第一章 数据库系统概论
数据库系统概论教案
数据库系统概论教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、发展历程和分类解释数据、信息、知识与数据之间的关系1.2 数据模型介绍实体-联系模型、关系模型、层次模型和网状模型等解释数据模型的概念和作用1.3 数据库系统的结构介绍数据库系统的三级模式结构：外模式、模式和内模式解释数据库管理系统(DBMS)的概念和功能第二章：关系数据库理论2.1 关系模型介绍关系模型的基本概念：关系、属性、元组和域解释关系代数和元组关系演算的概念2.2 关系的完整性约束介绍实体完整性、参照完整性和用户定义完整性解释完整性约束的作用和意义2.3 数据库设计介绍需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等阶段解释数据库设计的方法和步骤第三章：SQL语言3.1 SQL概述介绍SQL语言的概念、特点和应用范围解释SQL语言的基本语法和操作3.2 数据定义语言介绍创建表、修改表和删除表的SQL语句解释数据类型、主键、外键和索引的概念3.3 数据操纵语言介绍插入、删除、更新和查询数据的SQL语句解释聚合函数、分组和排序等概念第四章：数据库查询优化4.1 查询优化概述介绍查询优化的目的和重要性解释查询优化的方法和策略4.2 查询优化技术介绍基于规则的优化和基于成本的优化等方法解释查询优化中的代价估算和执行计划等概念4.3 索引和查询优化介绍索引的概念、分类和作用解释索引的创建、维护和优化策略第五章：事务管理5.1 事务概念介绍事务的定义、属性（ACID）和类型解释事务的作用和意义5.2 事务管理机制介绍并发控制和一致性维护的机制解释锁定、死锁和事务隔离级别等概念5.3 事务编程介绍使用编程语言实现事务的方法解释事务的提交、回滚和恢复等操作第六章：数据库安全与保护6.1 数据库安全概述介绍数据库安全的重要性解释数据库安全策略和威胁类型6.2 访问控制介绍自主访问控制（DAC）和强制访问控制（MAC）解释角色Based 访问控制（RBAC）和属性基访问控制（ABAC）6.3 加密技术介绍对称加密和非对称加密的概念解释哈希函数和数字签名在数据库安全中的应用第七章：数据库备份与恢复7.1 备份策略介绍完全备份、差异备份和增量备份等备份策略解释备份的频率和时间点选择7.2 恢复机制介绍恢复基点和恢复策略解释使用备份文件进行数据恢复的步骤和注意事项7.3 灾难恢复介绍灾难恢复计划和数据中心的地理位置选择解释镜像站点和负载均衡在灾难恢复中的应用第八章：数据库性能调优8.1 性能调优概述介绍性能调优的目标和重要性解释性能调优的方法和策略8.2 查询优化介绍查询优化的方法和工具解释如何使用查询分析器分析查询执行计划8.3 系统参数调优介绍数据库系统参数的概念和作用解释如何调整系统参数以提高数据库性能第九章：分布式数据库系统9.1 分布式数据库概念介绍分布式数据库的定义和特点解释分布式数据库系统的架构和组件9.2 数据分布策略介绍垂直分区和水平分区的概念解释数据本地化和数据复制在分布式数据库中的应用9.3 分布式查询处理介绍分布式查询处理的挑战和解决方案解释分布式查询优化和数据一致性维护的策略第十章：数据库新技术与发展趋势10.1 云计算与数据库介绍云计算的概念和数据库在云计算中的应用解释云数据库服务的特点和优势10.2 大数据与数据库介绍大数据的概念和数据库在大数据处理中的应用解释NoSQL数据库和NewSQL数据库的特点和优势10.3 与数据库介绍的概念和数据库在中的应用解释数据库智能化和自动化查询推荐的概念重点和难点解析重点环节一：关系模型的基本概念和关系代数、元组关系演算补充和说明：关系模型是数据库理论的核心，掌握关系模型的基本概念是理解数据库操作的基础。
数据库系统概论-中国人民大学
数据库系统概论，2014级，2016,2-6，教3403
数据模型的组成要素
二、 数据操作
数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例 （值）允许执行的操作的集合，包括操作及有关的 操作规则。数数据操作是对系统动态特性的描述。
数据库系统概论，2014级，2016,2-6，教3403
数据库系统概论，2014级，2016,2-6，教3403
层次模型（Hierarchical Model）
四、层次数据模型的存储结构
1.邻接法：按照层次树前序穿越的顺序把所有记录 值依次邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来体 现（或隐含）层次顺序。 ２链接法：用指针来反映数据之间的层次联系
数据库系统概论，2014级，2016,2-6，教3403
层次模型（Hierarchical Model）
层次模型的优缺点
层次模型的优点主要有：
• 层次数据模型本身比较简单 • 对于实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统， 采用层次模型来实现，其性能优于关系模型，不低于 网状模型。 • 层次数据模型提供了良好的完整性支持
