数据库原理与应用课件(数据库物理设计,系统运行与维护)
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数据库原理和应用.ppt
1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
3．数据库查询功能 以各种方式提供灵活的查询功能，以便方便使用数据.
4． 数据库控制功能 完成对数据库的安全性控制/完整性控制/并发控制
5． 数据库通信功能 在分布式数据库或提供网络操作功能的数据库中还必须 提供通信功能。
不积蹞步，无以致千里；不积小流，
注: DBA工作繁重、重要、关键：
除了要掌握一定的数据处理、数据库技术之外，还应 有处理好人际关系的素质、能力。在一个企事业中， 特别是一个规模较大的数据库，不能指望一两个人来 完成管理工作，所以DBA常指数据库管理部门。
开发DBS时，一开始就应设置DBA的职位或相应的机构 ，以明确DBA职责、权限。
（4）具有较高的数据独立性 数据独立性：（包括物理独立性、逻辑独立性。具体见 萨师煊等主编《数据库系统概论》Page11）
指数据的组织和存储方法与应用程序互不依赖，彼此独 立的特性。可降低应用程序的开发代价和维护代价。
在数据库技术之前，数据文件的组织方式和应用程序
是密切相关的。数据结构改变，相应的应用程序也必
——存放数据的仓库（顾名思义/不准确的含义）
——信息的载体/表示
尽管数据库技术已发展成熟，但还没有一个普遍接受的、严
格的定义。
不积蹞步，无以致千里；不积小流，
无以成江海 友友情分享
2
1.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
数据库应具备的特征/定义： （1）数据库是相互关联的数据的集合
数据库中的数据不是孤立的，数据与数据之间是相互关 联的，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够 表示数据与数据之间的联系。
不积蹞步，无以致千里；不积小流，
无以成江海 友友情分享
数据库原理及应用完整教程PPT课件
U
组成该关系的属性名集合
D
属性组U中属性所来自的域
DOM 属性向域的映象集合
F
属性间的数据依赖关系集合
Principles and Applied of Database
第25页/共188页
定义关系模式 (续)
例: 导师和研究生出自同一个域——人， 取不同的属性名，并在模式中定义属性向域 的映象，即说明它们分别出自哪个域： DOM（SUPERVISOR-PERSON） = DOM（POSTGRADUATE-PERSON） =PERSON
3) 单元关系与二元关系 • 当n=1时，称该关系为单元关系（Unary relation） 或一元关系 • 当n=2时，称该关系为二元关系（Binary relation）
Principles and Applied of Database
第13页/共188页
关系（续）
4) 关系的表示 • 关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域
第30页/共188页
2. 关系数据库的型与值 • 关系数据库的型: 关系数据库模式
对关系数据库的描述。
• 关系数据库模式包括
• 若干域的定义 • 在这些域上定义的若干关系模式
• 关系数据库的值: 关系模式在某一时刻对应的关系的集合，简称为关系数据库
Principles and Applied of Database
Principles and Applied of Database
第16页/共188页
关系（续）
码(续) • 主码 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key） • 主属性 候选码的诸属性称为主属性（Prime attribute） 不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性（ Non-Prime attribute）或非码属性（Non-key attribute）
数据库原理及其应用.ppt
数据库管理系统 （DBMS）
数据定义功能
供用户建立、修改或删除数据库的二维表结构 Create table /index
供用户定义或删除数据库的索引(index)
alter table
向用户提供数据定义语言DDL
drop table/index……
数据操作功能
Select <查询的字段名>
进行数据进行检索和查询，是数据库的主要应用 向用户提供数据定义语言DDL
返回
1.5.2 VFP的两类工作方式
一、交互式工作方式 通过命令窗口和应用界面操作
二、程序执行方式 命令程序文件执行，批运行方式。
1.6 VFP的辅助设计工具
向导
表向导 报表向导
设计器
表设计器 表单设计器
生成器：它规定只对满足条件的记录进行操作 。
WHILE <条件>：从当前记录开始，按记录顺序从上向下处理， 一旦遇到不满足条件的记录，就停止搜索并结束该命令的执行。 TO子句：它控制操作结果的输出去向。
ALL [LIKE/EXCEPT <通配符>]：它指出包括或不包括与通配 符相匹配的文件、字段或内存变量。 IN <别名/工作区>： 它允许在当前工作区操作指定工作区。
数据库系统的特点
数据共享 可控冗余度 数据独立性 数据的结构化
数据库系统与一般文件应用系统性能对照
序号 文 件 应 用 系 统
数据库系统
1
文件中的数据由特定 库内数据由多个用
的用户专用
户共享
每个用户拥有自己的 原则上可消除重复。
2
数据，导致数据重复 为方便查询允许少
存储
量数据重复存储，
但冗余度可以控制
数据库原理及其应用PPT课件( 23页)
2009
本课程学习要求
1. 自觉预习、遵守纪律、认真听课、及时复习和实训。
2. 按时、独立、认真地完成每次作业 每一章有作业题，按时交。 实验前做好准备工作,写好报告,实验中完善修改报告，实验 后交实验报告。 期中布置课程设计。
3. 积极回答课堂提问。
4. 成绩评定标准：
平时成绩：占30%，包括学习纪律、作业、实验、课程设计
实验六：索引的创建与操作
（2学时）
实验七：事务处理与锁的应用
（2学时）
实验八：T-SQL程序设计
（2学时）
实验九：存储过程的应用
（2学时）
实验十：数据完整性与触发器的应用
（2学时）
实验十一：自定义函数的应用
（2学时）
课程设计
题目 :
管理信息系统（学生成绩管理系统或其它)
要求学生达到的目标: 会对一个小型数据库管理系统进行数据层的分析和 设计，使得能够以SQL Server作为后台，以Delphi 或其他开发工具做前台开发出一个管理信息系统。 文档清晰、完整
文件柜
图书馆
SQL Server 简介
• SQL Server 2005是Microsoft公司2005年推出的高性
能的基于C/S （ Client/Server ，客户机/服务器）模
式的大型分布式关系型数据库管理系统.
