武汉大学《高级数据库技术》课件第1章 数据库系统原理编程与设计
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数据库系统原理与应用第一章PPT课件
数据库系统原理及应用
第一章 数据库系统概论
• 1.1 数据库技术概述 信息的处理技术和信息的利用能力成
为衡量一个单位和国家社会经济发展和科 学进步水平的重要标志
信息、物质、能源
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。
05.11.2020
2
1.1 数据库技术概述
05.11.2020
10
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
05.ห้องสมุดไป่ตู้1.2020
11
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
05.11.2020
13
结构化方法的基本思想
• 结构化程序设计
–基本思想是：不用或尽量少用GOTO语句，一切程 序都用图示的三种结构方式来构成。
动作A 动作B
是 条件 否 动作A 动作B
否 条件
是
动作A
动作A
条件 否 是
顺序结构 05.11.2020
分支结构 14
循环结构
结构化方法的基本思想
• 结构化系统设计方法的产生 把模块化思想引入到系统设计中来，将
后果：使建设单位背上沉重包袱；人们为信息 系统建设的效率和成功率担忧。
05.11.2020
9
信息系统建设的复杂性
原因：
信息系统的多学科性、综合性
它的发展必定有一个较长的过程，需各学科 的成熟，技术人员、管理人员的知识需要拓宽， 人们对信息系统建设过程的认识需要在实践中提 高。
第一章 数据库系统概论
• 1.1 数据库技术概述 信息的处理技术和信息的利用能力成
为衡量一个单位和国家社会经济发展和科 学进步水平的重要标志
信息、物质、能源
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。
05.11.2020
2
1.1 数据库技术概述
05.11.2020
10
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
05.ห้องสมุดไป่ตู้1.2020
11
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
05.11.2020
13
结构化方法的基本思想
• 结构化程序设计
–基本思想是：不用或尽量少用GOTO语句，一切程 序都用图示的三种结构方式来构成。
动作A 动作B
是 条件 否 动作A 动作B
否 条件
是
动作A
动作A
条件 否 是
顺序结构 05.11.2020
分支结构 14
循环结构
结构化方法的基本思想
• 结构化系统设计方法的产生 把模块化思想引入到系统设计中来，将
后果：使建设单位背上沉重包袱；人们为信息 系统建设的效率和成功率担忧。
05.11.2020
9
信息系统建设的复杂性
原因：
信息系统的多学科性、综合性
它的发展必定有一个较长的过程，需各学科 的成熟，技术人员、管理人员的知识需要拓宽， 人们对信息系统建设过程的认识需要在实践中提 高。
数据库第章ppt课件
数
数据库
据
管理系统
库
应用程序n
2020/4/28
图1.1 数据库系统阶段
10
1.2 数据模型
1.2.1 数据模型的组成要素 1. 数据结构 （静态特性） 2. 数据操作（动态特性）
3. 数据的约束条件
2020/4/28
11
二、 信息世界中的基本概念
1. 实体（Entity） 2. 属性(Attributes) 3. 实体型（Entity Type） 4. 实体集(Entity Set) 5. 键（Key） 6. 域（Domain） 7. 联系（Relationship）
实体-联系模型也称为E-R图 （1）实体集: （2）属性: （3）联系集:
2020/4/28
17
课程、学生和已开课程的联系的
E-R模型
课程号 课程名
法使用数据造成数据的泄露和破坏，保证数据 的安全和机密；
例如，系统提供口令检查或其他手段来验证用户身 份，防止非法用户使用系统；也可以对数据的存取
权限进行限制，只有通过检查后才能执行相应的操 作。
2020/4/28
8
（2）数据的完整性(integrity)控制：系统通过设 置一些完整性规则以确保数据的正确性、有效 性和相容性。
三、数据库系统（Database System，简称DBS）
数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构
成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、
应用系统、数据库管理员和用户构成。
2020/4/28
5
数据库系统管理数据的特点如下：
1. 数据共享性高、冗余少
这是数据库系统阶段的最大改进，数据不再面 向某个应用程序而是面向整个系统，当前所有 用户可同时存取库中的数据。
数据库武大版1章绪论2ppt课件
20
1.2 数据模型
1.2.1 概念模型 1.2.2 数据模型的组成要素 1.2.3 最常用的数据模型 1.2.4 层次模型 1.2.5 网状模型 1.2.6 关系模型
21
1.2.6 关系模型
