数据库课件第1章绪论

山东轻工业学院信息学院二○一二年八月数据库原理DatabasePrinciples教材及参考书：教材教学辅助教材1.数据库系统概论（第4版），王珊、萨师煊编著，高等教育出版社，2006年5月2.数据库系统教程（第3版），施伯乐、丁宝康、汪卫编著，高等教育出版社，2008年7月3.数据库系统原理与应用教程（第三版），闪四清编著，清华大学出版社，2008.44.数据库原理（美）DavidM.Kroenke,DavidJ.Auer著姜玲玲、冯飞译，清华大学出版社，2008.95.数据库处理-基础、设计与实现（第十一版）(美)DavidM.Kroenke，(美)DavidJ.Auer著电子工业出版社，2011.16.数据库系统原理,周志逵等编著,清华大学出版社，2008.11.7.数据库原理及应用实验与课程设计指导，刘金岭等主编，清华大学出版社，2010.6自学参考书目1.数据库原理及设计，陶宏才等，清华大学出版社，2007.9.2.数据库系统原理与实践，张海威主编，中国铁道出版社，2011.13.数据库系统导论（美）C.J.Date著孟小峰王珊等译，机械工业出版社，2007年7月4.数据库与智能数据分析-技术、实践与应用，施伯乐朱杨勇编著，复旦大学出版社，2003.55.数据库系统原理与应用教程（第三版），闪四清编著，清华大学出版社，2008.46.Oracle数据库原理与应用，姚世军主编,中国铁道出版社,2010.47.数据库系统原理与设计，揭廷红等编著,冶金工业出版社,2007.88.数据库系统原理，王能斌，电子工业出版社，2000.19.数据库专题训练，冯建华等编著，清华大学出版社，2007.710.数据库原理题解综合练习,盛定宇等,机械工业出版社,2004.811.数据库原理实验及实训教程,陈玉哲编,清华大学出版社,2010.8教材及参考书：相关网络课程•国家精品课程：数据库系统概论，王珊，中国人民大学•国家精品课程：数据库原理，徐立臻，东南大学=8a833999-1e4881f5-011e-4881fbbc-0787&courseID=K100292•国家精品课程：数据库系统原理，李建中，黑龙江大学=495deabf-1292-1000-9d1c-b7b5f3b2d8d7&courseID=K100133•国家精品课程：数据库系统原理与应用，李俊山，第二炮兵工程学院=390682f9-12ce-1000-8a4c-e2301bbe8a30&courseID=390682f9-12ce-1000-8a4c-e2301bbe8a30•数据库系统，奚建清，华南理工大学=a9bffb39-122a-1000-a64c-144ee02f1e73&courseID=X0800307•数据库原理，高学东，北京科技大学=badb75d7-122e-1000-8d81-144ee02f1e73&courseID=X0600459•数据库系统与技术，汤庸，中山大学=c464f0c2-1231-1000-a6fe-144ee02f1e73&courseID=S0800069•数据库系统原理，许卓明，河海大学=8a833999-1e4881f5-011e-4881fbbc-0783&courseID=S0400175内容安排：讲课学时上机学时小计第一章绪论44第二章关系数据库6(1)7第三章SQL8(2)818第四章数据库安全性22第五章数据库完整性22第六章关系数据理论8(1)9第七章数据库设计22第八章嵌入式SQL33第九章关系查询处理和查询优化33第十章数据库恢复技术33第十一章并发控制33数据库设计实践16合计482472第一章绪论重点:基本概念—数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统、数据模型、关系模型、模式、内模式、外模式ER图1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构1.4数据库系统的组成1.1数据库系统概述数据库的地位1.数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支。2.数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透3.数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志1.1.1四个基本概念一、数据(Data)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、图像、声音、视频等•数据的特点–数据与其语义是不可分的例：学生档案中的学生记录（李明,男,1988,江苏,计算机系,2006）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,1988年出生,江苏人,2006年考入计算机系请给出另一个解释和语义二、数据库(Database,简称DB)数据库的定义－存放数据的仓库数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合与数据仓库比较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9595008张文斌18女法律学95………………二、数据库(续)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–易扩展三、数据库管理系统(DBMS)1.什么是DBMS–数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件2.DBMS的用途–科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据3.DBMS的主要功能–数据定义功能:提供数据定义语言(DDL)–数据组织存储管理–数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)–数据库的事务管理和运行管理–数据库的建立和维护功能(实用程序)–其他功能四、数据库系统（DBS）•数据库系统定义–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–由数据库、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。•数据库系统构成图示–参看教材page_6图1.1•数据库系统在计算机系统中的位置图示–参看教材page_6图1.21.1.2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)•数据管理技术的发展动力–应用需求的推动–计算机硬件的发展–计算机软件的发展一、人工管理•时期–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•特点–数据的管理者：应用程序，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...…...…二、文件系统•时期–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•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：应用程序自己控制应用程序１文件１应用程序２文件2应用程序ｎ文件n存取方法...…...…文件系统中数据的结构•记录内有结构。•数据的结构是靠程序定义和解释的。•数据只能是定长的。–可以间接实现数据变长要求，但访问相应数据的应用程序复杂了。•文件间是独立的，因此数据整体无结构。–可以间接实现数据整体的有结构，但必须在应用程序中对描述数据间的联系。•数据的最小存取单位是记录。三、数据库系统•时期–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–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•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DBMS应用程序1应用程序2数据库…1.1.3数据库系统的特点一、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。二、数据的共享性高、冗余度低、易扩充•降低数据的冗余度，节省存储空间•避免数据间的不一致性•使系统易于扩充1.1.3数据库系统的特点三、数据独立性高•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。四、DBMS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。•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。第一章绪论1.1数据库系统概述1.2数据模型1.3数据库系统结构1.4数据库系统的组成1.2数据模型（DataModel）•数据模型是现实世界数据特征的抽象（现实世界的模拟）•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。•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1.2.1两类数据模型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。2.逻辑模型和物理模型（1）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，它是按计算机系统的观点对数据建模。（2）物理模型是对数据最低层次的抽象，面向计算机的。3.客观对象的抽象过程---两步抽象Page13图1.8•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。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。1.2.2数据模型的组成要素一、数据结构1.什么是数据结构–对象类型的集合2.两类对象–与数据类型、内容、性质有关的对象–与数据之间联系有关的对象3.数据结构是对系统静态特性的描述二、数据操作对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则数据操作的类型：查询更新（包括插入、删除、修改）数据操作是对系统动态特性的描述。1.2.2数据模型的组成要素三、数据的完整性约束条件•数据的完整性约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效