结构部分 操作部分 约束，或完整性规则
数据库系统概论，2014级，2016,2-6，教3403
数据模型的组成要素
一、 数据结构
定义了数据的组织规则，数据库基于这些规则而构 建，如关系模型中数据按域、属性、关系等 组织构 建 数据结构是刻画一个数据模型性质最重要的方面。 因此在数据库系统中，人们通常按照其数据结构的 类型来命名数据模型。例如层次结构、网状结构和 关系结构的数据模型分别命名为层次模型、网状模 型和关系模型 数据结构是对系统静态特性的描述。
数据模型的组成要素
三、数据的约束条件
数据库系统概论
数据库系统概论The document was prepared on January 2, 2021第一章数据库系统概论本章目的在于使读者对数据库系统的基本知识能有一个较为全面的了解，为今后的学习和工作打下基础。
本章重点介绍了有关数据库结构和数据库系统组织的基本知识和基本概念，以及常见的三种类型的数据库系统的特点。
重点介绍关系数据库的有关知识。
数据管理技术发展史随着生产力的不断发展，社会的不断进步，人类对信息的依赖程度也在不断地增加。
数据作为表达信息的一种量化符号，正在成为人们处理信息时重要的操作对象。
所谓数据处理就是对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列工作全部过程的概述。
数据处理的目的就是使我们能够从浩瀚的信息数据海洋中，提取出有用的数据信息，作为我们工作、生活等各方面的决策依据。
数据管理则是指对数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护，它是数据处理的一个重要内容中心。
数据处理工作由来以久，早在1880年美国进行人口普查统计时，就已采用穿孔卡片来存储人口普查数据，并采用机械设备来完成对这些普查数据所进行的处理工作。
电子计算机的出现以及其后其硬件、软件的迅速发展，加之数据库理论和技术的发展，为数据管理进入一个革命性阶段提供有力的支持。
根据数据和应用程序相互依赖关系、数据共享以及数据的操作方式，数据管理的发展可以分为三个具有代表性的阶段，即人工管理阶段、文件管理阶段和数据库管理阶段。
【1】人工管理阶段这一阶段发生于六十年代以前，由于当时计算机硬件和软件发展才刚刚起步，数据管理中全部工作，都必须要由应用程序员自己设计程序完成去完成。
由于需要与计算机硬件以及各外部存储设备和输入输出设备直接打交道，程序员们常常需要编制大量重复的数据管理基本程序。
数据的逻辑组织与它的物理组织基本上是相同的，因此当数据的逻辑组织、物理组织或存储设备发生变化时，进行数据管理工作的许多应用程序就必须要进行重新编制。
数据库系统概论知识点
第一章：绪论数据库（DB）：长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。
数据库中的数据按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有娇小的冗余度、交稿的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
数据库管理系统（DBMS）：位于用户和操作系统间的数据管理系统的一层数据管理软件。
用途：科学地组织和存储数据，高效地获取和维护数据。
包括数据定义功能，数据组织、存储和管理，数据操纵功能，数据库的事物管理和运行管理，数据库的建立和维护功能，其他功能。
数据库系统（DBS）：在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库。
数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。
目的：存储信息并支持用户检索和更新所需的信息。
数据库系统的特点：数据结构化；数据的共享性高，冗余度低，易扩充；数据独立性高；数据由DBMS统一管理和控制。
概念模型实体，客观存在并可相互区别的事物称为实体。
属性，实体所具有的某一特性称为属性。
码，唯一标识实体的属性集称为码。
域，是一组具有相同数据类型的值的集合。
实体型，具有相同属性的实体必然具有的共同的特征和性质。
实体集，同一类型实体的集合称为实体集。
联系两个实体型之间的联系一对一联系；一对多联系；多对多联系关系模型关系，元组，属性，码，域，分量，关系模型关系数据模型的操纵与完整性约束关系数据模型的操作主要包括查询，插入，删除和更新数据。
这些操作必须满足关系完整性约束条件。
关系的完整性约束条件包括三大类：实体完整性，参照完整性和用户定义的完整性。
数据库系统三级模式结构外模式，模式，内模式模式：（逻辑模式）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。
一个数据库只有一个模式。
