第1章序论2011.ppt
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第一章第一章第一章第一章绪论绪论绪论绪论1教学主要内容教学主要内容
(1)DB、DBMS和和DBS的定义的定义
(2)数据管理技术的发展阶段及其特点)数据管理技术的发展阶段及其特点(3)数据模型)数据模型(4)DB的系统结构的系统结构三级模式结构,两级映象功能与两级独立性三级模式结构,两级映象功能与两级独立性(5)DBMSDBMS的工作模式、主要功能和模块组成的工作模式、主要功能和模块组成重点与难点重点与难点l数据模型数据模型l数据库系统结构数据库系统结构2第第第第1111章章章章绪论绪论绪论绪论1.1数据库系统概述数据库系统概述1.2数据模型数据模型1.3数据库系统结构数据库系统结构31.11.11.11.1数据库系统概述数据库系统概述数据库系统概述数据库系统概述从从20世纪世纪50年代中期开始,计算机的应用由科年代中期开始,计算机的应用由科学研究部门逐渐扩展到企业、行政部门。
至学研究部门逐渐扩展到企业、行政部门。
至60年代,数据处理已成为计算机的主要应用。
在年代,数据处理已成为计算机的主要应用。
在60年代中期,数据库技术作为数据处理中的一年代中期,数据库技术作为数据处理中的一门新技术发展起来的。
经过多年的发展,数据门新技术发展起来的。
经过多年的发展,数据库技术已是计算机软件领域的一个重要分支,库技术已是计算机软件领域的一个重要分支,形成了较为完整的理论体系和实用技术。
形成了较为完整的理论体系和实用技术。
数据数据库技术、计算机网络、人工智能库技术、计算机网络、人工智能称为当今计算称为当今计算机技术的三大热门技术。
机技术的三大热门技术。
41.1.11.1.1数据、数据库、数据库管理系统、数据数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统库系统1.数据(数据(Data)数数据据是是信信息息的的载载体体,是是对对客客观观存存在在实实体体的的一一种种记记载载和和描描述述。
即即数数据据是是描描述述现现实实世世界界各各种种信息的符号化表示。
信息的符号化表示。
狭义:
数字狭义:
数字18、-63.2广义:
文字、图像、声音广义:
文字、图像、声音5
(1)数据是信息的载体,是信息的具体表现)数据是信息的载体,是信息的具体表现形式。
形式。
例如:
数据例如:
数据1838例如:
例如:
1818岁、生产岁、生产1818万辆汽车万辆汽车/年年3838枚金牌枚金牌数据数据+数据语义完整的数据表现形式数据语义完整的数据表现形式
(2)数据可以有多种不同的表现形式:
数字、)数据可以有多种不同的表现形式:
数字、文字、图形、图像和声音等。
文字、图形、图像和声音等。
数据是数据库系统研究和处理的数据是数据库系统研究和处理的基本对象基本对象。
数据数据数据数据6学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录(李明,男,(李明,男,1972,江苏,计算机系,江苏,计算机系,1990)数据的形式不能完全表达其内容数据的形式不能完全表达其内容数据的解释数据的解释语义:
学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在语义:
学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间系别、入学时间解释:
李明是个大学生,解释:
李明是个大学生,1972年出生,江苏人,年出生,江苏人,1990年考入计算机系年考入计算机系请给出另一个解释和语义请给出另一个解释和语义数据实例数据实例数据实例数据实例7(11)定义)定义广义:
存储数据的仓库广义:
存储数据的仓库lDBDB是存储在计算机的存储设备上是存储在计算机的存储设备上l有结构的数据有结构的数据l统一管理的相关数据的集合统一管理的相关数据的集合定义:
定义:
DBDB是长期存储在计算机内、是长期存储在计算机内、有组织的、有组织的、可可共享的相关数据的集合。
共享的相关数据的集合。
