第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

本章討論的主要問(wèn)題是：1.什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？為什么用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)大批量的數(shù)據(jù)？2.如何將現(xiàn)實(shí)世界中大量的、復(fù)雜的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中？3.如何有效地獲取和處理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)？4.數(shù)據(jù)的集中存儲(chǔ)和管理會(huì)帶來(lái)什么問(wèn)題？如何保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)？情景問(wèn)題——查找肇事車(chē)輛

情景問(wèn)題：肇事者是一名男性青年，駕駛一輛紅色轎車(chē)，牌照是吉AP???9，肇事后向東南方向逃走。請(qǐng)查詢！存儲(chǔ)轎車(chē)的有關(guān)信息——轎車(chē)數(shù)據(jù)表姓名年齡性別車(chē)號(hào)…王一35男吉AP2829

…

…SQL查詢語(yǔ)句select姓名，年齡，性別from轎車(chē)數(shù)據(jù)表where顏色＝“紅”

and車(chē)號(hào)＝like(P???9)第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)獨(dú)立存儲(chǔ)，產(chǎn)生冗余和修改不一致人事處、教務(wù)處、財(cái)務(wù)處和科研處都分別存儲(chǔ)了教師的職稱信息，某位教師由副教授評(píng)為教授，如何更改？第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

為了滿足同一個(gè)單位的不同部門(mén)共享數(shù)據(jù)的要求，解決數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)和修改不一致等問(wèn)題，可以將教師的數(shù)據(jù)信息組織到一起并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的存儲(chǔ)和管理。數(shù)據(jù)庫(kù)（DataBase，DB）是能夠被統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)集合，這些數(shù)據(jù)具有一定的結(jié)構(gòu)，能夠長(zhǎng)期存儲(chǔ)，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為多個(gè)用戶共享。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）是為數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù)而配置的系統(tǒng)軟件，是用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的一個(gè)接口，用戶通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)定義和操縱數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)操作以及故障發(fā)生后的系統(tǒng)恢復(fù)。目前，流行的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有Oracle、DB2、Sybase、SQLServer和Access等。如何建立和使用數(shù)據(jù)庫(kù)？第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作過(guò)程是：（1）用戶（通過(guò)應(yīng)用程序）向DBMS提出操作請(qǐng)求并提交必要的參數(shù)，控制轉(zhuǎn)入DBMS；（2）DBMS分析用戶提交的命令和參數(shù)向操作系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行命令，控制轉(zhuǎn)移到操作系統(tǒng)；（3）操作系統(tǒng)分析命令參數(shù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)上實(shí)現(xiàn)具體的操作，將操作結(jié)果送入系統(tǒng)緩沖區(qū)，控制返回給DBMS；（4）DBMS將系統(tǒng)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)取出呈現(xiàn)給用戶。

DBMS在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

（1）數(shù)據(jù)定義。能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行定義，能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)的完整性、安全性和保密性進(jìn)行定義。（2）數(shù)據(jù)操縱。提供操作接口，使得用戶能夠方便地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、刪除、修改、查詢、統(tǒng)計(jì)和打印等各種操作。（3）事務(wù)管理。通過(guò)并發(fā)控制、存取控制、完整性控制、安全性控制、系統(tǒng)恢復(fù)等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)事務(wù)管理功能，以保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性和有效性。（4）數(shù)據(jù)維護(hù)。能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行各種維護(hù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)的初始化、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)性能監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)重組等。（5）其他功能。為了擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)還應(yīng)提供與其他類型數(shù)據(jù)庫(kù)之間的格式轉(zhuǎn)換以及網(wǎng)絡(luò)通信等功能。DBMS的基本功能第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言（StructuredQueryLanguage，SQL語(yǔ)言）是一種通用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言，用戶可以使用SQL語(yǔ)言對(duì)來(lái)自各種不同廠商的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作。SQL語(yǔ)言屬于4GL，是非過(guò)程式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，當(dāng)用戶提出某項(xiàng)操作請(qǐng)求時(shí)，只需指明“做什么”，而不必指明“如何做”，由DBMS來(lái)決定對(duì)指定數(shù)據(jù)使用何種存取手段以保證最快的操作速度。SQL語(yǔ)言不僅功能強(qiáng)大，而且語(yǔ)法接近英語(yǔ)口語(yǔ)，符合人類的思維習(xí)慣，因此，較為容易學(xué)習(xí)和掌握。結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL

第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——什么是數(shù)據(jù)庫(kù)