• 有效的管理数据库中的数据.
• 是电子商务、数据仓库和数据解决方案等应用中的重要 核心。
要学习什么内容？
四大编程数据库对象
– 索引 – 视图 – 存储过程 – 触发器
高级应用－数据库的系统管理 程序语言－SQL的使用
本课程教学目标
理解数据库系统的概念及基本原理 熟练运用SQL Server的图形界面进行数据库的基本操作 掌握SQL Server下的SQL语言运用及T-SQL程序设计 熟练掌握存储过程和触发器的使用 了解SQL Server下数据挖掘技术的应用 联系其他程序语言课程，实现综合应用。能够设计出一 个管理信息系统。
本课程学习要求
1. 自觉预习、遵守纪律、认真听课、及时复习和实训。
2. 按时、独立、认真地完成每次作业 每一章有作业题，按时交。 实验前做好准备工作,写好报告,实验中完善修改报告，实验 后交实验报告。 期中布置课程设计。
3. 积极回答课堂提问。
4. 成绩评定标准：
平时成绩：占30%，包括学习纪律、作业、实验、课程设计
实验六：索引的创建与操作
（2学时）
实验七：事务处理与锁的应用
（2学时）
实验八：T-SQL程序设计
（2学时）
实验九：存储过程的应用
（2学时）
实验十：数据完整性与触发器的应用
（2学时）
实验十一：自定义函数的应用
（2学时）
课程设计
题目 :
管理信息系统（学生成绩管理系统或其它)
要求学生达到的目标: 会对一个小型数据库管理系统进行数据层的分析和 设计，使得能够以SQL Server作为后台，以Delphi 或其他开发工具做前台开发出一个管理信息系统。 文档清晰、完整
文件柜
图书馆
SQL Server 简介
• SQL Server 2005是Microsoft公司2005年推出的高性
能的基于C/S （ Client/Server ，客户机/服务器）模
式的大型分布式关系型数据库管理系统.
• 有效的管理数据库中的数据.
• 是电子商务、数据仓库和数据解决方案等应用中的重要 核心。
要学习什么内容？
四大编程数据库对象
– 索引 – 视图 – 存储过程 – 触发器
高级应用－数据库的系统管理 程序语言－SQL的使用
本课程教学目标
理解数据库系统的概念及基本原理 熟练运用SQL Server的图形界面进行数据库的基本操作 掌握SQL Server下的SQL语言运用及T-SQL程序设计 熟练掌握存储过程和触发器的使用 了解SQL Server下数据挖掘技术的应用 联系其他程序语言课程，实现综合应用。能够设计出一 个管理信息系统。
数据库系统原理与应用第一章PPT课件
11.08.2020
11
信息系统建设的复杂性
• 技术手段复杂 • 内容复杂，目标多样 • 投资密度大，效益难以计算 • 环境复杂多变
11.08.2020
12
早期开发方法的不足
• 技术方面 • 通信误解 • 开发方法 • 管理方面 • 其它
目标含糊
技术人员与管理人员沟通困难
步骤混乱
缺乏管理控制
领导重视不足 业务人员支持不够 部门协调困难
11.08.2020
4
1.1 数据库技术概述
• 1.1.2数据库系统的作用
数据库
数据库系统
数据库管理系统 1、管理大量的数据
2、数据库定义功能
3、数据查询功能
4、控制多用户的访问
11.08.2020
5
1.1 数据库技术概述
• 1.1.3常见的数据库系统 • Oracle数据库系统 Oracle数据库系统目前
人类社会的三大资源 作为信息技术主要支柱之一的数据库 技术在社会各个领域中得到了广泛的应用。
11.08.2020
3
1.1 数据库技术概述
• 1.1.1数据库系统应用实例
• 一、航空售票系统 • 二、银行业务系统 • 三、超市销售业务系统 • 四、企业管理信息系统 • 五、教学管理系统 • 六、图书馆管理系统
一个系统设计成层次化的程序模块结构。这 些模块相对独立，功能单一。 • 结构化系统分析
在调查、分析系统逻辑功能的基础上， 用数据流程图等工具把系统功能描述清楚。
11.08.2020
16
结构化生命周期法
11.08.2020
17
结构化方法的基本思想
• 结构化方法的基本原则
–面向用户的观点 –严格区分工作阶段，每个阶段有明确的任务和应得的
数据库原理及应用ppt课件
数据库恢复：计算机系统的硬件故障，软件故障，操作
员的操作错误或者故意破坏导致数据库丢失或破坏时，
由DBMS提供的功能让数据库恢复到正确状态。
31
1.2 数据模型
模型是所研究的系统、过程、事物或概念的一种表达形式，也可指根 据实验、图样放大或缩小而制作的样品，一般用于展览或实验或铸造 机器零件等用的模子。 数据（data）是描述事物的符号记录。模型（Model)是现实世界的抽象。 数据模型就是对现实世界数据特征的抽象，是现实世界的模拟描述或 表示。数据模型应满足的三个要求：
35
1.2.3 概念模型（信息模型）
概念 从用户的角度出发，将具体的现实世界抽象为一
个具有某种信息结构的信息世界，这种信息结构只 反映现实世界，与具体的DMBS无关。 作用
对信息世界进行建模，是现实世界到信息世界 的第一层抽象，是用户和数据库设计者进行交流 的语言。最后将概念模型转换为计算机上某一 DBMS支持的数据模型，建立数据库。
符号记录，如:数字、文字、图形、图像、声 音等，数据与其语义是不可分的。