(22)特点)特点l按照一定的数据模型组织数据按照一定的数据模型组织数据l能为各种用户共享,具有较小冗余度能为各种用户共享,具有较小冗余度l数据间联系紧密而又有较高的数据独立性数据间联系紧密而又有较高的数据独立性2.2.数据库(数据库(数据库(数据库(DataBaseDataBase简记为简记为简记为简记为DBDB)8数据库实例数据库实例数据库实例数据库实例学号学号姓名姓名性别性别年龄年龄系别系别年级年级0101张力张力男男20计算机计算机080102李红李红女女19电子电子080103王红霞王红霞女女19自动化自动化080104赵永强赵永强男男18计算机计算机099DBMS是位于用户与操作系统(是位于用户与操作系统(OS)之间之间的一层的一层数据管理软件数据管理软件,它为用户或应用程序,它为用户或应用程序提供访问提供访问DB的方法。
包括:
的方法。
包括:
(1)数据定义语言数据定义语言(DDLDataDefinitionLanguage)对数据库中的对象进行定义(表、视图)。
对数据库中的对象进行定义(表、视图)。
(2)数据操纵功能数据操纵功能(DMLDataManipulationLanguage)实现对数据库的基本操作:
查询、更新。
实现对数据库的基本操作:
查询、更新。
3.3.数据库管理系统(数据库管理系统(数据库管理系统(数据库管理系统(DBMSDBMS)10(3)数据库的控制、管理)数据库的控制、管理(DCLControl)对数据库进行统一管理、统一控制。
保证对数据库进行统一管理、统一控制。
保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用、发生故障后的系统恢复。
发使用、发生故障后的系统恢复。
(4)数据库的建立、维护功能)数据库的建立、维护功能初始的数据输入、转换功能,数据库的转初始的数据输入、转换功能,数据库的转储、恢复功能储、恢复功能。
数据库管理系统(数据库管理系统(数据库管理系统(数据库管理系统(DBMSDBMS)11数据库系统(数据库系统(DataBaseSystem,简记简记为为DBS)泛指引入数据库技术后的计算机泛指引入数据库技术后的计算机系统。
系统。
一般是指由一般是指由数据库、数据库管理系统数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员(和用户)构成。
员(和用户)构成。
数据库系统是一个有数据库系统是一个有机体,如图机体,如图1-1所示。
所示。
4.4.数据库系统(数据库系统(数据库系统(数据库系统(DBSDBS)12数据库系统(数据库系统(数据库系统(数据库系统(DBSDBS)13数据库系统(数据库系统(数据库系统(数据库系统(DBSDBS)图图1.2数据库在计算机中的地位数据库在计算机中的地位14数据库技术是研究数据库的结构、存储、数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。
设计、管理和使用的一门软件学科。
5.5.数据库技术数据库技术数据库技术数据库技术151.1.1.21.2数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展数据管理技术的发展大致经历了数据管理技术的发展大致经历了3个阶段:
个阶段:
l人工管理人工管理l文件系统文件系统l数据库阶段数据库阶段16l时间:
时间:
50年代中期以前年代中期以前l背景:
计算机主要用于科学计算背景:
计算机主要用于科学计算l硬件:
磁带、卡片、纸带,没有磁盘硬件:
磁带、卡片、纸带,没有磁盘l软件:
没有操作系统软件:
没有操作系统l特点:
特点:
数据不长期保存数据不长期保存没有专用的软件管理数据,应用程序管理数据没有专用的软件管理数据,应用程序管理数据只有程序的概念,没有文件的概念。
数据的组织方式必只有程序的概念,没有文件的概念。
数据的组织方式必须由程序员自须由程序员自行设计与安排行设计与安排数据面向程序,不共享,存在大量冗余数据面向程序,不共享,存在大量冗余数据与程序不具有独立性,即数据结构发生变化,必须对程序做相应数据与程序不具有独立性,即数据结构发生变化,必须对程序做相应的修改的修改1.1.人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段17应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据数据1数据数据2数据数据n.图图1.1.33数据与程序之间的关系数据与程序之间的关系人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段人工管理阶段18l时间:
