数据库第一章

数据库系统概论计算机学院章丽平E-mail:[e-mail]教材及参考书：教材书名:数据库系统概论作者:萨师煊王珊出版社:高等教育出版社参考书书名:数据库系统概念杨冬青唐世渭等译出版社:机械工业出版社书名:数据库系统基础冯玉才出版社:华中理工大学出版社各类SQLServer2000相关书籍教学内容数据库系统的基础知识关系数据库关系数据库标准语言SQL关系系统及其查询优化关系数据理论第一章绪论教学内容：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数据库系统组成1.1.1基本概念一、数据（Data）1、定义：描述事物的符号记录称为数据。2、数据是数据库中存储的基本对象，现实世界中的数据有很多种类，如文字、声音、图像、学生的档案记录等。3、数据在计算机中的描述：例：某学生的记录（19103104，张三，男，1985，计算机学院）二、数据库（DataBase，简称DB）1、定义：是指长期存储在计算机内的、有组织、可共享的相关数据的集合。2、数据库中的数据，按一定的数据模型组织、描述和存储，能供各种用户共享，具有较小的冗余度，数据间联系密切，而又有较高的程序与数据的独立性。三、数据库管理系统（DBMS）1、定义：DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，是对数据库进行管理的系统软件，为用户或应用程序提供访问数据库的方法。2、DBMS的主要功能数据定义功能（DDL）、数据操纵功能（DML）、数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能。四、数据库系统（DBS）1、定义：DBS是指在计算机系统中引入DB后的系统。2、组成：由DB、DBMS及其开发工具、应用系统、DBA和用户构成。DBS=DB+DBMS+APPLICATION+DBA+USER3、DBA：DataBaseAdministrator，数据库管理员用户用户用户应用系统应用开发工具数据库管理系统操作系统数据库数据库管理员数据库系统1.1.2数据管理技术的发展三个阶段：人工管理阶段（50年代中期以前）、文件系统阶段（50年代后期到60年代中期）、数据库系统阶段（60年代后期）1.文件系统阶段：使用文件把大量的数据存储在磁盘上，以实现对数据的永久保存和自动管理以及维护。优点：数据可以长期保存、由文件系统管理数据。文件处理系统中存储信息的弊端1数据冗余和不一致（副本不一致问题）2数据访问困难（动态变化的要求难于满足）3数据孤立（不同文件可能具有不同的格式）4完整性问题（正确性和相容性)5原子性问题（要么都做要么都不做）6并发访问异（丢失修改、不可重复读、读脏数据）7安全性问题（数据安全性）雇员表学习注册表1.数据冗余和不一致性姓名住址所在部门工资…姓名课程…数据冗余:所在部门?姓名住址所在部门工资李名鲁磨路研发部门500彭凡东湖路研发部门780张岳东湖路策划部门1200姓名课程名称所在部门李名操作系统研发部门彭凡数据库原理研发部门张岳数据结构策划部门策划部门李名策划部门?李名研发部门雇员表学习注册表不一致性2.数据访问的困难性用户要求:1.查找家庭住址在湖北的学生的信息。(列出所有家庭住址在湖北省的所有学生信息)解决方案人工方式从所有学生信息清单中找出家庭住址在湖北省内的学生信息编写一个应用程序2.查找家庭住址在湖北省的所有女生的信息。（请求的频繁变动造成数据访问的困难）5.原子性问题帐户A$500帐户B$100$50x$50$50$50$50$50$50$50$500-$50=$450$100$50?(1)(2)6.并发访问异常Husband$100帐户A$500Wife$50Read$500$500-$50=$450Write$450Read$500$500-$100=$400Write$400$400/$450XRead$450$450-$100=$350Write$350Read$400$400-$50=$350Write$350Read$500$500-$50=$450Write$4506.并发访问异常$350?丢失修改:Read(A);$500A:=A-$50;Write(A);$450Read(A);$500A:=A-$100;Write(A);$400Husband$100帐户A$500Wife$50C:=A+B;$5000事务TiRead(A);$1000Read(B);$2000C:=A+B;$3000Read(A);$1000Read(B);$4000事务TjWrite(B);$4000Read(B);$2000B:=B*2;?不可重复读:事务TjRead(C);$4000Write(C);$4000Read(C);$2000C:=C*2;事务TiROLLBACK;C:=$2000?读脏数据:2.数据库系统阶段1969年，美国IBM公司研制了第一个层次数据库管理系统IMS(InformationManagementSystem)。同年，美国的DBTG(DataBaseTaskGroup)小组发表了DBTG报告，给出了网状型数据库的规范。在1970年，IBM公司的E.F.Codd研究员发表论文提出了关系数据库的模型，奠定了关系数据库的理论基础。随后一系列工作成果使E.F.Codd获得了1981年的ACM图灵奖。1.2数据模型模型：是现实世界特征的模拟和抽象。数据模型：是现实世界数据特征的模拟和抽象。模型划分成两类：概念模型（用于数据库设计）数据模型（用于DBMS的实现）1.2.1概念模型一、信息世界中的基本概念1、实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。2、属性（Attribute）：实体所具有的某一特性称为属性。3、码（Key）：唯一标识实体的属性集称为码。4、域（Domain）：属性的取值范围为该属性的域。5、实体集（EntitySet）：具有相同类型及相同性质（或属性）的实体集合。6、实体型（EntityType）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。7、联系（Relationship—）：两个实体型之间的联系分为三类：1:1、1:n、m:n1:1班长班级11管理班级学生1n拥有学生课程mn选择1:nm:n实体型A实体型B联系名11实体型A实体型B联系名1n实体型A实体型B联系名mn两个实体型之间的三类联系二、概念模型的表示方法——E-R图：实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型。联系也可以具有属性。例1：图书管理信息系统的局部E-R图：姓名借书人借书登记图书价格作者书名单位位置日期总编号分类号借书证号mn例2：用E-R图表示某个工厂的物资管理的概念模型物资管理涉及的实体有：仓库：属性有仓库号、仓库面积、电话号码。零件：属性有零件号、名称、规格、单价、描述。供应商：属性有供应商号、姓名、地址、电话号、帐号。项目：属性有项目号、预算、开工日期。职工：属性有职工号、姓名、年龄、职称。仓库仓库号面积电话号项目项目号预算开工日期职工职工号姓名年龄职称零件零件号名称规格单价描述供应商供应商号姓名地址帐号电话号实体及其属性图供应商项目零件供应供应量库存仓库库存量职工领导工作mnpmn1n1n多对多联系1对多联系完整的实体联系图——见书P201.2.3常用的数据模型常用的数据模型有以下四种：层次模型(树形数据结构)网状模型(网状数据结构)关系模型(二维表)面向对象模型(面向对象概念)其中，层次模型和网状模型统称为非关系型模型。1.3数据库系统结构体系结构----三级模式结构+两级映象三级模式结构:外模式、模式、内模式外模式外模式外模式模式内模式1.3.2三级模式结构一、模式(Schema)数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。二、外模式(ExternalSchema)是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。三、内模式(InternalSchema)也称存储模式，它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映象：外模式/模式映象、模式/内模式映象一、外模式/模式映象当模式改变时，由DBA对各个外模式/模式映象作相应改变，可以使外模式保持不变，也不必修改应用程序，保证了数据与程序的逻辑独立性。二、模式/内模式映象当数据库的存储结构改变了，由DBA对模式/内模式映象作相应改变，可以使模式保持不变，也不必修改应用程序，保证了数据与程序的物理独立性。1.3.3二级映象功能与数据独立性1.4数据库系统的组成数据库系统一般由：数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员和用户构成。