計算機軟件基礎(chǔ)課件：數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

前言-什么是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（DataBase，也稱DB）可以直觀地理解為存放數(shù)據(jù)的倉庫按照一定的方式組織起來的有聯(lián)系、可共享的數(shù)據(jù)集合能夠被多個用戶共享，并且獨立于應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)集合、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)共享實例-數(shù)據(jù)庫應(yīng)用數(shù)據(jù)庫應(yīng)用無處不在學(xué)生檔案、績點電商商品、推薦雙11剁手、支付12306購票、搶票芝麻信用分數(shù)據(jù)、信息及處理數(shù)據(jù)研究過程及術(shù)語數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及功能12349.1數(shù)據(jù)、信息及處理1.數(shù)據(jù)現(xiàn)實世界在頭腦中反映以文字/數(shù)據(jù)/圖像等記錄3.數(shù)據(jù)處理把數(shù)據(jù)加工成計算機信息的過程包括數(shù)據(jù)收集、分類、加工等2.信息經(jīng)過加工處理后的有用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)時信息載體、信息是數(shù)據(jù)內(nèi)涵同一信息數(shù)據(jù)表達形式可不同4.數(shù)據(jù)存儲與應(yīng)用加工后數(shù)據(jù)在計算機的存儲數(shù)據(jù)加工及存儲及應(yīng)用信息處理的核心是數(shù)據(jù)管理從現(xiàn)實生活的事物特性到計算機數(shù)據(jù)表示的研究過程如下：現(xiàn)實轉(zhuǎn)信息世界的過程就是數(shù)據(jù)建模，形成概念模型現(xiàn)實世界概念（信息）世界機器（存儲/物理）世界9.2數(shù)據(jù)研究過程及術(shù)語9.2.1概念模型實體（Entry）：客觀存在可以相互區(qū)別的事物實體集（EntrySet）：同一類實體的集合屬性（Attribute）：實體的具體特性；關(guān)鍵字（Key）：可以唯一標(biāo)識出一個實體的屬性和屬性值聯(lián)系（Relation）：實體之間的聯(lián)系信息世界（概念模型）：現(xiàn)實世界在人腦中的反映，對客觀事物及聯(lián)系的抽象描述；涉及到一下概念：實體：指可以從用戶的業(yè)務(wù)模型中標(biāo)識的事物。實體可以是具體的人或物，例如學(xué)生、教師、課程都是實體。用矩形表示。聯(lián)系：現(xiàn)實世界中的事物內(nèi)部以及事物之間的聯(lián)系在信息世界中反映為實體內(nèi)部的聯(lián)系和實體之間的聯(lián)系9.2.2實體間關(guān)系及表示采用E-R(Entity-Relationship)圖表示實體間聯(lián)系，E-R模型是美籍華人PeterChen1976年提出的一對一聯(lián)系——1:1一對多聯(lián)系——1：n多對多聯(lián)系——n：m9.2.3物理模型物理模型即計算機存儲建模形成的概念模型的數(shù)據(jù)模型，包括以下三類主要模型：層次模型（HierarchicalModel）網(wǎng)狀模型（NetworkModel）關(guān)系模型（RelationalModel）9.2.3-1層次模型按照層次結(jié)構(gòu)的形式組織數(shù)據(jù)，易于實現(xiàn)實體間的一對多聯(lián)系，可以用樹形結(jié)構(gòu)表示，具有兩個特點：有且僅有一個根節(jié)點（沒有雙親的節(jié)點）除了根節(jié)點之外的其他節(jié)點有且僅有一個雙親節(jié)點表達一對多很容易，表達多對多較為困難。因此可以依次建立層次數(shù)據(jù)庫。9.2.3-2網(wǎng)狀模型按照網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式組織數(shù)據(jù)，易于實現(xiàn)實體間的多對多聯(lián)系，具有兩個特點：允許一個以上的節(jié)點沒有雙親節(jié)點一個節(jié)點可以有多個雙親節(jié)點容易實現(xiàn)多對多聯(lián)系；物理實現(xiàn)容易、效率高；編程復(fù)雜；數(shù)據(jù)檢索時必須考慮存取路徑；數(shù)據(jù)更新時涉及到指針的調(diào)整；系統(tǒng)擴充較為麻煩9.2.3-3關(guān)系模型關(guān)系模型是用二維表格來表示實體集以及實體之間聯(lián)系的模型9.2.3-4關(guān)系模型的優(yōu)缺點優(yōu)點-建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上概念單一實體和各類聯(lián)系都用關(guān)系來表示對數(shù)據(jù)的檢索見過也是關(guān)系-存取路徑對用戶透明缺點存取路徑對用戶透明導(dǎo)致查詢效率往往不如非關(guān)系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