数据库原理

1. 数据库原理 授课教师：王哲

2. 教 师 简 介 • 姓名：王 哲 • 职称：讲 师 • 电话：65676801 • E-mail：wz@hactcm.edu.cn wzhe_wz@126.com

3. 课 程 简 介 • 课程名称：数据库原理 • 授课对象：2007级计算机科学与技术专业 • 课程类别：专业基础课 • 学时：72学时（理论：54 ，实验：18） • 学分：4学分 • 考核方法：考试 • 使用教材：高等教育出版社《数据库系统概论》 • 前期课程：程序设计，离散数学，数据结构等

4. 教学内容简介 • 教材共分十七章，共计四部分。 • 其中第1章到第5章为基础篇，主要介绍数据库系统的基本概念、原理、方法及应用技术，关系数据库及SQL语言、及数据库的安全性、完整性等相关知识。是数据库课程的重点。 • 第6章到第8章为设计篇，主要介绍数据库的规范化设计、数据库编程等内容。 • 第9-11为系统篇，主要介绍查询优化、并发控制的基本概念、方法和技术。 • 本学期课程内容：第1章——第11章

5. 课程培养目标 • 整个课程以SQL Server数据库作为实例来讲解数据库理论和实现技术，努力做到数据库理论和实际产品的实现与应用结合起来，使学生在学习理论的同时，实践SQL Server在数据库设计和开发方面的应用。 • 通过该课程的学习，培养学生具有数据库管理员必备的基础理论知识和专业知识，掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能。

6. 课堂教学进度表

7. 实验教学进度表

8. 第一章：绪论 学习目标： 熟悉数据库及相关概念 熟悉数据模型 了解数据库系统结构

9. 在我们上网、娱乐或学习的过程中，总听说XXX的网站被人黑了，原来是其数据库被别人下载或更改了；有的系统无法运行，是因为其数据库文件被破坏，那么，请问一下，什么地方会用到数据库，什么是数据库？他的作用是什么？数据库是怎么存在的？有哪些种类？如何使用这些数据库。今天我们来讨论这些问题，作为我们走向数据库领域的第一步。

10. 第一部分：认识数据库 • 数据库的应用范围 • 什么是数据库 • 常见的数据库管理系统 • 数据库的操作方式 • 数据库技术的产生和发展

11. 一.数据库的应用范围 • 随着数据库系统的推广使用，数据库已深入到商业、金融、行政管理、工农业生产、科学研究和工程技术等各个领域，渗透到社会的每一角落，并改变着人们的工作方式和生活方式。 • 90年代初，我国已在银行、电力、邮电、铁路、医疗、气象、民航、情报、公安、国防军事、财税等多个行业装备了以数据库为基础的大型计算机系统。 • 其实，数据库早存在我们身边，数据库有多种类型，分别适用于各个方面 ，现在来了解我们身边的数据库。

12. 数据库的应用 • 医疗系统 • 银行 • 超市 • 交通 • 公安系统（第二代身份证、指纹系统） • 院校 • ……

13. 1.1 医疗方面（药品采购、住院信息等） 下列信息都被有效的存储在医院信息数据库中，可方便人们快速查询及了解相关信息。 数据库内容主要包括： • 医生信息：科室、姓名、职称、诊疗时间等。 • 费用信息：项目名称、规格、价格、医保费用类别、数额等。 • 病人基本信息：就诊卡号、病案号、姓名、性别、年龄、医保费用类别等。 • 诊疗相关信息：病史资料、主诉、现病史、既往史等。 • 用药信息：常规用法及剂量、费用、功能及适应症、不良反应及禁忌症等。

14. 1.2 银行系统 我们去银行进行交易（如查询金额、提取金额等）的过程中，就是对银行的数据库系统使用的过程。 数据库内容大概包括： • 客户的基本信息：帐号、密码、交易情况、交易金额、交易地点等 • 操作人员基本信息：账号、密码、权限、交易情况等

15. 1.3 公安系统 • D NA数据库：只要采集到犯罪嫌疑人的 DNA样本，就可以上网进入数据库进行比对，大大提高了查找犯罪嫌疑人的效率。 • 指纹数据库：顾名思义，这个数据库就是存储各类犯罪嫌疑人的指纹数据，刑事技术人员在犯罪现场提取指纹后，进入数据库中进行比对，就可以快速认定犯罪嫌疑人。辽宁省厅指纹中心库存指纹已达100万人，计算机查询速度可达每秒4.5万枚。 • 第二代身份证：第二代身份证是将个人身份信息数据库化管理的开始，能够有效利用人口资源，实现信息共享，加强社会管理 。