模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层，与数据的物理存储细节和硬件环境无关，与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关。
模式定义的内容：数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等），数据之间的联系，数据有关的安全性、完整性要求外模式：（子模式/用户模式）数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据库和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系统的逻辑表示。
第1章数据库系统概论习题及解答
第 1 章数据库系统概论1.1复习纲要本章介绍的主要内容：·数据管理技术的发展·数据模型·数据库系统结构1.1.1 数据管理技术的发展从20世纪50年代中期开始，数据管理技术大致经历了三个发展阶段：人工管理阶段、文件系统管理阶段和数据库系统管理阶段。
1. 人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要从事计算工作，计算机处理的数据由程序员考虑与安排。
这一阶段的主要特点是：数据不长期保存；数据与程序不具有独立性；系统中没有对数据进行管理的软件。
2. 文件系统管理阶段20世纪50年代后期到60年代中后期，计算机系统中由文件系统管理数据。
其主要特点：数据以文件的形式可长期存储在磁盘上，供相应的程序多次存取；数据文件可脱离程序而独立存在，使得数据与程序之间具有设备独立性。
如果数据文件结构发生变化时，则对应的操作程序必须修改。
即文件系统管理文件缺乏数据独立性，并且数据冗余度大。
数据之间联系弱，无法实施数据统一管理标准。
这些都是文件系统管理的主要缺陷。
3.数据库系统管理阶段70年代初开始，计算机采用数据库管理系统管理大量数据，使计算机广泛应用于数据处理。
数据库系统管理数据的主要特点：·采用数据模型组织和管理数据，不仅有效地描述了数据本身的特性，而且描述了之间的联系。
·具有较高的数据独立性。
即数据格式、大小等发生了改变，使得应用程序不受影响。
·数据共享程度更高，冗余度比较小。
·由DBMS软件提供了对数据统一控制功能，如安全性控制、完整性控制、并发控制和恢复功能。
·由DBMS软件提供了用户方便使用的接口。
数据库系统管理数据是目前计算机管理数据的高级阶段，数据库技术已成为计算机领域中最重要的技术之一。
1.1.2 数据模型数据模型是构建数据库结构的基础，在构建时要经历从概念模型设计到DB逻辑模型和物理模型转换过程。
因此，数据模型可分为两类共4种，两类为概念模型和结构模型，其中结构模型又分为外部模型、逻辑模型和内部模型三种。
数据库复习总结
数据库复习总结本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March第一章数据库系统概论１．试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
数据：描述事物的符号记录称为数据。
数据的种类有文字、图形、图象、声音、正文等等。
数据与其语义是不可分的。
数据库：数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
数据库系统：数据库系统（DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。
数据库系统由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。
数据库管理系统：数据库管理系统(DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
DBMS 主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
2．什么是数据独立性数据独立性又分为哪两个层次为什么需要数据独立性数据独立性是用来描述数据与应用程序之间的依赖程度，包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性，依赖程度越低则独立性越高物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库的数据时相互独立的。
逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。
作用:数据在磁盘上怎样存储由DBMS管理，用户程序不需要了解，应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
