数据库技术

1. 数据库技术

2. 第一章基本概论 • 数据库技术概述 • 数据(研究对象) • 数据管理(研究内容) • 数据处理(应用领域)

3. 数据 • 数据是客观世界事物和现象的抽象表示. 数据的形式 数字 文字 数学公式 图像 音频 视频 0~9 视频格式avi等 音频格式mp3,mp4,wav等 Y=ax+b “数据库技术” 图像格式jpg,bmp等

4. 信息、数据、数据处理 数据即符号，信息是数据的含义，数据是信息的载体； 数据处理是信息处理的具体体现，涉及数据组织管理与数据处理方式两方面问题。 数据处理方式：集中式、分散式、分布式。

5. 数据处理流程 客观世界的现象与事物 抽象 数 据 管理 数 据 管 理 支撑 数 据 处 理 结果 数 据 语义解释 客观世界的研究结果

6. 数据处理方式

7. 数据管理技术的产生与发展 数据管理包括对数据的获取、组织、存储、检索和维护等。用计算机实现数据管理经历了三个发展阶段： 1． 人工管理阶段 数据库管理的初级阶段。 在50年代中期以前，计算机采用的是批处理方式，主要用于科学计算。

8. 数据管理技术的产生与发展 2．文件系统阶段（50年代后期——60年代中期） ◆计算机技术有了很大的发展，广泛应用于信息处理 ◆存储设备有了磁盘、磁鼓等可直接存取的设备 ◆计算机有了操作系统，包括文件管理系统，用户 可将数据组织成文件提交给系统进行自动管理 ◆数据可长期保存在磁盘等存储设备上 ◆程序和数据有了一定的独立性，且文件有多种 形式的组织结构：顺序、链接、索引

9. 数据管理技术的产生与发展 缺点： （1）数据冗余较大 ∵每个文件都是为特定的用途设计的， ∴同样数据在多个文件中重复存储 仅能提供以文件为单位的数据共享。 （2）程序和数据之间的独立性较差 应用程序依赖于文件的存储结构，修改文件 存储结构就要修改程序

10. 数据管理技术的产生与发展 （3）对数据的表示和处理能力较差,文件的结构和操作比较单一，不够丰富。 （4）数据不一致,由（1）造成，更新时会造成同一数据在不同文件中的不一致。 （5）数据联系弱,文件与文件之间是独立的，文件之间的联系必须通过程序来构造。 尽管如此，文件系统在数据管理技术的发展中仍起着很重要的作用。

11. 数据管理技术的产生与发展 3.数据库系统阶段 从60年代后期开始，计算机用于信息处理的规模越来越大，对数据管理的技术提出了更高的要求，此时开始提出计算机网络系统和分布式系统，出现了大容量的磁盘，文件系统已不再能胜任多用户环境下的数据共享和处理。一个新的数据库管理技术——DBMS由此而形成，它对所有用户数据实行统一的、集中的管理、操作和维护。

12. 数据管理技术的产生与发展 按照数据模型的进展情况，数据库系统的发展可划分为三代： 第一代：层次数据库系统和网状数据库系统 主要支持层次和网状数据模型 第二代：关系数据库系统 支持关系数据模型，该模型有严格的理论基础概念简单、清晰，易于用户理解和使用。因此一经提出便迅速发展，成为实力性最强的产品。

13. 数据管理技术的产生与发展 第三代：面向对象数据库系统. 基于扩展的关系数据模型或面向对象数据模型的尚未完全成熟的新一代数据库系统。 特点：支持包括数据、对象和知识的管理 在保持和继承第二代技术的基础上引进新技术(如OO),对其他系统开放，具有良好的可移植性、可连结性、可扩充性、互操作性。

14. 物理文件1 应用程序1 数据1 文件 系统 物理文件2 应用程序2 数据2 物理文件n 应用程序n 数据n 数据库 数据库 管理系统 数据管理技术的产生与发展 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段

15. 数据库技术的三个阶段

16. 数据库技术的三个阶段(续1)

17. 数据库技术的三个阶段(续2)

