第1章_数据库技术基础

高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社数据库与程序设计高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社第1章数据库技术基础第2章SQLServer基础第3章数据库管理第4章查询和视图第5章存储过程和触发器第6章基于Web的数据库开发技术第7章数据库应用开发案例第8章数据库安全性与维护目录高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社第1章数据库技术基础1.1数据库技术的产生与发展1.2数据库与数据库系统1.3数据描述与数据模型1.4关系数据库1.5数据库的设计与实现1.6常用数据库管理系统简介思考题高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.1数据与数据处理1.数据与信息信息（Information）：解释为可通讯的事情、知识、消息等。我们认为，信息是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的消息和知识。信息是客观事物属性（特征）的反映，所反映的是关于某一客观系统中某一事物的某些方面属性或某一时刻的表现形式。例如：姓名、性别、年龄等反映了一个人的基本信息。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.1数据与数据处理1.数据与信息数据（Data）：广义上讲，据是反映客观事物属性的记录，是用于表示客观事物的未经加工的原始资料，是信息的载体。对客观事物属性（特征）的记录是用一定的物理符号（如数字、符号、声音、图形、图像、视频等）来表达的，因此说数据是信息的具体表现形式。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.1数据与数据处理1.数据与信息数据的概念包括数据形式和数据内容两个方面。数据形式是指数据内容存储在媒体上的具体形式（物理符号形式），即通常所说的数据的“类型”。例如，人的基本信息“姓名”、“性别”等用文字型数据描述，“年龄”用数字型数据描述，“照片”用图片型数据描述等数据内容是指所描述某一客观事物的具体属性，即通常所说的数据的“值”。对于一个具体的人，其“姓名”的值为“王义”、“性别”的值为“男”、“年龄”的值为19、“照片”的值为其照片文件等高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.1数据与数据处理2.数据处理数据处理（DataProcessing）也称为信息处理，是对数据进行处理、转换为信息的过程，主要包括：数据的收集、整理、存储、分类、加工（如统计、运算等）、排序、检索、维护、打印、传输等。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.1数据与数据处理2.数据处理数据处理的目的是从数据中得到有价值的信息，提取有效的信息资源，为进一步分析、管理、决策等提供依据，并对人类活动产生决策作用，如图1-1所示。现实世界数据信息提炼，表述数据处理指导人类活动图1-1数据与信息的关系现实世界数据信息提炼，表述数据处理指导人类活动图1-1数据与信息的关系高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.1数据与数据处理3.数据管理为更快捷、高效地进行数据加工处理，及时地获取能反映客观世界最真实的信息，对数据必须进行高效地组织、编目、分类、定位、排序、存储、检索和维护等，这些工作合起来称为数据管理（DataManagement）。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.2数据管理技术的发展历程1.人工管理阶段程序员编写的程序和要处理的数据写在一起，使得一组数据只对应一个应用程序，如图1-2所示。应用程序1应用程序2应用程序n数据1数据2数据n图1-2人工管理阶段应用程序与数据的关系示例高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.2数据管理技术的发展历程2、文件系统管理阶段操作系统也为管理数据提供了专门的软件，即文件系统。数据与应用程序分离，数据独立存放在数据文件中。直接存取存储设备的应用，有了随机文件、链接文件、索引文件等多种高效的文件组织形式。应用程序通过文件系统与数据文件发生联系，程序和数据之间有存取方法进行转换，数据在物理结构和逻辑结构间进行转换，提高了数据的物理独立性，如图1-3所示。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.2数据管理技术的发展历程2、文件系统管理阶段文件系统应用程序1应用程序2应用程序n数据1数据2数据n图1-3文件管理阶段应用程序与数据文件的关系高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.2数据管理技术的发展历程3、数据库系统管理阶段20世纪60年代后期以来，计算机广泛应用管理领域，由于管理规模逐渐庞大，数据量急剧增加，多应用、多语言程序需要共享数据集合，如图1-4所示。数据集合应用程序1应用程序2应用程序3应用程序4图1-4数据的共享高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.2数据管理技术的发展历程3、数据库系统管理阶段开发出新的数据管理软件，即数据库管理系统。数据库系统管理方式即对所有的数据实行统一规划管理，形成一个数据中心，构成一个数据仓库，数据库中的数据能够满足所有用户的不同要求，供不同用户共享，如图1-5所示。在数据库系统中减少数据存储冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地检索数据和处理数据。