数据独立性是通过数据库管理系统的两层映像功能来实现3．什么是数据模型数据模型的基本要素有哪些为什么需要数据模型数据模型是描述数据语义、数据与数据之间联系（数据结构）、数据操作，以及一致性约束的概念和工具的集合数据模型的基本要素：①数据结构：是所研究的对象类型的集合，是对系统的静态特性的描述。
数据库系统概论总结(一)
数据模型(续)（p12）
数据模型分成两个不同的层次
(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来 也称信息模型， 对数据和信息建模。 对数据和信息建模。 它是按计算机系统的观点对数据建模。 (2) 结构模型 它是按计算机系统的观点对数据建模 概念模型最终要转换成结构模型。
实体型间联系 ---三种类型
1.两个实体型 两个实体型 2.三个实体型 三个实体型 3.一个实体型 一个实体型 一对一联系（ 一对一联系（1:1） ） 一对多联系（ 一对多联系（1:n） ） 多对多联系（ 多对多联系（m:n） ）
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。
数据管理的发展阶段
人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
数据独立性分两种
物理独立性—用户的应用程序与磁盘上 存储数据的相互独立。指数据的物理存 储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性—用户的应用程序与数据库 的逻辑结构的相互独立，逻辑结构发生 改变，应用程序不用改变。
数据模型
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表 抽象、 抽象 示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地 示和处理 讲数据模型就是现实世界的模拟—“抽象” 数据模型应满足三方面要求
(2) 属性（Attribute）
实体所具有的某一特性称为属性。 实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个 属性来刻画。 属性来刻画。
(3) 码（Key）--任何一个实体都应有一个或多个码
唯一标识实体的属性集称为码。 唯一标识实体的属性集称为码。
信息世界中的基本概念(续)
数据库系统复习题2009版(含答案)
第一章数据库系统概论1．信息世界的主要对象称作为_______。
A、关系B、属性C、记录D、实体2．在概念模型中，实体所具有的某一特性称之为_______。
A、实体集B、属性C、码D、实体型3．数据模型是将概念模型中的实体及实体间的联系表示成便于计算机处理的一种形式。
数据模型一般有关系模型、层次模型和______。
A、网络模型B、E – R模型C、网状模型D、实体模型4．用VFP进行学生学籍管理属于计算机的________。
A、科学计算应用B、过程控制应用C、数据处理应用D、辅助工程应用5．常说的DBS、DB、DBMS三者之间的关系是_______。
A、DBMS包括DB和DBSB、DB包括DBMS和DBSC、DBS包括DB和DBMSD、DBMS、DB和DBS之间无关联6．在有关数据管理的概念中，数据模型是指_______。
A、文件的集合B、记录的集合C、记录及其联系的集合D、网状层次型数据库管理系统7．在关系运算中，查找满足一定条件元组的运算称之为_______。
A、复制B、选择C、投影D、关联8．数据表是相关数据的集合，它不仅包括数据本身，而且包括_______。
A、数据之间的联系B、数据定义C、数据控制D、数据字典9．在有关数据库的概念中，若干记录的集合称为_______。
A、字段B、文件C、数据项D、数据表10．如果一个关系中的属性或属性组不是该关系的关键字，但它们是另外一个关系的关键字，则称这个关键字为该关系的_______。
A、主关键字B、内关键字C、外关健字D、关系11．如果一个关系中的一个属性或属性组能够惟一地标识一个元组，那么称该属性或属性组为________。
A、外关键字B、候选关键字C、主关键字D、关系12．DBMS的功能包括数据定义、数据操纵、数据库运行控制和________。
A、数据字典B、数据处理C、数据联接D、数据投影13．在已知教学环境中，一名学生可以选择多门课程，一门课程可以被多名学生选择，这说明学生记录型与课程记录型之间的联系是________。
数据库系统概论第一章PPT
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 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(20世纪40年代中--50年代中) 文件系统阶段(20世纪50年代末--60年代中) 数据库系统阶段(20世纪60年代末--现在)
数据管理技术的产生和发展(续)
数据库系统的构成
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
用户