18. 数据库(DataBase) 尽管数据库技术已发展较为成熟，但还没有一个普遍接受的、严格的定义。 • 存放数据的仓库（顾名思义/不准确的含义） • 数据库是相互关联的数据的集合 数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关联的，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的联系。 如：学籍管理——学生、课程两类数据。

19. 数据库功能与特征 （1）用综合的方法组织数据 顺序、索引、聚簇Cluster （2）具有较小的数据冗余，可供多个用户共享 低冗余与数据共享：在数据库技术之前，数据文件都是独立的，任何数据文件都必须含有满足某一应用的全部数据。

20. 职工基本情况 有关人事管理的数据 职工基本情况 有关教育培训的数据 数据库功能与特征 例：人事部门有一个职工文件： 教育部门也有一个职工文件： 其中，“职工基本情况”重复存储，浪费空间。而共享存储类似这样的共同数据，可降低数据的冗余度。

21. 数据库功能与特征 （3）具有较高的数据独立性 数据独立性：（包括物理独立性、逻辑独立性） 指数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖，彼此独立的特性。可降低应用程序的开发代价和维护代价。 在数据库技术之前，数据文件的组织方式和应用程序是密切相关的。数据结构改变，相应的应用程序也必须随之修改==〉开发/维护代价

22. 数据库功能与特征 （4）具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠 数据库要有一套安全机制，以便有效地防止数据库中的数据被非法使用/修改； 数据库还要有一套备份/恢复机制，以保证当数据遭到破坏时将数据立刻完全恢复==〉继续、可靠地运行。

23. 数据库功能与特征 （5）允许并发地使用数据库，能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性 一致性：数据是共享的并且允许多个用户同时使用相同的数据。这就要求数据库能够协议一致，保证各个用户之间对数据的操作不发生矛盾和冲突。 正确性、完整性：保证数据正确的特性——数据完整性可通过建立一些约束条件保证数据库中的数据是正确的。如：0<年龄<150 (否则错误)

24. 数据库管理系统DBMSDataBase Management System 数据库的功能/特性不是数据库中的数据固有的，是靠管理或支持数据库的系统软件——DBMS——提供的。 • DBMS任务： • 对数据资源进行管理，使之能为多个用户共享。 • 保证数据的安全性、可靠性、完整性、一致性、独立性

25. DBMS功能 1．数据库定义功能 定义数据库结构和存储结构；定义数据库中数据之间的联系；定义数据完整性约束条件和保证完整性的触发机制等. 2．数据库操纵功能 完成对数据库中数据的操作：插入、删除、修改； 重新组织数据库的存储结构；完成对数据库的备份与恢复等.

26. DBMS功能 3．数据库查询功能 以各种方式提供灵活的查询功能，以方便使用数据 4．数据库控制功能 完成对数据库的安全性控制/完整性控制/并发控制 5．数据库存储管理与通信功能 内外存储管理以及在分布式数据库或提供网络操作功能的数据库中提供通信功能。

27. 数据库系统 • ——基于数据库的计算机应用系统，包括： • 以数据为主体的数据库 • 管理数据库的系统软件DBMS • 支持数据库系统的计算机硬件环境和操作系统环境 • 管理和使用数据库系统的人，特别是DBA • 有关文档

28. DBA 完成某一功能的应用程序1 DB DBAP 1 DBMS 应用程序2 相互有关联关系的数据的集合 管理数据库的系统软件 DBAP 2 应用程序n DBAP n Computer System 数据库系统的构成

29. 用户 用户 用户 硬件 应用程序 应用程序员 应用开发工具 DBMS OS DBA 数据库系统的构成 Database

30. 数据库系统层次结构图 数据库用户 应用系统 应用开发工具软件 数据库管理系统 操作系统 硬件/数据库

31. 数据库管理员DBA(DataBase Administrator) ——从事数据库管理工作的人员，负责数据库的全面管理工作（设计、创建、监控、维护） 数据库的使用会改变企事业单位的管理方式，但因为要把众多部门或用户的数据放在同一数据库中，会带来一些问题，如：数据冲突；越权使用数据；重要数据丢失…… 因此需要管理部门负责与数据管理有关的工作。

