第1章 数据库基础

1.2 数据管理技术的发展
1.2.3 文件系统阶段 50年代后期到60年代中期，出现了磁盘等直接存取数 据的存储设备。计算机开始应用于以加工数据为主的事务处 理阶段。这种基于计算机的数据处理系统也就从此迅速发展 起来。这种数据处理系统是把计算机中的数据组织成相互独 立的数据文件，系统可以按照文件的名称对其进行访问，对 文件中的记录进行存取，并可以实现对文件的修改、插入和 删除，这就是文件系统。 文件系统实现了记录内的结构化，即给出了记录内各种 数据间的关系。但是，文件从整体来看却是无结构的。其数 据面向特定的应用程序，因此数据共享性、独立性差，且冗 余度大，管理和维护的代价也很大。
1.2 数据管理技术的发展
1.2.5 分布式数据库系统
分布式数据库系统是一个逻辑上统一、地域上分散的数据集合，是 计算机网络环境中各个局部数据库的逻辑集合，同时受分布式数据库管 理系统的控制和管理。 分布式数据库系统是在集中式数据库系统的基础上发展起来的，是 计算机技术和网络技术结合的产物。 分布式数据库系统可分为物理上分 布、逻辑上集中的分布式数据库结构和物理上分布、逻辑上分布的分布 式数据库结构两种。目前使用最多的是第二种结构的客户/服务器（C/S） 系统结构。 分布式数据库系统适合于单位分散的部门，允许各个部门将其常用 的数据存储在本地，实施就地存放本地使用，从而提高响应速度，如银 行业务、飞机订票、火车订票等，分布式数据库具有以下几个特点： 1. 数据独立性与位置透明性 2. 集中和节点自治相结合 3. 一致性和和可恢复性 4. 复制透明性 5. 易于扩展性
1.3.4 层次模型 层次模型（Hierarchical Model）是数据库系统中最早 采用的数据模型，它是通过从属关系结构表示数据间的联系， 层次模型是有向“树”结构。
按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库 系统。IMS(Information Management System)是其典型代 表。
转化为层次数据结构。
1.3 数据模型
1.3.6 关系模型 关系模型（Relational Model）是用一组二维表来表示数据和数据 之间的联系。每一张二维表组成一个关系，一个关系有一个关系名。
关系结构简单、直观，在数据库技术中，将支持关系模型的数据库 管理系统称为关系型数据库，目前关系型数据库在数据库管理领域占主 导地位。 微软公司的Microsoft Access和MS-SQL Server， Sybase 公司的 Sybase,甲骨文公司的Oracle以及IBM公司的DB2。其中，Microsoft Access是一个中小型数据库管理系统，适用于一般的中小企业；MSSQL Server、Sybase和Oracle基本属于大中型的数据库管理系统；而 DB2则属于大型的数据库管理系统，并且对计算机硬件有很高和专门的 要求。
数据库基础与应用
第1章 数据库基础
教学内容
这一章我们将学习到下面的知识
1 3 2 3 4 5
数据库系统的基本概念
数据管理技术的发展
数据模型
关系数据库基础 数据库设计基础
数据库与我们生活的联系
校园里， 在食堂用餐 在图书馆借阅图书 在机房上网等活动 都可以通过校园卡实现身份识别、收费及管理 等功能，这些给我们的生活提供便利服务的功能都 是通过数据库系统实现的。
1.3 数据模型
4. 实体之间的联系（实体之间的联系可归结为三种 ） （1）一对一(one to one) （2）一对多(one to many)或多对一(many to one) （3）多对多(many to many)联系
1.3 数据模型
1.3.3 E-R模型
P．P．s．Chen提出的实体-联系方法(Entity-Relationship Approach)，也称为E-R模型。 E-R图的基本图素包括实体、属性、联系和连线四种基本图素
1.3.2 信息世界中的基本概念 1.实体 实体是具有相同属性描述的对象(人、地点、事物) 的集合。实体是现实世界中客观存在的、能相互区 别的任何事物，实体可以是实际的事物，也可以是 实际的事件。例如学生、教师、课本等是实际事物， 而授课、借阅图书等则是实际的事件。
1.3 数据模型
2.属性与域 一个实体往往可以有若干个属性。每个属性可以有值， 如梁西川出生日期取值为“1990-12-1”，史晓庆的政治面貌 是“中共党员”，一个属性的取值范围称为该属性的值域。 在学生表表1-2中，每一行表示一个实体，这个实体可以 用一组属性值表示。比如：(20100102, 梁西川, 男, 199012-1, 群众, 201001)
数据库与我们生活的联系
当我们 在QQ上聊天 在微博上留言 网上购物 ATM机上存取款 在超市购物付款时 都在享受着数据库系统的服务。
1.1 数据库系统的基本概念
1.1.1 信息和数据
信息是对事物的状态、运动方式和特征的描 述，反映的是客观系统中某一事物的属性或表现 形式。 数据是一种物理符号的序列，用于记录事物 的情况，是对客观事物及其属性进行的描述。数 据常指信息的载体，把信息进行转化以便于保存 和处理。
数据管理技术已经历了三个阶段： 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
1.2 数据管理技术的发展
