【文档说明】数据库基础与应用第一章课件.ppt，共(53)页，529.000 KB，由小橙橙上传

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.数据库基础与应用.第1章数据库基础知识学习目的与要求：随着计算机应用的不断深入，作为一种资源，数据的重要性越来越显现出来。数据库技术是计算机科学技术发展最快的重要分支之一，它已成为信息系统的重要技术支柱。本章将

介绍数据库系统的基本概念、数据模型等内容。.数据库简介数据库作为应用系统的核心和管理对象，就是以一定的组织方式将相关的数据组织在一起存放在计算机存储器上形成的，能为多个用户共享的，同时与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。数据库将各种数据

以表的形式存储，并利用查询、窗体以及报表等形式为用户提供服务。数据库系统介绍一般说来，数据库系统由计算机软、硬件资源组成，它可以有组织地动态存储大量关联数据，方便多用户访问。数据库系统与文件系统的重要区别在于数据的充分共享、交叉访问以及应用程序的高度独立性。数据库主要解决以下3个问题：(

1)有效地组织数据。主要是对数据进行合理设计，以便计算机高效存储。(2)将数据方便地输入计算机中。(3)根据用户的要求将数据从计算机中提取出来。.4四个基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS).

5数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象数据的定义•描述事物的符号记录数据的种类•文字、图形、图象、声音数据的特点•数据与其语义是不可分的.6数据举例学生档案中的学生记录（李明，男，1972，江苏，计算机系，1990）数据的形式不能完全表达其内容数据的解释•语义：学生姓名、性别

、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间•解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系请给出另一个解释和语义.7数据（举例）学生登记表学号姓名年令性别系名年级95004王小明19女社会学9595006黄大鹏20男商品学95950

08张文斌18女法律学95……………….8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,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合.9数据库数据库

的特征•数据按一定的数据模型组织、描述和储存•可为各种用户共享•冗余度较小•数据独立性较高•易扩展.10数据库管理系统什么是DBMS•数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS

）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。DBMS的用途•科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据.DBMS的主要功能•数据定义功能提供数据定义语言(DDL)定义数据库中的数据对象•数据组织、存储和管理分类组织、存储和

管理各种数据确定组织数据的文件结构和存取方式实现数据之间的联系提供多种存取方法提高存取效率•数据操纵功能提供数据操纵语言(DML)实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改).DBMS的主要功能•数据库的事务管理和运行管理数据库在建立、运行和维护时由DB

MS统一管理和控制保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用发生故障后的系统恢复•数据库的建立和维护功能(实用程序)数据库初始数据装载转换数据库转储介质故障恢复数据库的重组织性能监视分析等•其它功能DBMS与网络中其它软件系统的通信两个DBMS系统的数据转换

异构数据库之间的互访和互操作.13数据库系统什么是数据库系统•数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。•在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简

称为数据库。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（和用户）构成。.14数据库系统的组成数据库系统（DBS）数据库计算机软件系统数据库用户计算机硬件系统数据库系统用户1用户2用户n…用户应用系统应用开发工具DBMS操作系统OS数据库数据库管理员软件系统

.15•数据库数据库（DB）是存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合•用户集成性，共享性终端用户应用程序员数据库管理员对数据库进行存储、维护和检索非计算机专业人员使用数据库设计和编制应用程序负责设计、建立、管理和

维护数据库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队.16•软件（Software）系统•硬件（Hardware）系统硬件系统指存储和运行数据库系统的硬件设备。•数据库系统在整个计算机系统中的地位如图所示DBMSOS应用系统软件系统：核心DBMS在操作系统支持下工作，应用程序在

DBMS支持下才能使用数据库。.17数据管理技术的产生和发展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，是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(40年代中--50年代中)•

文件系统阶段(50年代末--60年代中)•数据库系统阶段(60年代末--现在).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.19数据库系统(续)特点•数据的管理者：DBMS•数据面向的对象：现实世界•数据的共享程度：共享性高•数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性•数据的结构化：整体结构化•数据控制能力：由DBMS统一管理和控制.数据库系统概述四个基本概念数据管理技术的产生和发展数据

库系统的特点.数据库系统的特点数据结构化数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据独立性高数据由DBMS统一管理和控制.22数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。数据库中实现的是数据的真正结构化•数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释。

•数据可以变长。•数据的最小存取单位是数据项。.文件系统的记录示例学生文件的记录结构课程文件的记录结构学生选课文件的记录结构文件中记录内部有结构，但记录间无联系联系电话住址年龄系性别姓名学号学时课程名课程号成