用户
用户
应用系统
应用开发工具
数据库管理系 统
操作系据库系统概述
1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点
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、人工管理阶段
时期
20世纪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
人工管理阶段(续)
特点
数据的管理者：用户（程序员），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 应用程序２
应用程序ｎ
存取 方法
文件１ 文件2
文件n
文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系
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。
数据库chapter1
leiduan@
《数据库系统概论》- 第1章 8/92
2013-7-20
第一章 绪 论
数据库的基本概念 数据模型 数据库系统
本章目录
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
背景知识 数据库系统概述 数据模型 数据库系统结构 数据库系统的组成
2013-7-20
《数据库系统概论》- 第1章
校园 图书馆 银行 通信 网站 …
2013-7-20
《数据库系统概论》- 第1章
5/92
序：《数据库系统原理》背景知识
本课程的重要意义和学习方法
如何设计数据库，如何用各种程序语言和DBMS 一起编写应用程序，如何设计DBMS 各行各业中应用最为广泛 理论联系实际的学习方法最为有效
2013-7-20
《数据库系统概论》- 第1章
17/92
1.1.2 数据管理技术的发展
两次数据危机
20世纪60年代
背景：美国陆地卫星，阿波罗计划等 催生了数据库系统 背景：人类基因组计划，web数据大量增加等 海量数据 促成了以数据挖掘为代表的数据库新一代技术产生
20世纪80-90年代
…
2013-7-20
《数据库系统概论》- 第1章
3/92
序：《数据库系统原理》背景知识
数据库技术的新研究领域
数据仓库与数据挖掘 P2P XML RFID 云计算 …
2013-7-20
《数据库系统概论》- 第1章
4/92
序：《数据库系统原理》背景知识
数据库系统应用领域
第一章 数据库系统概论
第一章数据库系统概述学习目的与要求：1、了解信息、数据玉数据处理的正确含义及数据管理的进展2、了解数据库系统的基本概念、特点和数据模型3、理解关系模型和关系运算的基本概念4、了解数据库设计的原则、步骤和设计过程学习重点和难点：1、数据库的基本概念2、关系的基本运算有两类：一类是传统运算（并、差、交等）;另一类是专门的关系运算（选择、投影和连接）。
课时数：21.1数据和信息1.1.1 数据数据是存储在某一媒体上能够识别的物理符号。
在计算机领域中，一切能被计算机接收和处理的物理符号都叫数据。
数据通常可以分为两种形式：一种是数值型数据，如成绩、价格、体重、工资等；另一种是非数值型数据，如姓名、地址、单位、文章、声音、图像、视频等。
1.1.2信息信息是指数据经过加工处理后所得到有价值的知识。
说明：信息与数据既有联系又有区别，数据反映了信息，而信息又依靠数据来表达。
用不同的数据形式可以表示同样的信息，信息不随它的数据中的形式不同而改变。
总之，信息是反映客观现实世界的知识，数据是信息的具体表现形式，数据经过加工处理后使其具有知识性并对人类活动产生有意义的决策作用。
1.1.3 数据处理数据处理是利用计算机技术将数据转换成信息的过程。
数据处理包括对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、计算、加工、统计和传输等一系列操作。
数据是原料，使输入，而信息使产出，是输出结果。
数据处理的目的是从大量的、原始的数据中获取我们所需要的资料，为我们工作和决策提供必要的信息基础和依据，输出有价值、有意义的信息。
1.2 数据管理技术的发展数据管理是对数据进行组织、存储、分类、检索、维护等数据处理的技术，是数据处理的核心。
随着计算机硬件技术和软件技术的发展和进步，计算机数据管理的水平不断提高，管理方式也发生了很大的变化。
发展到现在，数据管理经历了以下三个阶段：·人工管理阶段·文件管理阶段·数据库系统阶段1.2.1 人工管理阶段1.2.2 文件管理阶段1.2.3 数据库系统阶段由于文件系统管理数据的缺陷，迫切需要新的数据管理方式，把数据组成合理结构，能集中、统一地进行管理。
电子科技大学,数据库系统第1章数据库系统概论-PPT课件
DataBase UESTC ·
电子科技大学 ·计算机科学 ·数据
第1章 数据库系统概论
数据库的并行处理技术
多线程并行技术 数据库中的多线程 虚拟服务器结构（VSA）