如学生档案中的学生记录(李明,男,1972, 江苏,计算机系,1990)
9
四个基本概念
数据库(Database，DB) ： 是长期储存在计算机内、有组织的、可共享
的大量数据集合。其特征是： 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。
学生学籍记录
日期 学校 学历 名
奖惩情况记录
家庭成员记录
日期
奖惩条 目
姓名
与本人 详细情 关系 况
学生选课记录
学号 课程 学期 成绩 号
课程记录 课程号 课程名称
28
《数据库系统原理及应用》讲稿2PPT课件
10
11
（3）在“SQL Server 组件更新”页上，安 装程序将安装 SQL Server 2005 的必需软 件。若要开始执行组件更新，请单击“安 装”。更新完成之后若要继续，请单击 “完成”。
12
13
（4）在 SQL Server 安装向导的“欢迎”页 上，单击“下一步”以继续安装。
22
23
（9）在“服务帐户”页上，为 SQL Server 服务帐户指定用户名、密码和域名。
24
25
（10）在“身份验证模式”页上，选择要用 于 SQL Server 安装的身份验证模式。如果 可能，请使用 Windows 身份验证。若要继 续安装，请L Server 功能和组件 的摘要。若要继续安装，请单击“安装”。
48
•在上述结构中,SELECT子句用于指定输出的 字段。 •INTO子句用于将查询结果存于新的二维表 中。 •FROM 用于指定数据的来源。 •WHERE子句用于指定单条记录的选择条件。 •在这些子句中,SELECT和FROM子句是必需 的,其他子句都是可选的。
49
•注意：SELECT 子句中的星号*表示选择了 关系的全部属性。
36
•文档窗口是 Management Studio 中的最大 部分。 •默认情况下，将显示已与当前计算机上的数 据库引擎实例连接的“摘要”页。
37
38
39
40
② 连接查询编辑器
•Management Studio 是一个集成开发环境， 用于编写 T-SQL和SQLCMD命令等。
41
查询编辑器的使用： （1）在 Management Studio 工具栏上，单击 “数据库引擎查询”按钮，以打开查询编辑器。
• SQL Server近年来不断更新版本， SQL Server 2005是微软最新版数据库软件，它 被微软视为跃上企业数据库舞台的代表作 品。
11
（3）在“SQL Server 组件更新”页上，安 装程序将安装 SQL Server 2005 的必需软 件。若要开始执行组件更新，请单击“安 装”。更新完成之后若要继续，请单击 “完成”。
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（4）在 SQL Server 安装向导的“欢迎”页 上，单击“下一步”以继续安装。
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23
（9）在“服务帐户”页上，为 SQL Server 服务帐户指定用户名、密码和域名。
24
25
（10）在“身份验证模式”页上，选择要用 于 SQL Server 安装的身份验证模式。如果 可能，请使用 Windows 身份验证。若要继 续安装，请L Server 功能和组件 的摘要。若要继续安装，请单击“安装”。
48
•在上述结构中,SELECT子句用于指定输出的 字段。 •INTO子句用于将查询结果存于新的二维表 中。 •FROM 用于指定数据的来源。 •WHERE子句用于指定单条记录的选择条件。 •在这些子句中,SELECT和FROM子句是必需 的,其他子句都是可选的。
49
•注意：SELECT 子句中的星号*表示选择了 关系的全部属性。
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•文档窗口是 Management Studio 中的最大 部分。 •默认情况下，将显示已与当前计算机上的数 据库引擎实例连接的“摘要”页。
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② 连接查询编辑器
•Management Studio 是一个集成开发环境， 用于编写 T-SQL和SQLCMD命令等。
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查询编辑器的使用： （1）在 Management Studio 工具栏上，单击 “数据库引擎查询”按钮，以打开查询编辑器。
• SQL Server近年来不断更新版本， SQL Server 2005是微软最新版数据库软件，它 被微软视为跃上企业数据库舞台的代表作 品。
数据库原理及应用PPT课件
实践案例三
总结词
综合性强的案例
详细描述
企业资源计划系统（ERP）的数据库应用是一个综合性强的案例，它涵盖了企业的各个业务领域，如财务、人力 资源、供应链等。这个案例可以帮助学习者理解如何将数据库应用于企业的实际业务中，提高企业的运营效率。
THANKS
感谢观看
大数据处理
02
需要使用特定的技术和工具来处理大数据，包括分布式计算、
流处理、数据挖掘等技术。
大数据与数据库关系
03