1. 关系数据模型的数据结构 2. 关系数据模型的操纵 3. 关系数据模型的完整性约束 4. 关系数据模型的存储结构 5. 关系数据模型的优缺点 6. 典型的关系数据库系统
22
关系模型
最重要的一种数据模型。也是目前主要 采用的数据模型
1970年由美国IBM公司San Jose研究室的 研究员E.F.Codd提出
本课程的重点
23
关系模型的基本概念 关系模型Relational Model，主要特征是
用二维表格表达实体集。 与前两种模型相比，数据结构简单，容
“型” 和“值” 的概念
型（Type）
对某一类数据的结构和属性的说明
值（Value）
是型的一个具体赋值 例如：学生记录 记录型：
（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 该记录型的一个记录值：
（900201，李明，男，计算机，22，江苏）
43
数据库系统模式的概念（续）
模式（Schema） 数据库逻辑结构和特征的描述 是型的描述 反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的
3
1.2.5 网状模型
1. 网状数据模型的数据结构 2. 网状数据模型的数据操纵 3. 网状数据模型的完整性约束 4. 网状数据模型的存储结构 5. 网状数据模型的优缺点 6. 典型的网状数据库系统
4
1.网状数据模型的数据结构
网状模型
满足下面两个条件的基本层次联系的集合为 网状模型。
1.2 数据模型
1.2.1 概念模型 1.2.2 数据模型的组成要素 1.2.3 最常用的数据模型 1.2.4 层次模型 1.2.5 网状模型 1.2.6 关系模型
21
1.2.6 关系模型
1. 关系数据模型的数据结构 2. 关系数据模型的操纵 3. 关系数据模型的完整性约束 4. 关系数据模型的存储结构 5. 关系数据模型的优缺点 6. 典型的关系数据库系统
22
关系模型
最重要的一种数据模型。也是目前主要 采用的数据模型
1970年由美国IBM公司San Jose研究室的 研究员E.F.Codd提出
本课程的重点
23
关系模型的基本概念 关系模型Relational Model，主要特征是
用二维表格表达实体集。 与前两种模型相比，数据结构简单，容
“型” 和“值” 的概念
型（Type）
对某一类数据的结构和属性的说明
值（Value）
是型的一个具体赋值 例如：学生记录 记录型：
（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯） 该记录型的一个记录值：
（900201，李明，男，计算机，22，江苏）
43
数据库系统模式的概念（续）
模式（Schema） 数据库逻辑结构和特征的描述 是型的描述 反映的是数据的结构及其联系 模式是相对稳定的
3
1.2.5 网状模型
1. 网状数据模型的数据结构 2. 网状数据模型的数据操纵 3. 网状数据模型的完整性约束 4. 网状数据模型的存储结构 5. 网状数据模型的优缺点 6. 典型的网状数据库系统
4
1.网状数据模型的数据结构
网状模型
满足下面两个条件的基本层次联系的集合为 网状模型。
高级数据库系统-讲义
MASTER系统数据库
•
master数据库包含系统目录，在master数据 库中的所有表都是系统表。Master数据库从整 体上控制着用户数据库和SQL SERVER的操作。 它保留着用户帐号(syslogins),远程用户帐号 (sysremotelogins)，本服务器可与之相连的远程 服务器(sysservers),正在运行的进程(sysprocess)， 可设置的环境变量(sysconfigures)，系统错误信 息(sysmessages)。在SQL SERVER上的数据库 (sys database)以及给每个数据库分配的存储空 间(sysusages)等。
•
•
•
客户/服务器技术简介
• 一个客户/服务器系统包括三种独立的技术，它们集合在一起提供一种存 储和存取数据的方法。首先，是存储和操作数据的软件，称为数据库或 数据库管理系统(DBMS)。其次，是运行DBMS和用户应用程序所需的硬 件和操作系统软件，这种硬件和软件的组合通常称为平台。最后是使得 所有的客户能与服务器通讯的网络技术。 一个数据库系统通常由两部分组成：数据库管理系统（DBMS）和数据 库应用程序。前者是组织和维护各种信息的程序，后者是一个允许我们 检索、更新DBMS中数据的程序。 客户/服务器体系结构通过将数据库管理系统和数据应用程序分开而增强 了数据库的处理能力，应用程序可以在一台或多台用户工作站（通常是 PC机）上运行，并与一个或多个运行在网络中的其他计算机的数据库管 理系统通讯，虽然它们可能比较复杂，但这种客户/服务器数据库系统能 比较好地利QL SERVER系统数据库 •
SYBASE SQL SERVER安装时自动安装了四 个数据库，MASTER数据库(MASTER)、模板 数据库(MODEL)和临时数据库(TEMPDB)这三 个数据库我们称为系统数据库。在Sybase SQL SERVER SYSTEM 10以后的版本添加了一个叫 做SYBSYSTEMPROCS新的系统数据库，它用 来存储系统过程。在SYSTEM 10之前系统存储 过程被安装在MASTER数据库中。
高级数据库技术 (1)
OLAP工具 DM工具
多维数据
相关数据集
查询 OLTP DWMS DBMS DB
DW
16
武汉大学国际软件学院
OLAP概述
17
武汉大学国际软件学院
OLAP
1.