DataBase UESTC ·
电子科技大学 ·计算机科学 ·数据
第1章 数据库系统概论 1.2.2 数据和数据管理技术
表是二维结构，它包括行和列 每个表行描述实体集中的一个实体 每个表列描述一个属性，每一列有一个明确的名字 每行/列的交叉描述一个数据值
5
6 7 8
每个表必须有一个属性或者一个属性复合体来唯一标识每一行
一列中的所有值必须是同一数据格式 每列有一个明确的数值范围 行和列的排列顺序对DBMS并不重要
表1-1 一个表的特征
跃。
DataBaseUESTC
电子科技大学 ·计算机科学 ·数据
第1章 数据库系统概论 数据管理技术面临挑战
信息爆炸可能产生大量垃圾 数据类型的多样化和一体化要求 当前的数据管理还不能处理不确定或不精确的模糊 信息 数据库安全 对数据库理解和知识获取的要求
DataBaseUESTC
电子科技大学 ·计算机科学 ·数据
电子科技大学 ·计算机科学 ·数据
第1章 数据库系统概论 1.1.2
数据库基本概念
数据库系统 数据库系统通常由 5 部分组成：硬件系统、数 据库集合、数据库管理系统及相关软件、数据库管 理员（DBA）和用户。
DataBaseUESTC
电子科技大学 ·计算机科学 ·数据
第1章 数据库系统概论 1.1.2
第1章 数据库系统概论
1.1 数据库的基本概念和相关术语 1.2 数据库技术的产生和发展 1.3 数据库的体系结构与组成
数据库系统概论_第一章
数据库系统概论_第⼀章第⼀章绪论1.1 数据库系统概述1.1.1 数据库的4个基本概念1. 数据Data定义：描述事物的符号记录数据的语义：数据的含义，与数据不可分数据是有结构的：记录是计算机存储数据的⼀种格式或⼀种⽅法2. 数据库（DataBase, DB）定义：长期存储在计算机内、有组织的、可共享的⼤量数据的集合。
数据库中数据按照⼀定数据模型组织、描述和存储；具有较⼩的冗余度，较⾼的数据独⽴性和易扩展性，并可为各种⽤户共享基本特点：永久存储、有组织、可共享3. 数据库管理系统（DataBase Management System, DBMS)定义：位于⽤户应⽤和操作系统之间的⼀层数据管理软件，是⼀个⼤型复杂的软件系统，和操作系统⼀样是计算机的基础软件。
⽤途：科学地组织和存储数据、⾼效地获取和维护数据主要功能：（1）数据定义（提供数据定义语⾔DDL（Data Definition Language）；（2）数据组织、存储和管理（3）数据操纵（提供数据操纵语⾔DML，实现对数据库的基本操作）（4）数据库的事务管理和运⾏管理（5）数据库的建⽴和维护（6）其他功能4. 数据库系统（DataBase System, DBS）定义：由数据库、数据库管理系统（及应⽤开发⼯具）、应⽤程序和数据库管理员（DataBase Administrator, DBA）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。
通常把数据库系统简称为数据库1.1.2 数据管理技术的产⽣和发展数据管理：对数据进⾏分类、组织、编码、存储、检索和维护⼈⼯管理阶段→⽂件系统阶段→数据库系统阶段1. ⼈⼯管理阶段特点：数据不保存应⽤程序管理数据数据不共享数据不具有独⽴性2. ⽂件系统阶段特点：数据可以长期保存由⽂件系统管理数据数据共享性差、冗余度⼤数据独⽴性差3. 数据库系统阶段数据库观点：数据不是依赖于处理过程的附属品，⽽是现实中独⽴存在的对象从⽂件系统到数据库系统标志着数据管理技术的飞跃1.1.3 数据库系统的特点1. 数据结构化数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之⼀，也是数据库系统与⽂件系统的本质区别。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、基本概念和基础知识
数据库的作用
o 数据库象一个仓库，仓库的用户是操作者或者是一个程序。
o 那么'仓库'管理者是谁呢？
是一个称为DBMS的程序和称为DBA的系统管理人员
o 用户希望'仓库'做到什么呢？
能存储大量的'货物'（即数据），MB、GB、TB or PB级别的数据；
可以用多种方式、快速地从库中访问到'货物'；
能有同样的操作方法、且很容易地操作不同的库
一个库能支持多个并发用户同时存储和访问'货物'
保证'货物'绝对安全（防盗、防火、防洪、具有分级的权限管理）
…...
传统的文件系统能满足上述要求吗？
o 文件数据量理论上也能够达到MB、GB、TB or PB级别。
o 顺序扫描很快，但当文件很大时，随机访问数据的效率低
-排序文件的访问相对较快
-内不支持联想访问方式
o 缺乏很强的数据安全保证机制
o文件的内部数据格式变化大，不同的文件有不同的数据
-用户无法用统一的方法来操纵不同的文件此编程者需要详细了解每个文件的内部结构，文件结构修改后需要修改程序的数据访问代码
-同一个应用程序访问不同文件时，需要不同的数据接口方式，因此应用程序的通用性受到限制。