大数据需要数据库来存储和管理，同时数据库技术也在不断发
展以适应大数据处理的需求。
NoSQL数据库
NoSQL定义
NoSQL是指非关系型数据库，它 们不遵循传统的关系型数据库的 规范，而是采用其他数据结构和
系统测试
对开发完成的系统进行测试， 确保各项功能正常运行。
需求分析
明确系统需求，收集和分析用 户需求，确定系统目标和功能。
系统开发
依据系统设计，编写代码实现 各项功能。
系统部署与维护
将系统部署到实际运行环境中， 并进行持续的维护和升级。
数据库应用系统的设计
数据库结构设计
根据系统需求，设计合 理的数据库表结构、字
关系型数据库的特点
关系型数据库的优点
易用性、可靠性和可用性高、可维护 性强等。
数据结构化、数据冗余小、数据独立 性强、数据共享性好等。
数据库设计
数据库设计的基本步骤
需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实施和 维护。
数据库设计的基本原则
满足用户需求、保持数据一致性、保证数据安全性、优化数 据库性能等。
访问控制
根据用户的角色和权限，限制 其对数据库中不同数据和功能 的访问。
数据库原理及应用课件.ppt
（4）象集Zx
给定一个关系R（X，Z），X和Z为属性组。 当t[X]=x时，x在R中的象集（Images Set）为：
Zx={t[Z]|t R，t[X]=x} 它表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量的集合
《数据库原理及应用》课件第二章
专门的关系运算(续)
象集举例
x1在R中的象集 Zx1 ={Z1，Z2，Z3}，
《数据库原理及应用》课件第二章
专门的关系运算(续)
（3） tr ts R为n目关系，S为m目关系。 tr R，tsS， tr ts称为元组的连接。 tr ts是一个n + m列的元组，前n个分量为R中的一个 n元组，后m个分量为S中的一个m元组。
《数据库原理及应用》课件第二章
专门的关系运算(续)
《数据库原理及应用》课件第二章
差(续)
《数据库原理及应用》课件第二章
3. 交（Intersection）
R和S
具有相同的目n 相应的属性取自同一个域
R∩S
仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成 R∩S = { t|t R∧t S } R∩S = R –(R-S）
《数据库原理及应用》课件第二章
Student
学号 Sno
200215121
姓名 Sname
李勇
性别 Ssex
男
年龄 Sage
20
所在系 Sdept
CS
200215122
刘晨
女
19
IS
200215123
王敏
女
18
MA
200215125
张立
男 (a)
19
IS
《数据库原理及应用》课件第二章
给定一个关系R（X，Z），X和Z为属性组。 当t[X]=x时，x在R中的象集（Images Set）为：
Zx={t[Z]|t R，t[X]=x} 它表示R中属性组X上值为x的诸元组在Z上分量的集合
《数据库原理及应用》课件第二章
专门的关系运算(续)
象集举例
x1在R中的象集 Zx1 ={Z1，Z2，Z3}，
《数据库原理及应用》课件第二章
专门的关系运算(续)
（3） tr ts R为n目关系，S为m目关系。 tr R，tsS， tr ts称为元组的连接。 tr ts是一个n + m列的元组，前n个分量为R中的一个 n元组，后m个分量为S中的一个m元组。
《数据库原理及应用》课件第二章
专门的关系运算(续)
《数据库原理及应用》课件第二章
差(续)
《数据库原理及应用》课件第二章
3. 交（Intersection）
R和S
具有相同的目n 相应的属性取自同一个域
R∩S
仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成 R∩S = { t|t R∧t S } R∩S = R –(R-S）
《数据库原理及应用》课件第二章
Student
学号 Sno
200215121
姓名 Sname
李勇
性别 Ssex
男
年龄 Sage
20
所在系 Sdept
CS
200215122
刘晨
女
19
IS
200215123
王敏
女
18
MA
200215125
张立
男 (a)
19
IS
《数据库原理及应用》课件第二章
数据库系统原理及应用教程课件
数据库系统由多个组件组成，包括数 据库管理系统（DBMS）、数据库应 用程序、数据存储和检索工具等。这 些组件协同工作，共同完成数据的存 储、管理和检索任务。
02 数据库系统原理
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物或概念的数据表示。它 包括实体、实体间的关系以及实体的属性。
逻辑模型
分布式数据库系统的应用场景
分布式数据库系统广泛应用于金融、电信、电子商务等领域，能够支持 海量数据的存储、查询、分析和处理，提高数据处理效率和业务响应速 度。
云数于云计算技术的数据库服务，它将 数据库软件部署在云端，通过互联网提供数据存储、查询 和管理服务。
数据模型的一种，用于描述数据在数据库中的存储和组织方式。常 见的逻辑模型有层次模型、网状模型和关系模型。
物理模型