概
述
什么是OLAP？ OLAP是针对特定问题的联机数据访问和 分析。 通过对信息（这些信息已经从原始的数 据进行了转换，以反映用户所能理解的 企业的真实的“维”）的很多可能的观 察形式进行快速、稳定一致和交互性的 存取，允许管理决策人员对数据进行深 入观察
5
武汉大学国际软件学院
数据仓库的定义和特点
数据仓库的特点
面向主题的 集成的
数据仓库
非易失的
随时间变化的
6
武汉大学国际软件学院
数据仓库的定义和特点
面向主题的
OLTP 应用
数据仓库主题
资产 保险 贷款
股票
客户财务信息
储蓄
7
武汉大学国际软件学院
数据仓库的定义和特点
集成的
Savings Current accounts Loans
24
武汉大学国际软件学院
O L A P 的 基 本 操 作
一个OLAP操作实例：
卷烟销售分析
产品
时间
财务指标
国产烟
进口烟
Q1 Q2 Q3 Q4
收入
开销
25
武汉大学国际软件学院
O L A P 的 基 本 操 作
钻取（Dill up/Drill down）：
钻取到各级数据层次
产 品,国产烟,上海烟,中华
数 据 挖 掘 概 述
多维数据
相关数据集
查询 OLTP DWMS DBMS DB
DW
16
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OLAP概述
17
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OLAP
1.
概
述
什么是OLAP？ OLAP是针对特定问题的联机数据访问和 分析。 通过对信息（这些信息已经从原始的数 据进行了转换，以反映用户所能理解的 企业的真实的“维”）的很多可能的观 察形式进行快速、稳定一致和交互性的 存取，允许管理决策人员对数据进行深 入观察
5
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数据仓库的定义和特点
数据仓库的特点
面向主题的 集成的
数据仓库
非易失的
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6
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数据仓库主题
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储蓄
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24
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钻取（Dill up/Drill down）：
钻取到各级数据层次
产 品,国产烟,上海烟,中华
数 据 挖 掘 概 述
武汉大学数据库基础知识PPT课件
1. 文件系统阶段的特点
数据以文件形式组织，可以长期保存在磁盘上。 数据有了逻辑结构和物理结构之分，由“存取方法”实现逻辑 结构与物理结构的映射。 数据是面向特定用途设计的，一个文件基本上对应一个应用程 序，造成数据冗余大，数据共享性差；文件之间相互独立，数据 联系弱。 实现了数据的物理独立性，但未实现数据的逻辑独立性。
1.5.1 数据库
数据库(DB-Data Base)：按一定结构组织存储的、集成的、可 共享的数据的集合。这里的结构是指数据库的结构要依据DBMS所 支持的数据模型来建立。
22
数据库系统中的用户
1.5.2 用户
1. 数据库管理员（DBA-Data Base Administrator）
DBA是指组织数据库的计划、设计、建立、运行监视、维护以及 重开发的全部技术工作的专业人员。
虑数据的组织，从整个系统的效率、性能出发来组织数据。 第二步：建立局部数据逻辑结构。
面向各个具体用户，从满足用户的需求出发，从全局数据逻辑 结构导出各自所需的基本结构。 第三步：建立数据物理结构。
面向物理存储、在保证全局数据逻辑结构的前提下，权衡系统 的空间利用、效率等，按物理存储的最佳形式来组织文件结构。
4
1.2 计算机数据管理的3个阶段
数据管理技术好坏评判的标准： （1）数据冗余
数据冗余--是指同一数据多次存放。 数据冗余带来的问题有：
① 浪费存储空间 ② 修改麻烦 ③ 潜在的数据不一致性 （2）数据共享 数据共享体现在： ① 多个应用可以使用同一数据、记录、数据项。 ② 在同一时刻多个用户可存取同一数据。
DBA的职责：
（1）决定数据库中的信息内容和结构。
（2）决定数据库的存储结构和存储策略。
（3）定义数据的安全性要求和完整性约束条件。
数据以文件形式组织，可以长期保存在磁盘上。 数据有了逻辑结构和物理结构之分，由“存取方法”实现逻辑 结构与物理结构的映射。 数据是面向特定用途设计的，一个文件基本上对应一个应用程 序，造成数据冗余大，数据共享性差；文件之间相互独立，数据 联系弱。 实现了数据的物理独立性，但未实现数据的逻辑独立性。
1.5.1 数据库
数据库(DB-Data Base)：按一定结构组织存储的、集成的、可 共享的数据的集合。这里的结构是指数据库的结构要依据DBMS所 支持的数据模型来建立。
22
数据库系统中的用户
1.5.2 用户
1. 数据库管理员（DBA-Data Base Administrator）