1.2.1 数据处理 数据处理是指对各种数据进行收集、存储、加工、变换、 检索和传播的一系列活动的总和。 数据处理的工作分为以下3个方面。 1. 数据收集。它的主要任务是收集信息，将信息用数据 表示并按类别组织保存。数据管理的目的是快速、准确地提 供必要的、可能被使用和处理的数据。 2. 数据加工。它的主要任务是对数据进行变换、抽取和 运算。通过数据加工得到更加有用的数据，以指导或控制人 的行为或事务的变化趋势。 3. 数据传播。通过数据传播，信息在空间或时间上以各 种形式传递。在数据传播过程中，数据的结构性质和内容不 发生改变。数据传播会使更多的人得到信息，并且更加理解 信息的意义，从而使信息的作用充分发挥出来。
1.4 关系数据库基础
1.4.1 关系性质与特点
1．基本概念
关系 (Relation) 一个关系就是一张二维表。 格式为：关系名(属性名1,属性名2，…，属性名n) 元组 (Tuple) 二维表中水平方向的行称为元组。 属性 (Attribute) 二维表中垂直方向的列称为属性。 域 (Domain) 属性的取值范围。 主键 (Primary Key) 表中的某个属性或某些属性的集合，能唯一确定一个元组。 外键 (Foreign Key) 外键是一个表中的一个属性或属性组，它们在其他表中作为主键而存在。一个表中的外键 被认为是对另外一个表中主键的引用。
1.2 数据管理技术的发展
1.2.6 并行数据库系统 并行数据库系统（Parallel Database System） 是新一代高性能的数据库系统，从90年代至今，随 着处理器、存储、网络等相关基础技术的发展，并 行数据库技术的研究重点在数据操作的时间并行性 和空间并行性上。并行数据库系统具有如下特点： 1. 高性能 2. 高可用性 3. 可扩充性
1.1 数据库系统的基本概念
1.1.2 数据库 数据库(Database，简称DB)可以理解为 “存放数据的仓库”，只不过这个仓库是计算机 的存储设备。数据库（Database）是按照数据 结构来组织、存储和管理数据的仓库。 1.1.3 数据库管理系统 数据库管理系统(Database Management System，简称DBMS)是一种用于管理数据库的 计算机系统软件。
1.3 数据模型
【例1-1】 学生实体具有学号、姓名、性别、出 生日期、政治面貌和班级编号属性，用E-R图元素 表示学生实体及属性。
1.3 数据模型
【例1-2】 用E-R图表示学生成绩管理系统中学 生与课程的联系。
1.3 数据模型
【例1-3】 用E-R图表示网上购物系统中顾客与 商品的联系。
1.3 数据模型
1.3 数据模型
3.实体型与实体集 实体型(Entity Type)与)实体集(Entity Set) 具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质。 用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体， 称为实体型。例如，学生(学号，姓名，性别，出生 日期，政治面貌，班级编号)就是一个实体型。 同型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就 是一个实体集。
1.3 数据模型
1.3.1 数据模型的基本概念 数据库中的数据模型可以将复杂的现实世界要求 反映到计算机数据库中的物理世界 。 数据是现实世界符号的抽象，而数据模型(data model)则是数据特征的抽象 。 数据模型所描述的内容有三个部分，它们是 数据结构 数据操作 数据约束
1.3 数据模型
1.1 数据库系统的基本概念
“一名女大学生”，这种描述是一般意义的信息。 “一名女大学生”，为了在计算机中存储和处理这 个对象，必须提取她的属性和特征，根据需要，往往 只提取部分必要的特征，可以从“姓名、性别、出生 日期、政治面貌、班级编号、照片”等属性来加以描 述。 具体形式如：
（史晓庆，女，1991-4-3，中共党员，201001，登记照）
1.3 数据பைடு நூலகம்型
1.3.5 网状模型
网状模型（Network Model）是层次模型的扩展，是一种更具有普 遍性的结构，它表示多个从属关系的层次结构，呈现一种交叉关系的网 络结构，网状模型是有向“图”结构。
按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统，其典 型代表是DBTG(DataBase Task Group)。用数学方法可将网状数据结构
1.2 数据管理技术的发展
1.2.4 数据库系统阶段
60年代后期，计算机性能得到提高，更重要的是出现了大容量磁盘，存储 容量大大增加。为解决数据的独立性问题，实现数据的统一管理，达到数据共 享的目的，数据库技术得到了极大的发展。数据库的特点是数据不再只针对某 一特定应用，而是面向全组织，具有整体的结构性，共享性高，冗余度小，具 有一定的程序与数据间的独立性，并且实现了对数据进行统一的控制。 1．数据结构化 数据结构化是数据库系统与文件系统的根本区别。数据结构不仅描述数据本 身的特点，而且描述数据之间的联系。这样数据不再面向特定的某个或多个应 用，而是面向整个应用系统。数据冗余明显减少，实现了数据共享。 2. 数据共享性高 数据可以被多个用户、多个应用共享使用。 使得数据系统弹性大，易于扩充，可以适应各种用户的要求。可以取整体数 据的各种子集用于不同的应用系统。 3. 数据独立性高 在物理结构改变时，尽量不影响整体逻辑结构、用户的逻辑结构以及应用程 序，这就是物理数据独立性。在整体逻辑结构改变时，尽量不影响用户的逻辑 以及应用程序，这是逻辑数据独立性。而应用程序发生变化，也无需修改数据 的物理结构。