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.2数据管理技术的发展历程3、数据库系统管理阶段数据库DBMS应用程序1应用程序2应用程序n图1-5数据库系统高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.3数据库技术发展趋势数据库技术是现代信息科学与技术的重要组成部分，是计算机数据处理与信息管理系统的核心。数据库技术与其他领域的技术相结合，出现了数据库的许多新分支，如与Web技术结合的Web数据库、与分布式技术结合分布式的数据库等等。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.3数据库技术发展趋势1.Web数据库浏览器InternetHTTP请求HTML或XML文档Web服务器数据库服务器ODBC和SQL语言HTTP请求HTML或XML文档查询结果HTTP请求浏览器浏览器图1-6web数据库技术高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.3数据库技术发展趋势2.分布式数据库高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.3数据库技术发展趋势3.多媒体数据库用户用户用户用户接口客户进程用户接口客户进程用户接口客户进程多媒体数据库服务器及中间件图像服务器视频服务器声音服务器文本服务器图像数据库视频数据库声音数据库文本数据库高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.1数据库技术的产生与发展1.1.3数据库技术发展趋势4.数据仓库操作型数据库数据外部文件数据数据仓库元数据元数据管理工具数据抽取工具数据转换工具数据装载工具数据维护工具多维分析查询分析数据挖掘数据仓库服务器数据集市操作型的数据用户分析工具操作型数据库数据外部文件数据数据仓库元数据元数据管理工具数据抽取工具数据转换工具数据装载工具数据维护工具多维分析查询分析数据挖掘数据仓库服务器数据集市操作型的数据用户分析工具高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成数据库应用系统简称为数据库系统（DataBaseSystem，DBS），是一个安装了数据库管理系统和数据库的计算机系统，用来组织、存储和处理大量的数据信息。数据库系统主要由计算机系统（硬件和基本软件）、数据库管理系统、数据库、应用程序系统以及使用和维护数据库的用户（数据库管理员、应用设计人员、最终用户等）组成，如图1-10所示。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成硬件操作系统数据库管理系统、编译系统应用程序系统、数据库应用开发工具软件用户图1-10数据库系统构成高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成1.计算机硬件和基本软件计算机硬件是存储数据库和运行数据库管理系统等数据库系统赖以生存的基础，主要包括主机、存储设备、I/O通道等，大型数据库系统一般都建立在计算机网络环境下。为使数据库系统获得比较满意的运行效率，应对计算机的CPU、内存、存储设备、I/O通道等技术性能指标采用较高的配置（足够大的内存、大容量的直接存取的外存、较高的I/O通道能力等）。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成1.计算机硬件和基本软件基本软件主要是支持数据库管理系统的操作系统等系统软件，如数据库系统多采用网络操作系统、分布式操作系统等。高级语言编译系统与数据库要有相应的接口，以便开发数据库应用系统。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成2、数据库管理系统数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS），是指负责数据库建立、维护、管理以及数据管理、数据处理的系统软件。DBMS提供对数据库中数据资源进行统一管理和控制功能，将用户应用程序与数据库数据相互隔离，是数据库系统的核心，其功能的强弱是衡量数据库系统性能优劣的主要指标。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成2、数据库管理系统DBMS通常由以下几部分组成：(1)数据库描述语言及其翻译程序数据库描述语言（DataDefinitionLanguage，DDL）包括模式描述语言、子模式描述语言和数据处理描述语言，主要用来定义用户数据库的逻辑结构，描述物理数据库的结构，即定义数据库的外模式、模式、内模式。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成2、数据库管理系统(2)数据库操纵语言及其翻译程序数据库操纵语言（DataManipulationLanguage，DML）用来完成对数据库的基本操作，如检索、插入、删除、修改等基本操作。DML通常分为两类：一类称为宿主型DML，需嵌入到高级语言使用，一般本身不能单独使用；一类称为自含型DML，提供交互式命令语言，又称查询语言，可单独使用。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数据库与数据库系统1.2.1数据库系统的组成2、数据库管理系统(3)数据库管理控制程序数据库管理控制程序是DBMS的核心部分，统一管理对数据库的所有操作，包括系统主控程序、存取控制程序、并发控制程序、完整性控制程序、性能监测程序、系统恢复程序等等数据库管理和服务例行程序，数据库的所有操作都在上述控制程序的统一管理下进行，以确保数据的正确有效。高等教育“十一五”国家级规划教材《数据库与程序设计》山东大学出版社1.2数