数据模型的一种，描述数据在存储介质上的存储方式和访问方法。
关系数据库
关系数据结构
由行和列组成的二维表，每一列有一个名称 ，称为字段或属性，每一行表示一个记录或 实例。
关系完整性约束
为了确保数据的准确性和一致性，对关系的约束条 件，包括实体完整性、参照完整性和用户定义的完 整性。
数据库系统的优化与维护
查询优化
通过索引、查询重写等方式提高查询效率。
系统监控
监控数据库系统的性能指标，及时发现和解 决问题。
存储优化
合理规划数据库的存储结构，提高数据读写 性能。
数据备份与恢复
定期备份数据，确保数据安全，并在必要时 恢复数据。
04 数据库系统安全与保护
数据库系统的安全问题
数据泄露
01
由于数据库中存储了大量敏感信息，一旦被非法访问或窃取，
可能导致严重后果。
《数据库原理与应用》PPT课件_OK
2021/8/31
CH9. 数据库安全性
2
教学要求
• 掌握
– 安全性的定义、安全性的级别、安全性措施 – 用户对数据库的数据访问权限 – SQL中的两种安全性机制 – 授权、权限转授与回收的概念
• 了解理解
– 利用视图和权限操作达到安全性的基本方法 – Oracle数据库的安全性措施
2021/8/31
的 • 数据库安全性 基本措施是存取控制。
• 数据库系统的安全保护措施是否有效是数据库系统主要的性能指标之一。
2021/8/31
CH9. 数据库安全性
5
计算机安全性
• 安全性问题不是DBS所独有的，所有计算机系统都有安全性问题。只是在DBS中， 大量数据集中存放，而且为许多最终用户直接共享，从而使安全性问题更为突出。
2021/8/31
CH9. 数据库安全性
18
用户标识与鉴别的方法
• 2. 用户标识自己的名字或身份的方法，很多种，多种方法可以并举，常用的方法： – ① 用一个用户名或者用户标识号来表明用户身份。系统内部记录有所有合法 用户的标识，系统鉴别此用户是否合法用户，若是，则可以进入下一步的核实； 若不是，则不能使用系统。 – ② 口令，为了进一步核实用户，系统常常要求用户输入口令。终端上输入的 口令不显示，系统核对口令以鉴别用户身份。口令简单易行，容易被人窃取。
2021/8/31
CH9. 数据库安全性
19
用户标识与鉴别的方法(续)
参见P289. – ③ 复杂口令。用户和系统预先约定好一个计算过程或函数，鉴别用户身份时， 系统提供一个随机数，用户计算输入，系统进行核对，进一步鉴定。 – ④ 指纹、声音、图像等。
• 用户标识和鉴定可以重复多次。
《数据库原理与应用》PPT课件
DBMS
DB
应用程序n
2020/11/22
第一章 关系数据库原理
1.3 E-R概念模型
★ 模型：数据的转换
现实世界
抽象 概念模型
信息世界
抽象 数据模型
机器世界
★ 概念模型： DBSA
用户 （有力工具） 交流语言（强语言表达能力，简单，清晰 ）
2020/11/22
★ 概念模型表示法： 实体—联系方法（Entity-Relationship Approach）
（8）主关键字或主码（Primary Key）：指定为关键字的 候选 关键字。
（9）主属性：包含在任何一个候选码中的属性称主属性。 （10）非主属性或非码属性（Non Primary Key）：不组
成码 的属性。
（11）外部2关020键/11/字22 或外码（Foreign Key）：不是该关系的 关 键字或只是关键字的一部分，但却是另一个
课程
2020/11/22
教师
m:n 学生
1:n
该联系命名为：授课。 该联系命名为：选课。 该联系命名为：指导。
第一章 关系数据库原理
（3）、在E-R图中规定：
实体名
实体属性
联系名
2020/11/22
第一章 关系数据库原理
（名 性
年
别
龄
籍
贯
专
业 课程号
时
地
间
点
学生 n
m
统、DBA、User(如下图)
硬件
操作系统 数据库管理系统 应用系统开发工具
数据库应用系统
数据库管理员
专业用户 最终用户
2020/11/22
图1-1 数据库系统层次示意图
《数据库系统原理及应用》课件01
1.系统分析人员、数据库设计人员 （核心人员）： 自始至终参与数据库设计 2. 用户和数据库管理员：主要参加需求分析和数据 库的运行维护 3.应用开发人员（程序员和操作员）：在系统实施 阶段参与进来，负责编制程序和准备软硬件环境
如果系统比较复杂，还应考虑是否需要使用数 据库设计工具，使用何种工具等。
7.1.1 数据库设计的特点
§数据库设计仅仅是软件开发过程中的一项 设计任务，它的一些开发步骤其实是和软件 的开发步骤相关联的。 §数据库设计与一般软件系统的设计、开发 和运行维护有许多相同之处。大型数据库设 计是涉及多学科的综合性技术，也是一项庞 大的软件开发工程。 §数据库设计也有自身的一些特点
第七章 数据库设计
第七章 数据库设计
§7.1 数据库设计概述 §7.2 需求分析 §7.3 概念结构设计 §7.4 逻辑结构设计 §7.5 数据库的物理设计 §7.6 数据库的实施和维护 §7.7 小结
引言
§数据库的建设规模、信息量大小和使用频度是衡 量一个国家信息化程度的重要指标之一。 §在信息资源开发、管理和服务的各种手段中，最 有效的手段是数据库技术。 §从小型的事务管理系统到大型复杂的信息系统都 用先进的数据库技术来保持数据库的整体性、完 整性和共享性。 §通常把使用数据库的各类信息系统都称为数据库 应用系统。 如：各种MIS,OA,GIS,e-Government,eCommerce等等
