数据库原理与应用第1章数据库概述

1数据库原理与应用第1章数据库概述2第1章数据库概述四个基本概念数据(Data)数据库(Database)数据库管理系统(DBMS)数据库系统(DBS)数据管理技术的发展数据处理与数据管理数据管理发展的三个阶段数据独立性3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本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等数据的特点数据与其语义是不可分的4数据举例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级学生人数语义4：请同学给出。。。5数据举例学生档案中的学生记录（李明，男，198705，江苏南京市，经金，1990）语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间解释：李明是个大学生，1987年5月出生，江苏南京市人，1990年考入经金学院请给出另一个解释和语义6数据库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、可共享的大量数据的集合。数据库的基本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7数据库管理系统专门用于实现对数据进行管理和维护的系统软件；位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件；利用DBMS能科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。如：SQLServer，Oracle，Sybase，Mysql。数据库管理系统

(DatabaseManagementSystem，DBMS)8DBMS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9DBMS的主要功能（续）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)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DBMS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10DBMS的主要功能（续）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11数据库系统数据库系统（DatabaseSystem，DBS）在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据库系统的构成数据库：是数据的汇集，它以一定的组织形式保存在存储介质上。数据库管理系统：是管理数据库的系统软件，它可以实现数据库系统的各种功能。应用系统:由应用系统开发人员通过开发工具(如：VisualBasic，Delphi，PowerBuilder)实现的以数据库为基础的应用程序。数据库管理员(DatabaseAdministrator，DBA):负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作。12

数据库

应用系统应用开发工具

操作系统

数据库管理系统

数据库管理员用户用户用户

数据库系统13数据管理的发展数据处理与数据管理数据处理是指对各种形式的数据进行收集、存储、加工和传输的一系列活动的总和。数据管理是数据处理的中心问题，它是指对数据的分类、组织、编码、存储和维护。数据处理是与数据管理相联系的，数据管理技术的优劣，将直接影响数据处理的效率。随着计算机硬件和软件的不断发展，数据管理技术经历了人工管理、文件管理、数据库管理3个阶段。14数据管理的发展三阶段人工管理阶段时期：20世纪40年代中--50年代中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15人事管理应用程序教师信息数据组学生管理应用程序学生信息数据组教务管理应用程序课程信息数据组学生部门教务部门人事部门

人工管理阶段：应用程序和数据的依赖关系16数据管理的发展三阶段（续）特点数据的管理者：用户（程序员），数据不保存数据面向的对象：某一应用程序数据的共享程度：无共享、冗余度极大数据的独立性：不独立，完全依赖于程序数据的结构化：无结构数据控制能力：应用程序自己控制17数据管理的发展三阶段（续）文件系统阶段时期：20世纪50年代末--60年代中产生的背景应用需求：科学计算、管理 硬件水平：磁盘、磁鼓 软件水平：有文件系统 处理方式：联机实时处理、批处理18学生部门教务部门人事部门文件系统教师数据文件学生数据文件课程数据文件人事管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序文件管理阶段：应用程序和数据文件的关系19数据管理的发展三阶段（续）特点数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据面向的对象：某一应用程序数据的共享程度：共享性差、冗余度大数据的结构化：记录内有结构，整体无结构数据的独立性：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20数据管理的发展三阶段（续）文件系统的缺点编写应用程序不方便数据冗余不可避免应用程序依赖性不支持对文件的并发访问数据间联系弱难以按用户视图表示数据无安全控制功能21数据管理的发展三阶段（续）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22学生部门教务部门人事部门学校数据库数据库管理系统人事管理应用程序学生管理应用程序教务管理应用程序数据库管理阶段：应用程序和数据库的关系23数据管理的发展三阶段（续）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24数据管理的发展三阶段（续）数据结构化整体数据的结构化是数据库的主要特征之一整体结构化不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系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25数据管理的发展三阶段（续）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数据管理的发展三阶段（续）数据独立性高（参见1.3小结）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27数据管理的发展三阶段（续）DBMS提供的数据控制功能数据的安全性（Security）保护保护数据，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。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。28291.3数据独立性指应用程序不会因数据的物理表示方式和访问技术的改变而改变，即应用程序不依赖于任何特定的物理表示方式和访问技术，包含两个方面：逻辑独立性物理独立性30物理独立性指当数据的存储位置或存储结构发生变化时，不影响应用程序的特性。例如“学生数据库”的文件从E盘变为F盘存放，不会影响应用程序的执行。应用程序D:\xE:\a学生数据库

D:\xF:\b学生数据库

31逻辑独立性指当表达现实世界的信息内容发生变化时（如增加信息或删除无用信息等），不影响应用程序的特性。例如，“学生数据库”中的某张表增加属性列，不会影响原应用程序的执行。应用程序学生数据库

学生数据库

32示例学号姓名性别所在系S01张三男计算机S02李四女计算机S03王五女信息S04陈六男信息学号姓名性别所在系专业S01张三男计算机软件S02李四女计算机应用S03王五女信息管理S04陈六男信息管理应用程序SELECT学号，姓名，性别FROMstudent学号姓名性别S01张三男S02李四女S03王五女S04陈六男原student表重构的student表33非独立性在使用文件管理数据时，应用程序常常是数据依赖的，也就是说数据的物理表示方式和有关的存取技术都要在应用程序中考虑，有关物理表示的知识和访问技术直接体现在应用程序的代码中。34非独立性示例Openfile（“D:\data\file1”）file1D:\data\file1file1F:\data\file1Openfile（“F:\data\file1”）程序改变文件位置改变35本章小结数据库管理员借助于数据库管理系统可将数据有序地组织并存储在数据库中，并通过数据库（应用）系统提供给用户访问。在数据库技术产