數(shù)據(jù)庫的發(fā)展

第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介2提綱回溯——數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)庫模式數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫新方向3數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段考察要點各階段的技術(shù)及應(yīng)用背景計算機應(yīng)用范圍外存儲設(shè)備數(shù)據(jù)管理軟件各個階段的差別體現(xiàn)誰管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)面向誰數(shù)據(jù)與應(yīng)用的獨立性4數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間存在的邏輯關(guān)系表、樹、圖、數(shù)組…物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在計算機內(nèi)的存儲方式順序方式、鏈接方式…課程號課程名學(xué)分先修課1001數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410031002數(shù)據(jù)庫310011003PASCAL45數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，通過系統(tǒng)提供的映象（轉(zhuǎn)換）功能，使應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的物理獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)改變時，應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的邏輯獨立性當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時，應(yīng)用程序不必改變6數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)語義語言：形式語義：內(nèi)涵11010819800101001？莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：“鰷魚出游從容，是魚之樂也?！被葑釉唬骸白臃囚~，安知魚之樂？”，莊子曰：“子非我，安知我不知魚之樂？”惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚之樂，全矣?！鼻f子曰：“請循其本。子曰‘女安知魚樂’云者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也?！?數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段人工管理階段（50年代中期以前）文件系統(tǒng)階段（50年代后期---60年代中期）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（60年代后期開始）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)VS文件系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點8人工管理階段背景計算機主要用于科學(xué)計算數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡單，如高階方程、曲線擬和等外存為順序存取設(shè)備磁帶、卡片、紙帶，沒有磁盤等直接存取設(shè)備沒有操作系統(tǒng)，沒有數(shù)據(jù)管理軟件用戶用機器指令編碼，通過紙帶機輸入程序和數(shù)據(jù)，程序運行完畢后，由用戶取走紙帶和運算結(jié)果，再讓下一用戶上機操作9人工管理階段特點用戶完全負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理工作數(shù)據(jù)的組織、存儲結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入輸出等數(shù)據(jù)完全面向特定的應(yīng)用程序每個用戶使用自己的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不保存，用完就撤走數(shù)據(jù)與程序沒有獨立性程序中存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲結(jié)構(gòu)的改變而改變磁帶的特點優(yōu)點：廉價地存放大容量數(shù)據(jù)缺點：順序訪問；1%所需，100%訪問10人工管理階段訪問訪問訪問數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序1程序2程序n11文件系統(tǒng)階段背景計算機不但用于科學(xué)計算，還用于管理外存有了磁盤、磁鼓等直接存取設(shè)備直接存取設(shè)備（DASD）無須順序存取由地址直接訪問所需記錄有了專門管理數(shù)據(jù)的軟件，一般稱為文件系統(tǒng)文件存儲空間的管理目錄管理文件讀寫管理文件保護(hù)向用戶提供操作接口12文件系統(tǒng)階段特點系統(tǒng)提供一定的數(shù)據(jù)管理功能存取方法（索引文件、鏈接文件、直接存取文件、倒排文件等）支持對文件的基本操作（增、刪、改、查等），用戶程序不必考慮物理細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位數(shù)據(jù)仍是面向應(yīng)用的一個數(shù)據(jù)文件對應(yīng)一個或幾個用戶程序數(shù)據(jù)與程序有一定的獨立性文件的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)由系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)在存儲上的改變不一定反映在程序上13文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n存取方式程序1程序2程序n14文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)與程序的獨立性差文件系統(tǒng)的出現(xiàn)并沒有從根本上改變數(shù)據(jù)與程序緊密結(jié)合的狀況，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變則必須修改應(yīng)用程序文件系統(tǒng)只是解脫了程序員對物理設(shè)備存取的負(fù)擔(dān)，它并不理解數(shù)據(jù)的語義，只負(fù)責(zé)存儲數(shù)據(jù)的語義信息只能由程序來解釋，也就是說，數(shù)據(jù)收集以后怎么組織，以及數(shù)據(jù)取出來之后按什么含義應(yīng)用，只有全權(quán)管理它的程序知道。一個應(yīng)用若想共享另一個應(yīng)用生成的數(shù)據(jù)，必須同另一個應(yīng)用溝通，了解數(shù)據(jù)的語義與組織方式15文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)的共享性差，冗余度大數(shù)據(jù)面向應(yīng)用即使不同應(yīng)用程序所需要的數(shù)據(jù)有部分相同時，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)孤立數(shù)據(jù)分散管理，許多文件，許多數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)的不一致性由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護(hù)帶來了困難，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性16文件系統(tǒng)階段補貼系別姓名學(xué)號勞資科住址系別性別姓名學(xué)號房產(chǎn)科學(xué)位學(xué)分系別姓名學(xué)號學(xué)籍科學(xué)位出身年齡系別性別姓名學(xué)號人事科17文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)查詢困難記錄之間無聯(lián)系應(yīng)用自己編程實現(xiàn)對每個查詢都重新編碼數(shù)據(jù)完整性難于保證18數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段背景計算機管理的數(shù)據(jù)量大，關(guān)系復(fù)雜，共享性要求強（多種應(yīng)用、不同語言共享數(shù)據(jù)）外存有了大容量磁盤，光盤軟件價格上升，硬件價格下降，編制和維護(hù)軟件及應(yīng)用程序成本相對增加，其中維護(hù)的成本更高，力求降低19數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段特點有了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)面向全組織，面向現(xiàn)實世界獨立性較強由DBMS統(tǒng)一存取，維護(hù)數(shù)據(jù)語義及結(jié)構(gòu)20數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫觀點數(shù)據(jù)不是依賴于處理過程的附屬品，而是現(xiàn)實世界中獨立存在的對象數(shù)據(jù)1統(tǒng)一存取數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序2程序1程序n21示例