DBA是指组织数据库的计划、设计、建立、运行监视、维护以及 重开发的全部技术工作的专业人员。
虑数据的组织，从整个系统的效率、性能出发来组织数据。 第二步：建立局部数据逻辑结构。
面向各个具体用户，从满足用户的需求出发，从全局数据逻辑 结构导出各自所需的基本结构。 第三步：建立数据物理结构。
面向物理存储、在保证全局数据逻辑结构的前提下，权衡系统 的空间利用、效率等，按物理存储的最佳形式来组织文件结构。
4
1.2 计算机数据管理的3个阶段
数据管理技术好坏评判的标准： （1）数据冗余
数据冗余--是指同一数据多次存放。 数据冗余带来的问题有：
① 浪费存储空间 ② 修改麻烦 ③ 潜在的数据不一致性 （2）数据共享 数据共享体现在： ① 多个应用可以使用同一数据、记录、数据项。 ② 在同一时刻多个用户可存取同一数据。
DBA的职责：
（1）决定数据库中的信息内容和结构。
（2）决定数据库的存储结构和存储策略。
（3）定义数据的安全性要求和完整性约束条件。
数据库系统原理讲义课件
01
索引类型
常见的索引类型包括B树索引、哈希索 引、位图索引等，每种索引类型都有其 适用的场景和优缺点。
02
03
索引维护
索引的维护也是非常重要的，定期对 索引进行重建和优化可以提高其性能。
数据库系统硬件优化
硬件优化概述
除了软件层面的优化外，硬件层 面的优化也是必不可少的，尤其
是对于大规模的数据库系统。
数据库性能调优
通过优化数据库设计、查询语句和物理存储等手段，提高数据库性能 的过程。
03
数据库系统操作与管理
数据库的创建与维护
数据库的创建
选择合适的数据库管理系统（如MySQL、Oracle、SQL Server等），根据需求设计数据库结构，创建数据库实 例。
数据库的维护
定期备份数据库，监控数据库性能，进行数据库优化和修复，确保数据库的正常运行。
关系数据库
关系数据库
关系完整性
一种基于关系的数据库，使用表格形式存 储数据，每个表格由行和列组成，每列代 表一个属性，每行代表一个记录。
关系数据库中数据的完整性约束，包括实 体完整性、参照完整性和用户自定义完整 性。
关系代数
关系数据库管理系统（RDBMS）
一种用于描述关系数据库操作的数学模型 ，包括选择、投影、连接等操作。
云计算
云计算技术的发展推动了数 据库技术的云化，使得数据 库服务能够更加灵活地部署 和扩展。
智能化
数据库技术正与人工智能技 术相结合，实现数据挖掘、 智能推荐等功能，提高数据 利用价值。
分布式
分布式数据库技术能够支持 大规模数据的存储和管理， 提高数据库系统的可扩展性 和可靠性。
NoSQL数据库简介
存储设备
《高级数据库技术》课件
学习事务的 ACID 特性，了解事务的一致
性、原子性、隔离性和持久性。
3
事务隔离级别
掌握事务隔离级别的不同及其对并发操
锁机制与死锁处理
4
作的影响，学习如何选择合适的隔离级
别。
学习数据库的锁机制，以及如何检测和
处理死锁情况。
第四章 数据库备份与恢复
数据库备份
了解数据库备份的重要性，学习常用的备份方 法和策略，以保障数据的安全性。
Spark 分布式计算框架
掌握 Spark 分布式计算框架的特点和使用方法， 以提高大数据处理的效率和性能。
MapReduce 模型
了解 MapReduce 模型的概念和工作原理，学习 如何分布式计算和处理大数据。
NoSQL 数据库
了解 NoSQL 数据库的概念和特点，学习如何选 择和使用适合大数据处理的和过程，以确保数 据库的可靠性和一致性。
数据库恢复
学习数据库恢复的方法和步骤，以应对数据丢 失或损坏的情况。
增量备份与差异备份
掌握增量备份和差异备份的概念和应用，以提 高备份效率和节省存储空间。
第五章 数据库高可用性
主从复制
学习主从复制的原理和方法，以 提高数据库的冗余和可靠性。
流处理与批处理
学习流处理和批处理的概念和应用场景， 了解它们在实时数据处理中的作用。
流数据处理系统
了解流数据处理系统的架构和特点，学 习如何构建和管理实时数据处理系统。
第七章 大数据处理技术
Hadoop 分布式文件系统
学习 Hadoop 分布式文件系统（HDFS）的原理和 使用，掌握大数据存储和处理的基本方法。
《高级数据库技术》PPT 课件
欢迎来到《高级数据库技术》PPT课件！在这个课程中，我们将深入探讨数据 库设计、查询优化、事务管理、备份与恢复、高可用性、实时数据处理、大 数据处理、数据库安全与隐私等主题。
武汉大学数据库系统概论 第一讲 数据管理技术概述
最早的研究系统出现在1970年代中期, IBM的 System R, 和Berkeley的INGRES 1980年代初期出现了许多的商业产品 关系数据库在1980年代成为标准
22
数据库系统 的特点
23
数 据 库 系 统 的 特 点
1.
数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
数据（Data） 数据是数据库中存储的基本对象，数据的种类很多， 文本（ text ）、图形（ graph ）、图象（ image ）、 音频（ audio）、视频（ video）、学生的档案记录、 货物的运输情况等，这些都是数据. 数据的表现形式还不能完全表达其内容，需要经过 解释，数据和关于数据的解释不不可分的。例如， 93是一个数据，可以是一个学生某门课的成绩，也 可以是某个人的体重，还可以有其它的含义。
34
数 据 库 系 统 的 特 点
5.