时间:
50年代后期到年代后期到60年代中期年代中期l背景:
计算机不仅用于科学计算,而且用于数据背景:
计算机不仅用于科学计算,而且用于数据处理处理l硬件:
磁盘、磁鼓硬件:
磁盘、磁鼓l软件:
操作系统、有了专门的管理数据的软件软件:
操作系统、有了专门的管理数据的软件(即即文件系统文件系统)l特点:
特点:
数据可以长期保存,文件形式保存数据可以长期保存,文件形式保存由文件系统管理数据由文件系统管理数据数据共享性差数据共享性差,冗余度冗余度(Redundancy)大,一个文件基本大,一个文件基本上对应于一个应用程序上对应于一个应用程序数据独立性差数据独立性差2.2.2.2.文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段19应用程序应用程序1文件文件1.文件文件2应用程序应用程序2.应用程序应用程序n文件文件n文件文件系统系统图图1.1.44数据与程序之间的关系数据与程序之间的关系文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段20文件系统仍然是一个不具有弹性的无结构文件系统仍然是一个不具有弹性的无结构的数据集合的数据集合,即文件之间是孤立的即文件之间是孤立的,不能反映现实不能反映现实世界事物之间的联系。
世界事物之间的联系。
文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段文件系统阶段随着数据管理规模的扩大,数据量急剧增随着数据管理规模的扩大,数据量急剧增加,文件系统显露出三个缺陷:
加,文件系统显露出三个缺陷:
数据冗余(数据冗余(redundancy)数据不一致(数据不一致(inconsistency)数据联系弱(数据联系弱(poordatarelationship)21数据管理技术进入数据库阶段的标志是数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪世纪60年代末的三件大事:
年代末的三件大事:
(1)1968年美国年美国IBM公司推出公司推出层次模型层次模型的的IMS系统系统。
(2)1969年美国年美国CODASYL组织发布了组织发布了DBTG报告,总结了当时各式各样的数据库,报告,总结了当时各式各样的数据库,提出提出网状模型网状模型。
(3)1970年美国年美国IBM公司的公司的E.F.Codd连续发连续发表论文,提出表论文,提出关系模型关系模型,奠定了关系数据库,奠定了关系数据库的理论基础。
的理论基础。
3333.数据库阶段数据库阶段数据库阶段数据库阶段22l时间:
时间:
60年代后期年代后期-l背景:
背景:
数据管理规模更为庞大,应用更广泛,数据管理规模更为庞大,应用更广泛,数据量剧增,共享要求数据量剧增,共享要求(多种应用、多种语言互多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合相覆盖地共享数据集合)更强更强l硬件:
硬件:
有了大容量和快速存取磁盘有了大容量和快速存取磁盘l指导思想:
指导思想:
对所有的数据实行统一的、集中对所有的数据实行统一的、集中的、独立的管理,使数据存储独立于使用数据的、独立的管理,使数据存储独立于使用数据的程序,实现数据共享。
的程序,实现数据共享。
数据库阶段数据库阶段数据库阶段数据库阶段23应用程序应用程序1应用程序应用程序2.应用程序应用程序nDBMS数据库数据库DatabaseManagementSystem数据库管理系统数据库管理系统图图1.1.55程序与数据之间的对应关系程序与数据之间的对应关系数据库阶段数据库阶段数据库阶段数据库阶段24
(1)面向全组织的数据结构化面向全组织的数据结构化l按照某种数据模型按照某种数据模型,将整个组织的全部数据组将整个组织的全部数据组织成一个结构化的数据整体织成一个结构化的数据整体l数据模型不仅描述数据本身数据模型不仅描述数据本身,还描述了数据之还描述了数据之间的联系;间的联系;数据库系统的主要特点数据库系统的主要特点数据库
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