16. 1.4 院校系统 • 教务系统（选课、查询成绩等） • 新闻公告系统 • 招生查询 • 留言系统资源中心（学习、工作、软件、娱乐等） • 学生工作平台 • …… 对于一个国家来说，数据库的建设和使用水平已成为衡量该国信息化程度的重要标志。人们越来越认识到，数据库是信息化社会中信息资源管理的基础。所以对于我们来说，掌握数据库是迈向信息化社会的第一步。

17. 二、什么是数据库 五个基本概念 • 数据(Data) • 信息（Information） • 数据库(Database) • 数据库管理系统(DBMS) • 数据库系统(DBS)

18. 2.1 数据 • 数据是数据库中存储的基本对象。 • 新生入学时，一般要填写入学登记，把自己的基本情况写下来，如姓名、性别、出生年月、家庭住址、联系电话等项目，例如：姓名写为张三或者李四，性别是男，身高170cm ，那么 张三、李四就可以称为数据。数据表示了登记者的一种特征或特性。 • 定义：描述事物的符号可称为数据。 • 种类：可以是数字、文字、图形、图像、声音、语言等。 • 特点：数据与其语义是不可分的。

19. 数据的表现形式还不能完全表达其内容，需要经过解释。数据的表现形式还不能完全表达其内容，需要经过解释。 • 数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。 • 例如 93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机系2003级学生人数

20. 数据举例 • 学生档案中的学生记录 （李明，男，198505，江苏南京市，计算机系，2005） • 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间 • 解释：李明是个学生，1985年5月出生，江苏南京市人，2005年考入计算机系 请给出另一个解释和语义

21. 2.2 信息 • 学校根据学生的基本情况，对学生所提供的数据进行综合分析，从而安排学生的班级、宿舍等。这种经过加工后获得的有用的数据就是信息。信息是数据经过加工处理后的有用数据结果。 • 简单的说：有用的数据就是信息。

22. 2.3 数据库 • 人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息。 • 数据库的定义 数据库（Database，简记为DB），DB是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量相关数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。

23. 2.4 数据库管理系统 • 什么是DBMS • 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 • 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统 • DBMS的功能 • 数据库的定义功能 • 数据库的操纵功能 • 数据库运行管理功能 • 数据库的建立和维护功能

24. 目前广泛使用的数据库管理系统有： • 国外：有Microsoft公司开发的Access、SQL Server，Oracle公司开发的Oracle，Sybase 公司开发的Sybase，IBM公司开发的DB2等。 • 国内：中国人民大学开发的金仓Kingbase ES ，华中科技大学开发的DM3系统

25. 2.5 数据库系统 • 数据库系统（Database System，简称DBS） 在计算机系统中引入数据库后的系统 • 数据库系统的构成 • 数据库 • 数据库管理系统（及其开发工具） • 应用系统 • 数据库管理员（DBA） • 用户

26. 三、常见的数据库 目前广泛使用的数据库管理系统有Microsoft公司开发的Access、SQL Server，Oracle公司开发的Oracle，Sybase 公司开发的Sybase，IBM公司开发的DB2等。有的开发工具为了方便用户，在提供编程环境的同时，还提供小型的数据库管理系统，例如Sybase公司的PowerBuilder自带Adaptive Server Anywhere（ASA）、Borland公司的Delphi自带Paradox、Interbase。

27. 3.1 Access数据库 • 扩展名： .mdb • 运行环境：Windows • Access属于Office软件，是目前比较流行的小型桌面数据库管理系统，通常小型网站使用这种数据库。 • 它适用于小型企业、学校、个人等用户，我们可以通过多种方式实现对数据操作（如：收集、分类、筛选处理，提供用户查询或打印报表）。还可以可通过Internet网发布。 • 相比更加简单易学，一个普通的计算机用户即可掌握并使用它。而且最重要的一点是，Access的功能足够强大，足以应付一般的数据管理及处理需要。 • Access 的最大容量：2 G 字节，建议1000条记录左右。