S(SNO,SNAME,STATUS,CITY) P(PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT,CITY) J(JNO,JNAME,CITY) SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY) S表示供應(yīng)商，它的各屬性依次為供應(yīng)商號，供應(yīng)商名，供應(yīng)商狀態(tài)值，供應(yīng)商所在城市； P表示零件，它的各屬性依次為零件號，零件名，零件顏色，零件重量，零件存放的城市； J表示工程，它的各屬性依次為工程號，工程名，工程所在城市； SPJ表示供貨關(guān)系，它的各屬性依次為供應(yīng)商號，零件號，工程號，供貨數(shù)量。供應(yīng)商項目零件供應(yīng)22示例查詢“北京的所有工程”“供應(yīng)紅色零件給北京的工程的供應(yīng)商”維護(hù)“不允許供應(yīng)不存在的零件”23示例——基于文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)如何來組織？分別組織幾個文件，存儲各類對象的記錄系統(tǒng)不支持文件間的聯(lián)系，由應(yīng)用程序負(fù)責(zé)查詢表達(dá)及數(shù)據(jù)的維護(hù)24示例——基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（關(guān)系）數(shù)據(jù)統(tǒng)一按表結(jié)構(gòu)存放，設(shè)為S，P，J，SPJ查詢：只需提查詢要求，由系統(tǒng)完成查詢過程

SELECTSNO FROMP,J,SPJ WHERESPJ.JNO=J.JNO ANDSPJ.PNO=P.PNO ANDJ.CITY=“BEIJING” ANDP.COLOR=“RED”

維護(hù)：應(yīng)用提出完整性約束，系統(tǒng)自動檢查

CREATETABLESPJ(……, FOREIGNKEY(PNO)REFERENCESP(PNO),……)25數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)vs文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)的弱點記錄之間無聯(lián)系難于維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用武之地有查詢整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化效率兩面觀運行效率開發(fā)效率26數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)vs文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用應(yīng)用文件系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)管理應(yīng)用數(shù)據(jù)管理27軟件發(fā)展趨勢機器語言405060708090高級語言操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)工具軟件芯片軟件的發(fā)展史28軟件發(fā)展趨勢軟件開發(fā)正由編碼向集成轉(zhuǎn)變編碼集成19701990201029軟件發(fā)展趨勢機器與匯編語言 1950編譯語言 1960子程序數(shù)據(jù)庫服務(wù) 1985特定域?qū)ο髱? 1990預(yù)定義的結(jié)構(gòu)及解決方案商用對象庫 2000域標(biāo)準(zhǔn)，組件子程序服務(wù)30軟件發(fā)展趨勢軟件演變?yōu)榉?wù)ASP（應(yīng)用服務(wù)供應(yīng)商）一般指通過網(wǎng)絡(luò)給企業(yè)提供租賃式應(yīng)用軟件的服務(wù)，通過這些應(yīng)用軟件，