早期的数据库设计， 将数据库设计与应用 系统设计分离开，致 力于对数据模型和数 据库建模，忽视行为 设计对结构的影响。 应该强调在数据库设 计中把结构特性和行 为特性结合起来。
现实世界
数据分析 概念模型设计 逻辑数据库设计 物理数据库设计 子模式设计 建立数据 库
功能分析 功能模型 功能说明
如果系统比较复杂，还应考虑是否需要使用数 据库设计工具，使用何种工具等。
7.1.1 数据库设计的特点
§数据库设计仅仅是软件开发过程中的一项 设计任务，它的一些开发步骤其实是和软件 的开发步骤相关联的。 §数据库设计与一般软件系统的设计、开发 和运行维护有许多相同之处。大型数据库设 计是涉及多学科的综合性技术，也是一项庞 大的软件开发工程。 §数据库设计也有自身的一些特点
第七章 数据库设计
第七章 数据库设计
§7.1 数据库设计概述 §7.2 需求分析 §7.3 概念结构设计 §7.4 逻辑结构设计 §7.5 数据库的物理设计 §7.6 数据库的实施和维护 §7.7 小结
引言
§数据库的建设规模、信息量大小和使用频度是衡 量一个国家信息化程度的重要指标之一。 §在信息资源开发、管理和服务的各种手段中，最 有效的手段是数据库技术。 §从小型的事务管理系统到大型复杂的信息系统都 用先进的数据库技术来保持数据库的整体性、完 整性和共享性。 §通常把使用数据库的各类信息系统都称为数据库 应用系统。 如：各种MIS,OA,GIS,e-Government,eCommerce等等
早期的数据库设计， 将数据库设计与应用 系统设计分离开，致 力于对数据模型和数 据库建模，忽视行为 设计对结构的影响。 应该强调在数据库设 计中把结构特性和行 为特性结合起来。
现实世界
数据分析 概念模型设计 逻辑数据库设计 物理数据库设计 子模式设计 建立数据 库
功能分析 功能模型 功能说明
最新数据库基本原理和应用PPT课件
函数--数值型函数
函数 abs s q rt pow er cos m od c e il f lo o r
ro u n d
tru n c
功能 求绝对值函数 求平方根函数 求幂函数 求余弦三角函数 求除法余数 求大于等于某数的最小整数 求小于等于某数的最大整数
按指定精度对十进制数四舍五入
按指定精度截断十进制数
select * from (select rownum no ,id,name from student where rownum<=3)where no >=2;
where rownum>XXX不能输出结果，因为where 每次去select 时遇到不符合的就 直接删除，所以num一直不能满足条件。但是可以先将rownum搜出来后形成 一个虚表，再调用。
代码 AM、PM D DD MM Y 、Y Y 、Y Y Y 、Y Y Y Y RR DY DAY
代表的格式 上午、下午 数 字 表 示 的 星 期 (1～ 7) 数 字 表 示 月 中 的 日 期 (1～ 31) 两位数的月份 年份的后几位 解 决 Y2K 问 题 的 年 度 转 换 简写的星期名 全拼的星期名
用字符填充字符串左侧到指定长度
用字符填充字符串右侧到指定长度
在一个字符串中去除另一个字符串
用一个字符串替换另一个字符串中的子 字符串
实例 A s c ii( 'A ') C hr(65) lo w e r ( 'S Q L C o u r s e ') u p p e r('S Q L C o u rs e ') in itc a p ( 'S Q L c o u r s e ') c o n c a t('S Q L ', ' C o u rs e ') s u b s tr ( 'S tr in g ',1 ,3 ) le n g th ( 'W e llc o m ')
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5
3 2 4
记录的存储
数据库的数据按记录的形式加以组织，一 条记录描述数据库的一个实体。由多个字 段构成，每个字段描述实体的一个属性。 实体的属性有不同的域，记录的字段有不 同的类型，整形、浮点型、日期型等存储 空间不变，叫定长类型 变长字符串和文本，空间由实际的值决定， 称为变长类型 记录分为：定长记录、变长记录
记录的内部格式
定长记录内部结构
字段1 L1 字段2 L2 字段3 L3 字段4 L4 。。。 字段N LN
偏移0
偏移L1
L1+L2
变长记录内部结构
字段1 $ 字段2 $ 字段3 $ 字段4 $ 字段5 $
字段1
字段2
字段3
字段4
字段5
记录的块格式
块是内外存交互的单位，记录必须存储在 块中，一个块存放多条记录。块大小为B， 记录长度为R，每块中有B-f×R浪费。 若记录跨块存储，会导致多次磁盘I/O操作
磁盘臂调度算法
规划多个读写请求服务顺序来减少总移动 量，缩小读写磁盘的平均寻道时间。 电梯算法： 1.磁盘臂由里向外移动，完成读写请求 2.磁盘臂由外向里移动，完成读写请求 有固化在磁盘硬件中的驱动程序完成，该算 法是衡量磁盘生产厂商的实力标准之一。
数据预存和按块传输