結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL

用戶使用SQL語(yǔ)言向DBMS提出操作請(qǐng)求用戶使用SQL語(yǔ)言向DBMS提出操作請(qǐng)求可以在DBMS中直接鍵入SQL命令，還可以嵌入到程序語(yǔ)言中第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)用實(shí)體這個(gè)概念來(lái)表示客觀存在的事物。一般說(shuō)來(lái)，一種事物都會(huì)有各種各樣的特征，表示了事物不同方面的性質(zhì)，我們從業(yè)務(wù)處理的需要出發(fā)，從事物的特征中選取出有限個(gè)特征作為屬性來(lái)刻畫(huà)這個(gè)實(shí)體。事物-特征實(shí)體-屬性抽象第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

計(jì)算機(jī)科學(xué)用實(shí)體這個(gè)概念來(lái)表示客觀存在的事物。一般說(shuō)來(lái)，一種事物都會(huì)有各種各樣的特征，表示了事物不同方面的性質(zhì)，我們從業(yè)務(wù)處理的需要出發(fā)，從事物的特征中選取出有限個(gè)特征作為屬性來(lái)刻畫(huà)這個(gè)實(shí)體。事物-特征實(shí)體-屬性抽象將現(xiàn)實(shí)世界抽象為E-R模型

第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)體之間的聯(lián)系通常有以下3種：（1）一對(duì)一聯(lián)系；（2）一對(duì)多聯(lián)系；（3）多對(duì)多聯(lián)系。

通常用實(shí)體-聯(lián)系圖（E-R圖）來(lái)描述實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系。

將現(xiàn)實(shí)世界抽象為E-R模型

實(shí)體屬性屬性聯(lián)系第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

例8.1為學(xué)生選課系統(tǒng)建立實(shí)體-聯(lián)系圖。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

將E-R模型影射為關(guān)系模型

關(guān)系模型的基本思想是把實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系都看成是關(guān)系，以二維表的形式描述，稱為數(shù)據(jù)表。表中的列對(duì)應(yīng)實(shí)體的屬性，每一列的數(shù)據(jù)總是取自同一個(gè)集合，這個(gè)集合稱為域，每個(gè)實(shí)體對(duì)應(yīng)表中的行，稱為記錄，可以惟一標(biāo)識(shí)一個(gè)記錄的屬性稱為主鍵。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

屬性名主鍵記錄(行)屬性（列）字符串整數(shù)男/女計(jì)算機(jī)、……日期型域基礎(chǔ)科學(xué)1986/03/26女湯曉影0003工商管理1987/12/25男李明0002計(jì)算機(jī)1986/09/02男陸宇0001所在學(xué)院出生日期性別姓名學(xué)號(hào)關(guān)系第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

例8.2將例8.1抽象出的E-R模型映射為關(guān)系模型。學(xué)生關(guān)系——學(xué)生信息表（學(xué)號(hào)，姓名，所在學(xué)院，所學(xué)專業(yè)，班級(jí)）課程關(guān)系——課程信息表（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)，學(xué)分）選課關(guān)系——學(xué)生成績(jī)表（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，成績(jī)）第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

例8.2將例8.1抽象出的E-R模型映射為關(guān)系模型。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

為什么學(xué)生成績(jī)表只存儲(chǔ)學(xué)號(hào)？存儲(chǔ)姓名？學(xué)號(hào)和姓名？第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)表示——建立數(shù)據(jù)庫(kù)

SQL語(yǔ)言使用CREATETABLE語(yǔ)句定義數(shù)據(jù)表。例如，定義學(xué)生選課系統(tǒng)的學(xué)生信息表，其SQL語(yǔ)句為：采用SQL語(yǔ)言定義數(shù)據(jù)庫(kù)

第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)處理——操作數(shù)據(jù)庫(kù)

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作主要是通過(guò)SQL語(yǔ)言向DBMS發(fā)出操作請(qǐng)求。1.數(shù)據(jù)查詢：SQL語(yǔ)言使用SELECT語(yǔ)句進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。例如，從student數(shù)據(jù)表中查找080401班級(jí)的所有學(xué)生，其SQL語(yǔ)句為：第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)處理——操作數(shù)據(jù)庫(kù)

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作主要是通過(guò)SQL語(yǔ)言向DBMS發(fā)出操作請(qǐng)求。2.數(shù)據(jù)更新主要包括對(duì)記錄進(jìn)行增加、刪除和修改等操作。例如，在數(shù)據(jù)表student中刪除陸宇同學(xué)的記錄信息，其SQL語(yǔ)句為：第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)處理——操作數(shù)據(jù)庫(kù)