o 不能被通过并发进
程同时操作
-两个不同进程对一
个文件的不同记录也不能
同时进行操作。
o 因此，一般来说，文件不能达到上述对于'仓库'的要求。
- 但有一些特殊的文件系统，如IBM VSAM文件系统，能支持并发访问，支持快速的随机访问。
银行的一些比较传统的系统还使用这种文件。
历史演变: 数据量的变化
计算机系统所处理的数据大小从50年代的很小规模发展到现在，达到了P级（10！15）
历史演变: 应用程序计算量的变化
两大类应用系统的例子o计算密集型（Computation intensive）
-核试验模拟
-弹道计算
o数据密集型（Data intensive）
商务系统
-人口统计
-天气预报
-社会模式模拟
历史演变: 数据库的变化
o 50年代,文件系统存储数据
o 60-70年代,网状和层次数据库
-层次：IBM的IMS,，至今IBM的COBOL中集成了一个层次数据库，目前还在使用。
-网状：Gullinet公司的IDMS，HP的IMAGE等
o 70年代至今，关系数据库占领了应用的主导地位
-Godd于1969发表了著名的文章，奠定了关系数据库的理论基础。
-著名的产品有IBM DB2、Oracle、Sybase、Ms SQL Server等
o85年以来,面向对象数据库开始进行深入研究并逐步走向应用，典型的产品有Versant、O2、Jasmine等。
-面向对象数据库对传统的关系库产生了很大的影响，进而很多关系库主流产品演变成为对象关系型数据库
o 其它的数据库如多媒体数据库、空间数据库、实时数据库、XML数据库等
概念解释
o Database数据库--用特定方法存储在计算机设备中的一组数据o数据库管理系统（DBMS）--管理数据库的软件系统
o数据库应用-- 需要访问数据库数据的应用系统
o DBA--数据库的管理人员
o Database System--由上述各部分构成的系统，如下图所示。
数据库中，应存储什么样的东西呢？
是单纯的0和
1的数字串？
当存储一个
银行的储户数据
时：Array硬盘机见到
的是0/1位串；
银行出纳程
序见到的是一个
数（十进制数）；
银行出纳员
见到的是'钱'数；
储户见到的
是'钞票'。
意义越来越
多了。
数据和信息的区别o 数据: 是标识性或者描述性的一串符号.
-处于物理层，只具有形态
-例如
871110001
xyI345fds*43rfjdierr4e2zxer32I/was/in/scut./
o 信息: 具有
含义的数据.
数据的意义：数据模型
o 比数据格式含有更多的、更进一步的意义；
o 包含各种数据元素之间的联系、相互制约、数据取值的限制等；
o 意义可以划分成多个层次，各个层次间的含义（或者信量）相互包含。
数据意义的层次
考察数据模型
o 计算机系统设计者关心的数据的意义是什么？
-不是数据的所有意义，是某种层次上的抽象
o 模型由如下要素组成
-一组概念，用于数据的定义或描述
-一组符号，用于表示数据及其联系
-一组操作，作用在数据上
-一组限制或约束，用于抽象数据中的联系
o静态的联系
o动态的联系
一个现实世界中的模型
模型
中的
相关
要
素：
o符
号？
o概
念？
o限
制？
o操
作？
数据库领域中考虑的数据模型在三个层次上建立数据模型，分别对应不同的抽象级别：o概念数据模型
oo逻辑数据模型
oo物理数据模型
概念数据模型
o 用户看到的现实系统的模型，描述实际领域的情况
o 一般与实现的程序逻辑无关，与DBMS无关
o 往往用类似于自然语言的语言来描述，易理解
-一组较自然的概念以及符号
-一组规则和操作等
o 例子：《红楼梦》，地图，学校学生手册
o 例子：数据流图、EXCEL表、对象层次图
逻辑数据模型
o 用户或应用系统设计者看到的在程序级别上的数据模型（即在编程时所用到的模型）
o 比概念数据模型更抽象，减少了一些日常的概念（如时间、人物、环境等琐碎的现象）o 与DBMS有关系（因为编程时往往涉及到数据库设计）
o 例子：关系数据模型，C++语言，汇编语言
-分析这些例子模型
-More: network model, hierarchical model
物理数据模型
o 在应用系统内部的存储级别上看到的数据模型
o 具体到硬盘上的数据格式、有关操作（读写）和限制（如传输块的大小等）
o 和底层设备管理、操作系统及硬件有关
o 例子：文件系统，DBMS系统
数据模式
o 用一种数据模型来表达一个具体应用问题后得到的描述，称为模式。
-例子1：用中文模型描述的模式：《红楼梦》
-例子2：用C语言编写的学生管理信息系统
-例子3：用关系语言建立的一个学生管理信息系统中的数据库oo 美国ANSI/X3/SPARC报告中的模式
-概念模式--用逻辑数据模型对数据的描述
-外模式--用户看到的概念模式
-内模式--用物理数据模型对数据的描述
二、数据库应用
建设一个数据库系统涉及如下工作
o 数据库规划
o 数据库设计
o 数据库建立
o 数据库编程
o 运行、管理和维护
o 扩充和重构。