额外消耗（寻道时间+旋转时间）固定，因 此读取少量的数据比读写大量的数据效率 大大降低。 数据预存技术：读取指定数据的同时也预 先读取与之相邻的一定范围内的数据，磁 盘读写的最小单位是块，按块传输。不同 文件系统的块的大小不固定，目前典型的 块1~8KB之间
数据库原理-第九课
1.数据库物理设计 2.系统维护与运行
1.数据库物理设计
物理设计任务：使逻辑结构在物理上得 到实现，建立性能良好（读写速度快，空 间利用率高等）的存储在介质上的数据库
1.选择存储结构 2.确定数据存放位置 3.存取路径
1.1选择存储结构
为保证数据的持久性，数据需要存储在磁 盘和磁带等永久性介质中。
缓冲区管理
DBMS在执行查询时，首先将数据读入内存， 由于磁盘和内存之间的访问速度相差5~6个 数量级，如果每次数据访问都读写磁盘， 必然使DBMS性能下降。而大量的数据暂存 在内存中，内存量有限。 为解决这类问题，DBMS在内存开辟专用空 间，称为缓冲区。
缓冲区
缓冲块 缓冲块
缓冲块 缓冲块
磁盘I/O的性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
读写数据通过读写头完成，过程：
1. 移动磁盘臂，直到读写头位于数据所在的 磁道正上方，具有寻道时间 2. 通过盘片旋转，使得读写头位于所读写数 据的正上方，具有旋转时间 3. 读写头读取或写入数据，具有传输时间
访问时间=寻道时间+旋转时间+传输时间
寻道时间 与读写头所移动的距离成正比，典 型值为几毫秒 旋转时间 是随机的，按照180度来计算，通 常需要5~10毫秒 传输时间 才是与数量量相关的，典型值为几 十M每秒
文件的组织方式
聚集文件
允许多个表中记录存储在一个文件中，插入记录方 便
Category_id Parent_category_id CS001 CS CS002 CS
CS004 CS
tag 编译原理 操作系统
数据库
CS003
CS
.NET MVC
2.DBMS设计
经过系统分析，概念—逻辑—物理设计后， 使用熟悉的设计语言。
磁盘位于三 级存储层次 的第二级， 相对容量较 大，速度适 中，是典型 存储介质
磁盘逻辑
逻辑上看，一个盘面被划分成很多个间距 很小的同心圆，叫做磁道 不同盘面上相同直径的磁道组成柱面 磁道划分成扇区（典型容量为512Byte）
扇区两种组织形式：每个磁道划分成相同 数目的扇区，数据密度不同；不同数量的 扇区，数据密度相同
查询需要访问某一记录，首先必须读入内 存，磁盘的访问速度与内存相差5~6个数量 级。 为提高性能，DBMS使用一部分内存缓存常 用数据，内存数量有限，要对其进行缓冲 区管理。
1.1.1介质分类
现代计算机体系结构 中，介质按照容量、 访问速度等技术指标 分成三部分
底部：容量大，价格 低，速度慢 顶部：速度快，价格 高，容量小
头结构 使用中的项
未使用的项
记录2
记录3 记录1
超长记录的跨块存储
为了提高磁盘空间的利用率，允许记录跨 块存储，块在物理上不连续，因此需要用 一个链表维护同记录的不同部分。
记录1 记录4B 记录5
记录2
记录3
记录4A
文件的组织方式
顺序文件
Category_i Parent_category_i tag d d CS001 CS 编译原理 CS002 CS 操作系统 CS004 CS 数据库 按顺序读取记录，效率高。同时进行二分查找， 性能上有很大的提高
缓冲块
缓冲块
缓冲块
缓冲块
磁盘块 磁盘块 磁盘块
磁盘块
磁盘块
缓冲区
缓冲块
空闲位 用一个位表示缓冲块是否空闲，每 个非空闲的缓冲块对应磁盘上的一个块， 空闲位可以写入新的数据 脏位 用一个位来表示缓冲块中内容是否曾 被修改，在被替换是需要写入磁盘，进行 持久性存储 PIN值 防止替换正在处理的块；指定某些 块常驻内存
缓冲区替换策略
缓冲区不足以容纳数据库中所有的数据， 在缓冲区满的状况下，需要将PIN值为0的 块替换出去。 如何选择被替换的块，将影响数据库运行 中进行磁盘I/O的频率 最广泛的替换策略是 最近最少使用（LRU） 替换策略
原理：系统未来对数据的访问由系统过去 的访问情况预知，过去很少被访问的数据 块，将来也不大可能被访问 SAMPLE：四个缓冲块，初始为0，依次访 问1 4 8 1 5 2 3 2 4，LRU后的情况如下
CACHE 内存
磁盘
磁带 光盘
不同介质在保持数据的持久性上不同 挥发性介质：内存等一级存储介质，只在 运行是保存数据，断电数据就消失。 持久性介质：磁盘、磁带等二、三级存储 介质，断电后还能保持数据的有效性
程序运行期间可以使用一级存储介质数据 数据库数据必须保存在二、三级存储介质
1.1.2.磁盘
1
5 2 5
5
3 2 4
记录的存储
数据库的数据按记录的形式加以组织，一 条记录描述数据库的一个实体。由多个字 段构成，每个字段描述实体的一个属性。 实体的属性有不同的域，记录的字段有不 同的类型，整形、浮点型、日期型等存储 空间不变，叫定长类型 变长字符串和文本，空间由实际的值决定， 称为变长类型 记录分为：定长记录、变长记录
记录的内部格式
定长记录内部结构
字段1 L1 字段2 L2 字段3 L3 字段4 L4 。。。 字段N LN
偏移0
偏移L1
L1+L2
变长记录内部结构
