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1、数据库基本知识,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),什么是数据库系统？,应用程序,数据库管理系统,数据库,用户,关系数据库由来,系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1923年8月19日生于英格兰中部,当国兵,教过书,在IBM做研究1948年在牛津大学获数学学士和硕士学位,之后到美国求职,13年后重返大学,在米歇根大学进修计算机与通信,1965年获博士学位E.F.Codd
2、本性是个数学家,他最大的愿望是为数据库建立一个优美的数学模型关系数据库之父,1969:Edgar F.Ted Codd invents the relational database.,关系数据库的历史,1963年，美国Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末发生的三件事件：1968年IBM公司研制的IMS系统是一个典型的层次DBS；1969年美国CODASYL组织DBTG报告，提出网状DBS的概念；1970年美国IBM公司的E.F.Codd发表论文，提出关系模型的思想。20世纪7
3、0年代是数据库蓬勃发展的年代，网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅处于实验阶段。20世纪80年代，关系系统由于使用简便以及硬件性能的改善，逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。20世纪90年代，关系数据库已成为数据库技术的主流。进入21世纪以后，无论是市场的需求还是技术条件的成熟，对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普及已成定局。,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。,数据库的特征,数据按一定的数据模型组织、描述和存储可为各种用户共享冗余度尽可能小数据独立性较高易扩展,数据库管理系统,什么是DBMS数据库
4、管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。,硬件平台,基础软件平台,软件基础构架平台,应用软件平台,软件产品,协同软件办公软件,数据库系统操作系统,中间件 应用服务器,数据库在计算机系统中的地位,DBMS的主要功能,科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据数据定义功能 提供数据定义语言(DDL)Data Define Language 定义数据库中的数据对象数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)Data Manipulation Language 操纵数据实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改),DBM
5、S的主要功能,数据库的运行管理保证数据的安全性、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)数据库数据批量装载数据库转储介质故障恢复数据库的重组织性能监视等,数据独立性,数据独立性包括两个方面：物理独立性和逻辑独立性。首先先讨论数据的物理数据独立性。要理解数据独立性的含义，最好的方法是搞清数据的抽象层次。,数据独立性:,物理独立性:DBMS将数据的物理结构与应用程序分离,应用程序要处理的只是逻辑结构,这样当物理结构改变时,应用程序不用改变。逻辑独立性:用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的,也就是当逻辑结构改变时,应用程序不用改变。,DBMS对数据
6、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。,DBMS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。,数据库用户和管理员,偶然用户初级用户高级用户系统分析员应用程序员,偶然用户和初级用户,偶然用户企业或组织机构的高中级管理人员初级用户银行的职员、机票预定人员、旅馆
7、总台服务员,高级用户,工程师、科学家、经济学家、科技工作者等直接使用数据库语言访问数据库，甚至能够基于数据库管理系统的API编制自己的应用程序,系统分析员,负责应用系统的需求分析和规范说明与用户及DBA协商，确定系统的硬软件配置参与数据库系统的概要设计,系统分析员和数据库设计人员,参加用户需求调查和系统分析确定数据库中的数据设计数据库各级模式,应用程序员,设计和编写应用系统的程序模块进行调试和安装,数据库管理员（DBA）职责,模式定义数据存储结构和存取策略定义模式和存储结构的修改数据访问授权,数据库管理员（DBA）职责,日常维护周期性转储数据库数据文件日志文件系统故障恢复介质故障恢复监视审计文
8、件,数据库管理员（DBA）职责,数据库的改进和重组性能监控和调优数据重组：数据库运行一段时间后，由于记录不断增、删改，会使数据库的物理存储情况变坏，降低了数据的存取效率，数据库性能下降，需要由DBA按原设计要求重新安排存储位置，回收垃圾，减少指针链等，提高系统性能。数据库重构 由于数据库应用环境发生变化，使原有的数据库设计不能满足新的要求，需要调整数据库的模式和内模式。,数据库系统,什么是数据库系统数据库系统（Database System，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。,数据库系统的组成,数据库数据库管理系统（及其开发
9、工具）应用系统数据库管理员（用户）,数据库系统(续),数据库系统在计算机系统中的位置图示：,关系模型,最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd提出本课程的重点,关系模型的数据结构及术语,在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。,关系模型的基本概念,关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表。元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。属性（Attribute）表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。,关系模型的基本概念,主码（Key）表中的某个属性组，它可以唯一确定
10、一个元组。域（Domain）属性的取值范围。分量元组中的一个属性值。关系模式对关系的描述关系名（属性1，属性2，属性n）学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）,关系数据模型的数据结构(续）,实体及实体间的联系的表示方法实体型：直接用关系（表）表示。属性：用属性名表示。一对一联系：隐含在实体对应的关系中。一对多联系：隐含在实体对应的关系中。多对多联系：直接用关系表示。,关系数据模型的数据结构(续）,例1学生、系,系与学生之间的一对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）系(系号，系名，办公地点)例2系、系主任,系与系主任间的一对一联系系(系号，系名，系主任名，办公地点),关系数据模型
11、的数据结构(续）,例3学生、课程、学生与课程之间的多对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）,关系数据模型的数据结构(续）,关系必须是规范化的，满足一定的规范条件最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项。图1.27中工资和扣除是可分的数据项,不符合关系模型要求,图1.27 一个工资表(表中有表)实例,关系数据模型的数据结构(续）,不是规范化的关系例：,关系数据模型的数据结构（续）,表1.2 术语对比,关系模型的数据操纵,查询、插入、删除、更新数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合存取路
12、径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干”,关系模型的完整性约束,实体完整性参照完整性用户定义的完整性,关系数据模型的存储结构,表以文件形式存储有的DBMS一个表对应一个操作系统文件有的DBMS自己设计文件结构,关系模型的优缺点,优点建立在严格的数学概念的基础上概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易用实体和各类联系都用关系来表示。对数据的操作结果也是关系。关系模型的存取路径对用户透明具有更高的数据独立性，更好的安全保密性简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作,关系模型的优缺点（续）,缺点存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非关系数据模型为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化增加了开发数据库管理系统的难度,典型的关系数据库系统,ORACLESYBASEINFORMIXDB/2COBASEPBASEEasyBaseDM/2OpenBaseSQL ServerKingBase,