32. 数据库管理员DBA(DataBase Administrator) 注: DBA工作繁重、重要、关键： 除了要掌握一定的数据处理、数据库技术之外，还应有处理好人际关系的素质、能力。在一个企事业中，特别是一个规模较大的数据库，不能指望一两个人来完成管理工作，所以DBA常指数据库管理部门。 开发数据库系统时，一开始就应设置DBA的职位或相应的机构，以明确DBA职责、权限。

33. 数据库系统的主要特征 1)效益好 2)数据集中控制 3)灵活 4)方便程序设计及维护 5)有利于标准化

34. 数据库系统 Microsoft Access、Visual FoxPro、MS SQL Server PowerBuilder、Visual Basic

36. 第二章数据模型 • 数据模型的概念 • 数据模型的四个世界 • 概念世界与概念模型 • 信息世界与逻辑模型 • 计算机世界与物理模型

37. 数据模型 模型：对客观事物、现象、过程的简化描述。 数据模型：描述数据的结构与联系。一方面是数据本身的描述，如数值、文字、声音、图像等不同类型数据；另一方面是数据间的联系，主要有层次、网状以及关系。 所有的数据库系统都需要为它所描述的世界建立数据模型。

38. 数据模型 • 四个世界 • ER模型 • 数据模型分类 • DB三级模式结构 • 数据语言 • Visual FoxPro

39. 四个世界 四个世界 现实世界 概念世界 信息世界 计算机世界

40. 概念世界的概念模型 是现实世界事物在人脑中的映象,是对现实世界的的一级抽象。 实体(Entity)：客观存在并能相互区别的事物。 如：人；学生；课程；计算机；…… 关键之处：一个实体能和别的实体区分开。 属性(Attribute)：实体具有的特征。一个实体可由若干个属性来刻划。 如：人（姓名，年龄，性别，身高，体重），每个实体有一组属性值，如(张三, 20, 男, 1.75m, 70kg)

41. 概念世界的概念模型 联系(Relationship)：现实世界中事物间的关联. 如:老师----学生 教学 学生----图书 借阅 指导 领导----职员

42. 概念世界的概念模型 实体型：即实体结构，如学生(学号,姓名,性别…) 实体值：实体的一个实例，如(101,张三,男,…) 属性型：即属性名及类型，如姓名（字符型） 属性值：属性一个取值，如张三 属性的值域：属性的取值类型及范围。 如：姓名，字符型，且2~4个汉字；年龄，数值型，0~150，性别只取男或女…… 实体标识符（关键属性）：能唯一标识一个实体的一个或几个属性。

43. 概念世界的概念模型 实体集：全院学生 学号可以作为关键属性

44. 概念世界的概念模型 此表无关键属性

45. 计算机世界的数据模型 记录(record)：实体 数据项、域、字段(field)：属性 关键字、主键(key)：关键属性 概念世界 机器世界 实体 record 属性 field 实体标识符，关键属性 key field

46. 域 计算机世界的数据模型 男 女 表名 主键 学生基本情况表 字段名 实体集 记录(行) 域值 属性(列) 实体：学生（学号、姓名、性别、年龄、籍贯）

47. 数据模型 • 四个世界 • ER模型 • 数据模型分类 • DB三级模式结构 • 数据语言 • Visual FoxPro

48. 实体联系模型Entity Relationship Model---ER模型 联系：实体内及实体间存在的相互关系 如：学生，学号与姓名；学生与课程。 为了建立现实世界的完整模型，常常需要对联系分类，根据一个实体集中的实体可以和多少个另一类实体集的实体相联系，可将联系分为： (1)一对一联系（1：1），系——系主任 (2)一对多联系（1：n），班级——学生 (3)多对多联系（m：n），课程——学生

49. ER模型及步骤 (1) 确定所有实体集合，用矩形框表示实体集合方框内标明实体集合名称； (2) 选择实体集应包含的属性，用椭圆框表示属性，通过直线连接到实体集。只有一个属性的实体集可用属性代替，附加到它参加的联系上； (3) 确定实体集之间的联系，用菱形框表示，框内标明联系的名称，通过直线连接到参加联系的每个实体集合；

50. ER模型及步骤 (4) 确定实体集的关键字，用下划线在属性上标明关键字的属性集合； (5)确定联系的类型，在用直线连接联系到实体集时，在边上注明1或n或m）来知名联系的类型。