程序与数据的高独立性
外模式（External Schema,子模式 Subschema，用户 模式）--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。 模式（逻辑模式） -- 是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。是数 据库数据在逻辑级上的视图。 内 模 式 （ Internal Schema ， 存 储 模 式 Storage Schema） -- 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。
28
数 据 库 系 统 的 特 点
1.
数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
数据库系统（DataBase System, DBS） 数据库系统是指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。 数据库管理员（DataBase Administrator, DBA）是 负责数据库的建立、使用和维护工作的专门人员。
高级数据库技术第1章_数据库系统及其理论基础
2020/10/8
5
• （3）支持数据库系统的硬件/软件平台
• ●硬件平台
• 数据库系统中的硬件平台可以有狭义和广 义之分。
• 狭义硬件平台是指数据存储和数据处理所 必不可少的硬件设施
• 广义硬件平台是指具有广泛应用和较强功 能的硬件设施
2020/10/8
6
• ●软件平台 • 操作系统 • 数据库系统开发工具 • 接口软件
2020/10/8
7
• （4）用户 • 一般认为，存在着三类数据库用户 • ●第一类用户：应用程序员 • ●第二类用户：最终用户 • ●第三类用户：数据库管理员
2020/10/8
8
1．1．2 数据库体系结构
• 在实际应用当中，DBS的种类很多，它们 可以支持不同的数据模型，使用不同的数
据库语言，建立在不同的操作系统之上，
2020/10/8
16
• (2) 内模式不深入到设备级
• 内模式虽然称为物理模式，但它的物理性 质主要表现在操作系统级和文件级上，本 身并不深入到设备级上(如磁盘及磁盘操作)， 内部视图仍然不是物理层，它不涉及物理 记录的形式，例如物理块或页，也不考虑 具体设备的柱面与磁道大小。
2020/10/8
• 本书中DBS正是基于这种学科含义的。
2020/10/8
2
• 数据库系统由数据库、数据库管理系统、 支持数据库运行的软、硬件环境以及用户 相互独立而又相互联系的四部分组成。
2020/10/8
3
• （1）数据库
• 数据库可以看作是一个电子文件柜，它是 基于计算机系统的持久性数据的“仓库” 或者“容器”。是一个长期存储在计算机 内、有组织的和可共享的数据集合。其特 点是集中了各种应用的数据，并对其进行 统一的构造与存储，同一数据库可以为不 同的应用服务。
数据库武大版1章绪论1ppt课件
6
数据库:CS核心课程
我国的计算机专业、信息系统及其他相 关专业中都开设数据库系统课程
ACM/IEEE 91中有数据库课程 ；CC2001 中将数据库和信息检索放在一起。
日本J97的教学计划中,将计算机相关课程 划分成不同的专业方向, 数据库是几乎在 全部教学计划中出现的课程。
7
数据库与其它基础课程的关系
DBMS的用途
科学地组织和存储数据、高效地获取和维护 数据
26
DBMS的主要功能
数据定义功能
提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象
数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)
操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)
27
DBMS的主要功能
数据库的运行管理
保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复
35
应用程序与数据的对应关系(人工管理)
应用程序１ 应用程序２
数据集１ 数据集２
...… ...…
应用程序ｎ
数据集n
36
二、文件系统
时期
50年代末--60年代中
产生的背景
应用需求 硬件水平 软件水平 处理方式
科学计算、管理 磁盘、磁鼓 有文件系统 联机实时处理、批处理
37
文件系统(续)
22
二、数据库（举例）
学生登记表
学号 95004 95006 95008
…
姓名 王小明 黄大鹏 张文斌
…
年令 19 20 18
…
性别 女 男 女
…
系名 社会学 商品学 法律学
…
年级 95 95 95 … Nhomakorabea23
二、数据库(续)
数据库:CS核心课程
我国的计算机专业、信息系统及其他相 关专业中都开设数据库系统课程
ACM/IEEE 91中有数据库课程 ；CC2001 中将数据库和信息检索放在一起。
日本J97的教学计划中,将计算机相关课程 划分成不同的专业方向, 数据库是几乎在 全部教学计划中出现的课程。
7
数据库与其它基础课程的关系
DBMS的用途
科学地组织和存储数据、高效地获取和维护 数据
26
DBMS的主要功能
数据定义功能
提供数据定义语言(DDL) 定义数据库中的数据对象
数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)
操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)
27
DBMS的主要功能
数据库的运行管理
保证数据的安全性、完整性、 多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复