28. 3.2 SQL SERVER 2000 • 主文件扩展名为：mdf 、ndf、 ldf • 运行环境：WINDOWS • SQL Server 2000主要有以下几个版本：企业版、标准版、个人版和开发版 • 一般的入门者选择Microsoft SQL Server，这是非常适合中小型企业的数据库系统，熟悉Access的读者很容易就能初步使用Microsoft SQL Server。

29. SQL Server是Microsoft公司推出的中大型数据库管理系统，它建立在成熟而强大的关系模型基础上，可以很好地支持客户机/服务器模式及浏览器/服务器模式，能够满足各种类型的企事业单位对构建网络数据库的需求，并且在易用性、可扩展性、可靠性以及数据仓库等方面确立了地位，是目前各级各类学校学习大型数据库管理系统的首选。

30. 3.3 ORACLE • 仅次于微软的世界第二大软件公司 • 最“难”的数据库---无冕之王 • 跨平台，可运行在Windows NT、基于UNIX系统的小型机、IBM大型机以及一些专用硬件操作系统平台。 • 例如银行系统一般用ORACLE＋UNIX 。

31. 四、数据库的操作方式 对数据库的操作方式主要有两种： (1) 交互方式 • 所谓“交互方式”是指数据库使用者利用数据库管理系统提供的软件工具，直接对数据库进行操作，操作结果立即返回到操作界面。这种软件工具一般有两种形式，一种是图形界面的，如SQL Server2000的企业管理器，用户通过界面即可对数据库进行各种操作；另一种是命令方式的，如SQL Server2000的查询分析器，用户输入SQL命令后，操作结果立即返回到界面上。 (2) 程序嵌入方式 • SQL语句被嵌入到高级语言（称为宿主语言）中，使用者通过编程使用SQL语句对数据库操作，如asp、VB、PowerBuilder、Delphi等。

32. 五、数据技术的产生和发展（P6） • 什么是数据管理 • 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 • 数据处理的中心问题 • 数据管理技术的发展过程 • 人工管理阶段(20世纪40年代中期--50年代中期) • 文件系统阶段(20世纪50年代末期--60年代中期) • 数据库系统阶段(20世纪60年代末期--现在)

33. 5.1 人工管理阶段 • 时期 • 20世纪40年代中期--50年代中期 • 产生的背景 • 应用需求：科学计算 • 硬件水平：无直接存取存储设备 • 软件水平：没有操作系统 • 处理方式：批处理

34. 特点 • 数据不保存 • 应用程序自己控制管理数据，程序员负担重 • 无共享、冗余度极大 • 不独立，完全依赖于程序

35. ...… ...… 应用程序1 数据集1 应用程序2 数据集2 应用程序ｎ 数据集n 人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系

36. 5.2 文件系统阶段 • 时期 • 20世纪50年代末期--60年代中期 • 产生的背景 • 应用需求：科学计算、管理 • 硬件水平：有磁盘、磁鼓 • 软件水平：有文件系统，有专门的数据管理软件 • 处理方式：联机实时处理、批处理

37. 特点： • 数据可长期保存。 • 由文件系统管理数据 • 共享性差、冗余度大 • 数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序 • 数据控制能力：应用程序自己控制

38. 应用程序１ 文件１ 应用程序２ 文件2 存取方法 ...… ...… 文件n 应用程序ｎ 文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系

39. 5.3 数据库系统阶段 • 时期 • 20世纪60年代末以来 • 产生的背景 • 应用背景：大规模数据管理 • 硬件背景：大容量磁盘、磁盘阵列 • 软件背景：有数据库管理系统 • 处理方式：联机实时处理,分布处理,批处理

40. 特点： • 数据结构化，采用数据模型表示复杂的数据结构； • 共享性高、冗余度小、易扩充； • 有较高的数据独立性； • 数据由DBMS统一管理和控制；

41. 数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系

42. 通过以上的相关知识，我们了解了数据库的应用范围、数据库的定义及相关概念，几种常用的数据库管理系统，数据库的操作方式以及数据库技术的产生发展的相关内容。通过以上的相关知识，我们了解了数据库的应用范围、数据库的定义及相关概念，几种常用的数据库管理系统，数据库的操作方式以及数据库技术的产生发展的相关内容。 • 接下来我们学习数据库中更深入的内容——数据模型

43. 本次课小结 • 1、课程介绍 • 2、认识数据库 • 数据库的应用范围 • 什么是数据库 • 常见的数据库管理系统 • 数据库的操作方式 • 数据库技术的产生和发展