型為了提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化增加開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度9.2.4關(guān)系模型基本術(shù)語關(guān)系屬性（字段）元組（記錄）9.2.4關(guān)系模型—關(guān)系關(guān)系是滿足關(guān)系模型基本性質(zhì)的二維表格，一個關(guān)系就是一張二維表格一般的格式為：關(guān)系名（屬性名1，屬性名2，……，屬性名n）例：課程表（課程編號，課程名稱，學(xué)時，學(xué)分，開課狀態(tài)）9.2.4關(guān)系模型—屬性二維表格中國的一列稱作一個屬性，每一列都有一個屬性名9.2.4關(guān)系模型—元組一行為一個元組，簡稱一行記錄9.3數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)隨計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段:人工管理文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)9.3.1數(shù)據(jù)人工管理階段當(dāng)時軟硬件技術(shù)情況：硬件：外存儲器為卡片、磁帶軟件：匯編，程序自帶數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)管理的專門軟件人工管理計算機沒有數(shù)據(jù)管理功能，程序和數(shù)據(jù)編寫在一起，每個程序都有自己的數(shù)據(jù)，不能共享，數(shù)據(jù)冗余度很大。9.3.2數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)管理階段當(dāng)時軟硬件技術(shù)情況：硬件：直接存儲設(shè)備磁盤等軟件：高級語言和操作系統(tǒng)，管理數(shù)據(jù)軟件為文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)以文件形式存儲，由操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)統(tǒng)一管理，具有一定的獨立性。但是文件的讀寫依賴于程序，共享有局限性。9.3.3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(一)當(dāng)時軟硬件技術(shù)情況：硬件：大容量磁盤系統(tǒng)充分應(yīng)用軟件：數(shù)據(jù)獨立性和共享性矛盾日益突出，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)DBMS(DataBaseManagementSystem)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中保存了數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)信息，程序不考慮數(shù)據(jù)的存儲問題，具體的工作由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成。真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的獨立和共享。9.3.3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段(二)時間：70年代后期技術(shù)：數(shù)據(jù)庫技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展形式：邏輯上集中、地域上分散的數(shù)據(jù)集合管理軟件：DDBMS（DistributeDBMS）局部自主：自主又合作可靠性和可用性：合理的數(shù)據(jù)冗余效率和靈活性：分散負荷系統(tǒng)易于擴展：方便、經(jīng)濟、靈活9.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及功能硬件系統(tǒng)：大容量的存儲設(shè)備數(shù)據(jù)庫集合：若干數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件：DBMS作為數(shù)據(jù)庫建立、使用和維護的軟件；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心部分；OS；系統(tǒng)開發(fā)軟件等。數(shù)據(jù)庫管理員：負責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建立、維護和管理用戶：最終用戶、專業(yè)用戶（程序員）9.4數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成及功能數(shù)據(jù)定義功能（DDL）數(shù)據(jù)操縱功能（DML）數(shù)據(jù)庫運行控制功能（DCL）數(shù)據(jù)庫維護功能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem，DBMS）基本功能DBMS的主要功能：數(shù)據(jù)庫的定義功能：