35
应用程序与数据的对应关系(人工管理)
应用程序１ 应用程序２
数据集１ 数据集２
...… ...…
应用程序ｎ
数据集n
36
二、文件系统
时期
50年代末--60年代中
产生的背景
应用需求 硬件水平 软件水平 处理方式
科学计算、管理 磁盘、磁鼓 有文件系统 联机实时处理、批处理
37
文件系统(续)
22
二、数据库（举例）
学生登记表
学号 95004 95006 95008
…
姓名 王小明 黄大鹏 张文斌
…
年令 19 20 18
…
性别 女 男 女
…
系名 社会学 商品学 法律学
…
年级 95 95 95 … Nhomakorabea23
二、数据库(续)
数据库技术第一章数据库技术概论(09)精品PPT课件
• 人们用于记录事物情况的物理符号 • 载荷信息的载体
• 表述和传播信息的工具
是什么？ 09.10.2020
4
第一章：数据库系统概论
数据与信息既有区别，又有联系
数据是表示信息的，但并非任何数据都能表 示信息，信息只是加工处理后的数据，是数
据所表达的内容。
数据
data
信息
imformation
信息不随表示它的信息形式而改变，它反映客 观现实世界的知识，而数据则具有任意性，用
不同的数据形式可以表示同样的信息。
09.10.2020
5
2.数据处理与信息处理
信息处理
信息处理是“收集 – 输入 – 处理 – 输 出 – 施用”信息的一个不断往复的过程
数据处理
指对数据进行收集、记录、整理、组织、 输入、存储、加工、维护、查询、传输、 输出等一些列基本操作的总和
09.10.2020
• 文件管理（数据集合）
•数据库管理（数据集合＋数据关联）
20年代世纪60 年代后期
09.10.2020
9
第一章：数据库系统概论
1.人工管理阶段
仅内存存储数据
“以程序为中心” 数据处于辅助地位
数据和处理它的程序捆绑构成一体，共存共亡
按地址引 用
应用程序1 应用程序2
数据集1 数据集2
… …
09.10.2020
第一章：数据库系统概论
客观世界的现象与事物 抽象
数据
管理
数据管理
支撑
数据处理
结果
数据
语义解释 客观世界的研究结果
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第一章：数据库系统概论
数据处理
数据的收集和存储
数
数
• 表述和传播信息的工具
是什么？ 09.10.2020
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第一章：数据库系统概论
数据与信息既有区别，又有联系
数据是表示信息的，但并非任何数据都能表 示信息，信息只是加工处理后的数据，是数
据所表达的内容。
数据
data
信息
imformation
信息不随表示它的信息形式而改变，它反映客 观现实世界的知识，而数据则具有任意性，用
不同的数据形式可以表示同样的信息。
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2.数据处理与信息处理
信息处理
信息处理是“收集 – 输入 – 处理 – 输 出 – 施用”信息的一个不断往复的过程
数据处理
指对数据进行收集、记录、整理、组织、 输入、存储、加工、维护、查询、传输、 输出等一些列基本操作的总和
09.10.2020
• 文件管理（数据集合）
•数据库管理（数据集合＋数据关联）
20年代世纪60 年代后期
09.10.2020
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第一章：数据库系统概论
1.人工管理阶段
仅内存存储数据
“以程序为中心” 数据处于辅助地位
数据和处理它的程序捆绑构成一体，共存共亡
按地址引 用
应用程序1 应用程序2
数据集1 数据集2
… …
09.10.2020
第一章：数据库系统概论
客观世界的现象与事物 抽象
数据
管理
数据管理
支撑
数据处理
结果
数据
语义解释 客观世界的研究结果
6
第一章：数据库系统概论
数据处理
数据的收集和存储
数
数
武汉大学《高级数据库技术》课件第1章 数据库系统原理编程与设计
物理独立性
逻辑独立性 ---- 用户的应用程序与数据库的逻辑结 构是相互独立的 物理独立性 ---- 用户的应用程序与存储在磁盘上的 数据库中的数据是相互独立的 * 如何保证应用程序所操作的数据的数据结构尽量 保持稳定？---- 分级，建立映射表
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武汉大学计算机学院
数 据 库 系 统 的 特 点
UNIT one
数据库系统 原理、编程与设计
1
武汉大学计算机学院
利用你的数据库方面的知识 思 考 几 个 问 题
1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
与文件系统相比，数据库系统具有哪些特点？ 目前商用数据库管理系统有哪些？它们在数据模型方面的 共同之处是什么？它们各具有什么特点？ 数据库系统的数据组织方式具有什么特殊之处？这种组织 方式对于开发一个大型的应用系统具有什么好处？ 与高级程序设计语言相比，数据库语言具有什么特点？标 准的数据库语言是什么？ 数据库技术的目的是什么？它适用于解决什么样的问题？ 针对一个具体的应用环境，你如何组织数据（即设计数据 库的方法）？ 你接触过哪些商用的数据库管理系统产品？会使用哪些工 具？会使用数据库语言的哪些命令？会实现哪些功能？ 根据你对数据库系统知识的理解及实际经验，你觉得商用 数据库系统产品应该提供哪些功能？
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武汉大学计算机学院
数 据 库 系 统 的 特 点
3.