字段1 $ 字段2 $ 字段3 $ 字段4 $ 字段5 $
字段1
字段2
字段3
字段4
字段5
记录的块格式
块是内外存交互的单位，记录必须存储在 块中，一个块存放多条记录。块大小为B， 记录长度为R，每块中有B-f×R浪费。 若记录跨块存储，会导致多次磁盘I/O操作
磁盘臂调度算法
规划多个读写请求服务顺序来减少总移动 量，缩小读写磁盘的平均寻道时间。 电梯算法： 1.磁盘臂由里向外移动，完成读写请求 2.磁盘臂由外向里移动，完成读写请求 有固化在磁盘硬件中的驱动程序完成，该算 法是衡量磁盘生产厂商的实力标准之一。
数据预存和按块传输
额外消耗（寻道时间+旋转时间）固定，因 此读取少量的数据比读写大量的数据效率 大大降低。 数据预存技术：读取指定数据的同时也预 先读取与之相邻的一定范围内的数据，磁 盘读写的最小单位是块，按块传输。不同 文件系统的块的大小不固定，目前典型的 块1~8KB之间
数据库原理-第九课
1.数据库物理设计 2.系统维护与运行
1.数据库物理设计
物理设计任务：使逻辑结构在物理上得 到实现，建立性能良好（读写速度快，空 间利用率高等）的存储在介质上的数据库
1.选择存储结构 2.确定数据存放位置 3.存取路径
1.1选择存储结构
为保证数据的持久性，数据需要存储在磁 盘和磁带等永久性介质中。
缓冲区管理
DBMS在执行查询时，首先将数据读入内存， 由于磁盘和内存之间的访问速度相差5~6个 数量级，如果每次数据访问都读写磁盘， 必然使DBMS性能下降。而大量的数据暂存 在内存中，内存量有限。 为解决这类问题，DBMS在内存开辟专用空 间，称为缓冲区。
缓冲区
缓冲块 缓冲块
缓冲块 缓冲块
磁盘I/O的性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
读写数据通过读写头完成，过程：
1. 移动磁盘臂，直到读写头位于数据所在的 磁道正上方，具有寻道时间 2. 通过盘片旋转，使得读写头位于所读写数 据的正上方，具有旋转时间 3. 读写头读取或写入数据，具有传输时间
访问时间=寻道时间+旋转时间+传输时间
寻道时间 与读写头所移动的距离成正比，典 型值为几毫秒 旋转时间 是随机的，按照180度来计算，通 常需要5~10毫秒 传输时间 才是与数量量相关的，典型值为几 十M每秒
文件的组织方式
聚集文件
允许多个表中记录存储在一个文件中，插入记录方 便
Category_id Parent_category_id CS001 CS CS002 CS
CS004 CS
tag 编译原理 操作系统
数据库
CS003
CS
.NET MVC
2.DBMS设计
经过系统分析，概念—逻辑—物理设计后， 使用熟悉的设计语言。
磁盘位于三 级存储层次 的第二级， 相对容量较 大，速度适 中，是典型 存储介质
磁盘逻辑
逻辑上看，一个盘面被划分成很多个间距 很小的同心圆，叫做磁道 不同盘面上相同直径的磁道组成柱面 磁道划分成扇区（典型容量为512Byte）
扇区两种组织形式：每个磁道划分成相同 数目的扇区，数据密度不同；不同数量的 扇区，数据密度相同
查询需要访问某一记录，首先必须读入内 存，磁盘的访问速度与内存相差5~6个数量 级。 为提高性能，DBMS使用一部分内存缓存常 用数据，内存数量有限，要对其进行缓冲 区管理。
1.1.1介质分类
现代计算机体系结构 中，介质按照容量、 访问速度等技术指标 分成三部分
底部：容量大，价格 低，速度慢 顶部：速度快，价格 高，容量小
头结构 使用中的项
未使用的项
记录2
记录3 记录1
超长记录的跨块存储
为了提高磁盘空间的利用率，允许记录跨 块存储，块在物理上不连续，因此需要用 一个链表维护同记录的不同部分。
记录1 记录4B 记录5
记录2
记录3
记录4A
文件的组织方式
顺序文件
Category_i Parent_category_i tag d d CS001 CS 编译原理 CS002 CS 操作系统 CS004 CS 数据库 按顺序读取记录，效率高。同时进行二分查找， 性能上有很大的提高
缓冲块
缓冲块
缓冲块
缓冲块
磁盘块 磁盘块 磁盘块
磁盘块
磁盘块
缓冲区
缓冲块
空闲位 用一个位表示缓冲块是否空闲，每 个非空闲的缓冲块对应磁盘上的一个块， 空闲位可以写入新的数据 脏位 用一个位来表示缓冲块中内容是否曾 被修改，在被替换是需要写入磁盘，进行 持久性存储 PIN值 防止替换正在处理的块；指定某些 块常驻内存
缓冲区替换策略
缓冲区不足以容纳数据库中所有的数据， 在缓冲区满的状况下，需要将PIN值为0的 块替换出去。 如何选择被替换的块，将影响数据库运行 中进行磁盘I/O的频率 最广泛的替换策略是 最近最少使用（LRU） 替换策略
原理：系统未来对数据的访问由系统过去 的访问情况预知，过去很少被访问的数据 块，将来也不大可能被访问 SAMPLE：四个缓冲块，初始为0，依次访 问1 4 8 1 5 2 3 2 4，LRU后的情况如下
CACHE 内存
磁盘
磁带 光盘
不同介质在保持数据的持久性上不同 挥发性介质：内存等一级存储介质，只在 运行是保存数据，断电数据就消失。 持久性介质：磁盘、磁带等二、三级存储 介质，断电后还能保持数据的有效性
程序运行期间可以使用一级存储介质数据 数据库数据必须保存在二、三级存储介质
1.1.2.磁盘