達數(shù)