程序与数据的高独立性
外模式（External Schema,子模式 Subschema，用户 模式）--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。 模式（逻辑模式） -- 是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。是数 据库数据在逻辑级上的视图。 内 模 式 （ Internal Schema ， 存 储 模 式 Storage Schema） -- 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。
高级数据库系统第一章简介
系统性能和可扩展性
随着应用场景的不断扩展，对数据库系统的性能和可扩展 性提出了更高的要求，如何优化系统性能和提高可扩展性 是未来数据库系统研究的重要挑战。
新兴技术的融合
如何将云计算、大数据、人工智能等新兴技术有效地融合 到数据库系统中，实现更加高效、智能的数据库系统，是 未来数据库系统研究的重要方向。
关系模型基本概念
关系模型由关系数据结构、关系操作 集合和关系完整性约束三部分组成。 在关系模型中，现实世界的实体以及 实体间的各种联系均用关系来表示。
关系模型特点
关系模型具有数据结构简单、清晰， 操作方便、易于维护等优点。同时， 关系模型还支持数据的完整性约束， 保证了数据的正确性和一致性。
关系代数与关系演算
各个站点使用不同的数据库管理系统 和数据模型，需要解决数据转换和互 操作问题。
网格型分布式数据库系统
各个站点之间构成网状结构，没有明 显的层次关系，站点之间可以直接通 信和协作。
分布式查询处理和优化策略
查询处理
分布式查询处理需要解决站点间数据通信、查询分解与合并、数据转换等问题，以实现全局查询的正 确执行。
故障恢复策略和技术手段
故障类型
包括事务故障、系统故障和介质故障等。事务故障可能导致事务非正常终止；系统故障可 能导致数据库处于不一致状态；介质故障可能导致数据丢失。
恢复策略
根据故障类型采取相应的恢复策略，如事务回滚、系统重启和数据恢复等。事务回滚可以 撤销未完成事务对数据库的修改；系统重启可以恢复数据库到一致性状态；数据恢复可以 从备份中恢复丢失的数据。
高级数据库系统第一章简介
目录
• 数据库系统概述 • 数据库体系结构 • 数据模型与关系模型 • 数据库管理系统组成和功能 • 数据库安全性与完整性保护 • 并发控制与恢复技术简介 • 分布式数据库系统概述 • 总结与展望
随着应用场景的不断扩展，对数据库系统的性能和可扩展 性提出了更高的要求，如何优化系统性能和提高可扩展性 是未来数据库系统研究的重要挑战。
新兴技术的融合
如何将云计算、大数据、人工智能等新兴技术有效地融合 到数据库系统中，实现更加高效、智能的数据库系统，是 未来数据库系统研究的重要方向。
关系模型基本概念
关系模型由关系数据结构、关系操作 集合和关系完整性约束三部分组成。 在关系模型中，现实世界的实体以及 实体间的各种联系均用关系来表示。
关系模型特点
关系模型具有数据结构简单、清晰， 操作方便、易于维护等优点。同时， 关系模型还支持数据的完整性约束， 保证了数据的正确性和一致性。
关系代数与关系演算
各个站点使用不同的数据库管理系统 和数据模型，需要解决数据转换和互 操作问题。
网格型分布式数据库系统
各个站点之间构成网状结构，没有明 显的层次关系，站点之间可以直接通 信和协作。
分布式查询处理和优化策略
查询处理
分布式查询处理需要解决站点间数据通信、查询分解与合并、数据转换等问题，以实现全局查询的正 确执行。
故障恢复策略和技术手段
故障类型
包括事务故障、系统故障和介质故障等。事务故障可能导致事务非正常终止；系统故障可 能导致数据库处于不一致状态；介质故障可能导致数据丢失。
恢复策略
根据故障类型采取相应的恢复策略，如事务回滚、系统重启和数据恢复等。事务回滚可以 撤销未完成事务对数据库的修改；系统重启可以恢复数据库到一致性状态；数据恢复可以 从备份中恢复丢失的数据。
高级数据库系统第一章简介
目录
• 数据库系统概述 • 数据库体系结构 • 数据模型与关系模型 • 数据库管理系统组成和功能 • 数据库安全性与完整性保护 • 并发控制与恢复技术简介 • 分布式数据库系统概述 • 总结与展望
相关主题
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武汉大学计算机学院
数据库系统的
结构和组成
12
武汉大学计算机学院
数据库系统的结构和组成
1.
数据库的三级模式结构
外模式 外模式 外模式
外模式/模式
模式
模式/内模式
内模式
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武汉大学计算机学院
数据库系统的结构和组成
2.