绩课程号学号.数据库整体数据结构化学号课程号成绩学号姓名性别年龄系别日期学校学历名家庭出身籍贯政治面貌姓名与本人关系详细情况日期奖惩条目数据库系统实现整体数据结构化课程号课程名学时.数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共

享使用。数据共享的好处•减少数据冗余，节约存储空间•避免数据之间的不相容性与不一致性•使系统易于扩充.26数据独立性物理独立性•指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。逻辑独立性•指

用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。•数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的.27DBMS对数据的控制功能数据的安全性（Security）保护•使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数

据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。数据的完整性（Integrity）检查•将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。.28DBMS对数据的控制功能并发（Concurrency）控制•对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。

数据库恢复（Recovery）•将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。.29数据模型在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟数据模型应满足三方面要求•能比较真实地模拟现实

世界•容易为人所理解•便于在计算机上实现.两大类数据模型数据模型分为两类（分属两个不同的层次）(1)概念模型也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。(2)逻辑模型和物理模型逻辑模型主要包括网状模型、层

次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。.两大类数据模型(续)

客观对象的抽象过程---两步抽象•现实世界中的客观对象抽象为概念模型；•把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。.两大类数据模型(续)DBMS支持的数据模型概念模型认识抽象信息世界机器世界现实世界中客观对象的抽象过程现实世界现实

世界概念模型数据库设计人员完成逻辑模型物理模型由DBMS完成概念模型逻辑模型数据库设计人员完成.数据库系统的三级模式结构模式（Schema）外模式（ExternalSchema）内模式（InternalSchema）.34数据库系统

的三级模式结构应用A应用B应用C应用D应用E外模式1外模式2外模式3外模式/模式映象模式模式/内模式映象内模式数据库数据库系统的三级模式结构.35模式（Schema）模式（也称逻辑模式）•数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描

述•所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求一个数据库只有一个模式模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层•与数据的物理存储细节和硬件环境无关•与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关模式的定义•数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等

）•数据之间的联系•数据有关的安全性、完整性要求.36外模式（ExternalSchema）外模式（也称子模式或用户模式）•数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述

•数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示.37外模式（续）外模式的地位：介于模式与应用之间•模式与外模式的关系：一对多外模式通常是模式的子集一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保

密的要求对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同•外模式与应用的关系：一对多同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。.38外模式（续）外模式的用途保证数

据库安全性的一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据.39内模式（InternalSchema）内模式（也称存储模式）•是数据物理结构和存储方式的描述•是数据在数据库内部的表示方式记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，按hash方法存储）索引的组织方式数据是否压缩存

储数据是否加密数据存储记录结构的规定一个数据库只有一个内模式.40三级模式与二级映象三级模式是对数据的三个抽象级别二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换•外模式／模式映像•模式／内模式映像

.41数据库系统的三级模式结构应用A应用B应用C应用D应用E外模式1外模式2外模式3外模式/模式映象模式模式/内模式映象内模式数据库.42外模式／模式映象模式：描述的是数据的全局逻辑结构外模式：描述的是数据的局部逻辑结构定义外模式与模式之间的对应关系每一个

外模式都对应一个外模式／模式映象映象定义通常包含在各自外模式的描述中.43外模式／模式映象的用途保证数据的逻辑独立性•当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变•应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序

不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。.44模式／内模式映象模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的数据库中模式／内模式映象是唯一的该映象定义通常包含在模式描述

中.45模式／内模式映象的用途保证数据的物理独立性•当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变•应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。.模式／内模式映象（续）数据与程序之间的独立性，使得数据

的定义和描述可以从应用程序中分离出去数据的存取由DBMS管理•用户不必考虑存取路径等细节•简化了应用程序的编制•大大减少了应用程序的维护和修改.47数据库系统的组成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（用户）.48一、硬件平台及数据库数据库系统对硬件资源的

要求(1)足够大的内存•操作系统•DBMS的核心模块•数据缓冲区•应用程序.49数据库系统对硬件资源的要求(2)足够大的外存•磁盘操作系统DBMS应用程序数据库及其备份•光盘、磁带、软盘数据备份(3)较高的通道能力，提高数据传送率.50二、软

件DBMS操作系统与数据库接口的高级语言及其编译系统以DBMS为核心的应用开发工具为特定应用环境开发的数据库应用系统.51三、人员数据库管理员系统分析员数据库设计人员应用程序员(最终用户).人员（续）图1.30各种人员的数据视图不同的人员涉及不同的数据抽

象级别，具有不同的数据视图，如下图所示.