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作主要是通過(guò)SQL語(yǔ)言向DBMS發(fā)出操作請(qǐng)求。3.數(shù)據(jù)控制主要實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的存取權(quán)限進(jìn)行控制，包括數(shù)據(jù)表的授權(quán)、完整性規(guī)則的描述和事務(wù)控制等。例如，把數(shù)據(jù)表student的查詢權(quán)限授予用戶U2，其SQL語(yǔ)句為：你體會(huì)到4GL語(yǔ)言的好處了嗎？第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制

數(shù)據(jù)庫(kù)集中存儲(chǔ)了企業(yè)數(shù)據(jù)，是企業(yè)重要的信息資源，如何保證數(shù)據(jù)的正確性和安全性是數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用極其關(guān)鍵的課題?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要從安全性、完整性、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等方面保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)。事務(wù)是并發(fā)控制和故障恢復(fù)的基本單位，所謂事務(wù)是由用戶定義的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作序列，是一個(gè)不可分割的邏輯工作單元，這些操作或者全部執(zhí)行成功，或者一個(gè)也不執(zhí)行。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制

數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性主要通過(guò)控制數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限，防止非法入侵和破壞。身份識(shí)別：數(shù)據(jù)庫(kù)最基本的安全保護(hù)措施，例如設(shè)置口令和密碼；訪問(wèn)權(quán)限：對(duì)有權(quán)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶要進(jìn)一步進(jìn)行存取控制，事先規(guī)定允許用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)的范圍以及有權(quán)執(zhí)行的操作，然后在用戶發(fā)出數(shù)據(jù)庫(kù)操作請(qǐng)求的時(shí)候進(jìn)行合法權(quán)限的檢查。加密存儲(chǔ)：在對(duì)安全性要求非常高的應(yīng)用系統(tǒng)，也可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行加密后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制

數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性在于保證數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)語(yǔ)義是正確的。例如，在數(shù)據(jù)庫(kù)里要執(zhí)行一個(gè)轉(zhuǎn)帳事務(wù)：（1）從一個(gè)賬戶減去一筆錢(qián)；（2）在另外一個(gè)賬戶里加上同樣數(shù)目的錢(qián)。如果不進(jìn)行完整性檢驗(yàn)，可能出現(xiàn)對(duì)這個(gè)兩個(gè)賬戶的更新操作只做了其中之一或轉(zhuǎn)帳的數(shù)目不同，顯然，破壞了數(shù)據(jù)的完整性。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制

數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性在于保證數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)語(yǔ)義是正確的。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)操作可能會(huì)破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性，例如：（1）A售票點(diǎn)讀出某航班的余票數(shù)T，設(shè)T為100；（2）B售票點(diǎn)讀出同一航班的余票數(shù)T，則T也為100；（3）A售票點(diǎn)售出一張機(jī)票，修改余票數(shù)T為99寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；（4）B售票點(diǎn)售出一張機(jī)票，修改余票數(shù)T為99寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。通常采用封鎖保證數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性。所謂封鎖是指事務(wù)A在對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象操作之前，先向系統(tǒng)發(fā)出操作請(qǐng)求，并對(duì)其進(jìn)行加鎖，于是事務(wù)A對(duì)該數(shù)據(jù)對(duì)象具有一定的控制權(quán)，其他事務(wù)不能更新此數(shù)據(jù)對(duì)象直到事務(wù)A釋放這個(gè)鎖。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫(kù)的使用

數(shù)據(jù)保護(hù)機(jī)制

故障恢復(fù)。任何系統(tǒng)都免不了會(huì)發(fā)生故障，運(yùn)行的突然中斷可能使數(shù)據(jù)庫(kù)處在錯(cuò)誤狀態(tài)，而故障排除后通常沒(méi)有辦法讓系統(tǒng)精確地從斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行下去，這就要求數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)有一套故障后的數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制。任何數(shù)據(jù)修復(fù)的方法都要基于數(shù)據(jù)備份，其核心是記錄運(yùn)行日志，記錄每個(gè)事務(wù)的關(guān)鍵操作信息，如果發(fā)生故障時(shí)事務(wù)未執(zhí)行完，恢復(fù)時(shí)就要把做了一半的事務(wù)取消，這稱為滾回，也就是將數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)恢復(fù)到故障發(fā)生之前的狀態(tài)。第8章數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)——回答問(wèn)題學(xué)完本章，你將如何回答下列問(wèn)題：1.什么是數(shù)據(jù)庫(kù)？為什么用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)大批量的數(shù)據(jù)？2.如何將現(xiàn)