数据库系统的组成成分
硬件（足够的内存、外存、数据传输率） 数据库 软件（ OS 、 DBMS 、以 DBMS 为核心的应用开发工 具、高级语言及编译系统、数据库应用系统） 人（数据库管理员、应用程序员、最终用户）
enrollment
sid 1 cno 101 major No
2
3 5
Smith
Brown White
John
Harry Edward
3
2 3
555-4321
555-1122 555-3344
1
2 3 3
108
105 101 108 102
Yes
No Yes No No
course
cno 101 102 105 108 cname French Ⅰ French Ⅱ Algebra Calculus croom 2-104 2-113 3-105 2-113 time MW2 MW3 MW2 MW4
1) 2) 3) 4)
5)
决定DB中的信息内容和结构； 决定DB中的存储结构和存取策略； 定义数据的安全性要求和完整性约束条件； 监控数据库的使用和运行； 数据库的改进和重组重构 。
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武汉大学计算机学院
数据库系统的结构和组成
4.
各种人员的数据视图
用户 数据表示 应用系统
应用 程序员
外模式 模式 DBM S
UNIT one
数据库系统 原理、编程与设计
1
武汉大学计算机学院
利用你的数据库方面的知识 思 考 几 个 问 题
1.
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
与文件系统相比，数据库系统具有哪些特点？ 目前商用数据库管理系统有哪些？它们在数据模型方面的 共同之处是什么？它们各具有什么特点？ 数据库系统的数据组织方式具有什么特殊之处？这种组织 方式对于开发一个大型的应用系统具有什么好处？ 与高级程序设计语言相比，数据库语言具有什么特点？标 准的数据库语言是什么？ 数据库技术的目的是什么？它适用于解决什么样的问题？ 针对一个具体的应用环境，你如何组织数据（即设计数据 库的方法）？ 你接触过哪些商用的数据库管理系统产品？会使用哪些工 具？会使用数据库语言的哪些命令？会实现哪些功能？ 根据你对数据库系统知识的理解及实际经验，你觉得商用 数据库系统产品应该提供哪些功能？
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武汉大学计算机学院
一．数据库系统的特点 二. 数据库系统的结构和组成
三．关系模型
四．数据库语言SQL 五．数据库设计
4
武汉大学计算机学院
数据库系统
的特点
5
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数 据 库 系 统 的 特 点
1.
数据的高度结构化
students
sid 1 fname Jones lname Allan class 2 telephone 555-1234
2
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本讲主要目标
学完本讲后，你应该能够了解：
1. 数据库系统的体系结构、组成与特点； 2. 关系模型的三要素：①数据结构 —— 关系； ②基本的关系数据操作 —— 并、交、选择、 投影与连接；③完整性约束 —— 关系规则； 3. 数据库语言 SQL 功能：数据定义语言、数 关系数据库设计的两种基本技术：实体 - 联 系（E-R）方法和规范化方法。
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数 据 库 系 统 的 特 点
3.
程序与数据的高独立性
外模式（External Schema,子模式 Subschema，用户 模式）--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。 模式（逻辑模式） -- 是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。是数 据库数据在逻辑级上的视图。 内 模 式 （ Internal Schema ， 存 储 模 式 Storage Schema） -- 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。
3.
程序与数据的高独立性
数据结构变化的几种可能性（物理结构，逻辑结构）， 因此，将模式从上扩充，得到外模式，向下扩充，得 到内模式，即数据库系统的三级模式结构。
外模式 外模式 外模式
外模式/模式
模式
模式/内模式
内模式
* 数据库系统的三级模式结构和两级映象 ---- 程序与数据的独立性。 * 对于每一级模式，DBMS提供相应的描述语言来定义。
物理独立性
逻辑独立性 ---- 用户的应用程序与数据库的逻辑结 构是相互独立的 物理独立性 ---- 用户的应用程序与存储在磁盘上的 数据库中的数据是相互独立的 * 如何保证应用程序所操作的数据的数据结构尽量 保持稳定？---- 分级，建立映射表
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数 据 库 系 统 的 特 点
DBA
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5
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No
关系模型下的学生注册数据库
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数 据 库 系 统 的 特 点
2.
数据的高共享性
例，校人事处、 财务处、房产处 共享学校职工的 基本信息，但共 享的列有一些区 别
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数 据 库 系 统 的 特 点
3.
程序与数据的高独立性
程序与数据 的独立性 逻辑独立性
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数 据 库 系 统 的 特 点
4.
DBMS统一管理和控制数据
数据库的共享是并发的共享，即多个用户 可以同时存取数据库中的数据。 DBMS提供以下几方面的数据控制功能：
1) 2) 3) 4)
数据的安全性(Security)保护 数据的完整性(Integrity)检查 并发(Concurrency)控制 数据库恢复（Recovery）
最终用户
临时用户——用SQL访问DBMS的用户 初级用户——通过菜单访问DBMS的用户
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数据库系统的结构和组成
3.
各种人员的职责
应用程序员
直接与DBMS打交道，为初级用户编写菜单程序
最终用户
通过菜单或SQL使用数据库，以满足日常的事务处理要求
数据库管理员（DBA）的职能