第一讲数据库系统概论和关系运算解读

2、数据库设计员 3、应用程序员 4、终端用户
1．4数据库系统简介
• • • • • • • • • • • • • • • 三、数据库系统结构： 结构图P27页。 从数据库管理系统的角度分为三层： 1、三层模式结构： (1)外模式：又称为用户模式，是数据库用户和数据库系统的接口，是数据库用户的数据 视图，是数据库用户可以看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是与某一应 用有关的数据的逻辑表示。 （2）模式：分为概念模式和逻辑模式，是所有数据库公共用户的公共数据视图，是数 据库中全部数据的落界结构和特征的描述。一个数据库只有一个模式，概念模式可以用 实体-联系模型描述，逻辑视图可用某种数据模型来描述。 （3）内模式：存储模式，是数据库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。 2、两层映象功能： （1）外模式/模式映象：通过外模式与模式之间的映象，把描述局部逻辑结构的外模式 与描述全局逻辑结构的模式联系起来。 （2）模式/内模式映象：通过模式与内模式映象，把描述全局结构的模式与描述物理结 构的内模式联系起来。 当模式修改时，由外模式与模式之间的映象修改，外模式不变，当内模式修改时，把内 模式与模式之间的映象修改。 从内部结构分： 外模式：视图模式（从用户角度看），不同用户看到的不同，外模式是模式的子集。 模式：全局的逻辑结构。 内模式：存储模式，物理结构，存储方式，互相隔离开。
1．1数据处理技术发展经历
• 数据结构化。在这个阶段，一个数据库通常用来保存一 个单位、部门、公司、行业等的全部数据，这些数据按 性质和特征被划分为若干个不同的文件，每个文件都是 整个数据库中的一个有机组成部分，文件之间是相互联 系的，所有文件之间的联系构成了数据库结构。 数据共享。在这个阶段，数据库的组织是针对整个单位， 而不是每个部门，整个应用中的一种性质的数据尽量只 出现在一个数据文件中，其他文件通过使用公共数据项 与之连接，这样就提高了数据的共享度，减少了数据重 复和冗余。
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1．1数据处理技术发展经历
• 数据独立性。在这个阶段，数据库是根据某个单位的综合应用而建 立的信息仓库，是通过专门的数据库管理系统软件实施管理的，用 户只需要知道数据库的结构以及每个文件中的记录结构和内容，不 需要关心文件中记录的具体存储格式和存取方法，这些都交给 DBMS去完成，而DBMS又把数据的具体存储位置和存取路径交给 操作系统去完成。 利用数据库设计程序时，只需要告诉数据库做什么，不需要告 诉怎么做。就是说，用户只需要按名存取数据并处理，不需要给出 数据的物理存储特性，这些都由DBMS和OS自动完成。
1．2概念数据库
一、ER模型： • ER模型中的基本构件：P14 • 各种联系的ER图表示：P14 • 使用ER模型举例：P16（自学）
1．3逻辑数据模型
• • • • • • • • • 一、层次数据模型： 二、网状数据模型： 三、关系数据模型： 采用关系模型建立的数据库系统具有以下特点： 数据结构单一 采用集合运算 数据完全独立 数学理论支持 四、对象数据模型
1．2概念数据库
只考虑数据本身的结构以及相ห้องสมุดไป่ตู้间的自然联系，是人 们对现实世界的认识和抽象，不考虑在计算机上的具 体实现的数据结构形式被称为概念数据模型。 一、实体联系模型（ER模型）的有关概念 • 实体：是现实世界中存在的可以相互区别的事物或活 动的抽象（数据描述）。通常称事物或活动为实体。 • 实体集：是指同一类实体的集合。 • 实体型：是对同类实体的共有特征的抽象定义。 例如：人的姓名、年龄等特征就是实体型。 • 实体值：就是符合实体型定义的具体实体。
1．4数据库系统简介
四、DBMS的主要功能： • 数据定义和操纵 • 数据库管理控制 • 数据库辅助服务 • 提供使用数据库工具 • 建立和维护数据字典 五、使用数据库系统存取数据过程： • 用户向DBMS发出读取数据或写入数据的请求。 • DBMS检查用户的存取权限，确定是否接受请求。 • 如果是合法用户进行合法访问，则DBMS查看外模式模式的影象，确定 在模式中相应的数据定义。 • DBMS查看模式到内模式的影象，确定在内模式中对应的数据定义。 • DBMS按照内模式数据定义向操作系统发送读取数据命令。 • 操作系统执行此命令从外存数据库中读出指定的数据并送入在内存的系 统缓冲区中； • DBMS取出系统缓冲区的数据并相继进行内模式到模式、模式到外模式 的数据转换后，把它写入到用户缓冲区； • DBMS把数据从用户缓冲区取出给用户使用，至此结束一次访问数据库 的读数过程。 六、常用的关系型数据库系统 • Access,SQL Server,Oracle,FoxPro
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数据粒度小。在这个阶段，最小存取粒度（单位）不是记录而是记 录中的数据项，每次可以存取一个记录中的一个或多个数据项，也 可以同时存取若干个或全部就中的同一个或多个数据项。
1．1数据处理技术发展经历
• 独立的数据操作界面。在这个阶段，数据库的使用可以 既可以在程序中实现，也可以在独立的数据操作界面中 实现，并且后者是经常和主要的使用方式。 在独立的数据操作界面中使用数据库是一种命令或 视图交互方式，通过一条简单的操作命令或点击菜单 （图标）操作就可以轻易地实现对数据库访问和处理的 任何一种操作，并且其操作结果能够被立即显示出来。 由DBMS统一管理 DBMS除了配合操作系统按照用户的要求存取数据库中 的数据外，主要还有以下四个管理功能：
1.5设计一个具体问题的数据库的步 骤
一、设计原则： 1、真实性 2、避免冗余 3、简单性 4、合理选择数据类型 二、设计步骤： 1、分析问题，进行概念设计 通常是用ER图来表示 2、对约束建模 （1）确定键码 （2）单值约束 （3）引用完整性约束 （4）域约束 3、将ER模型转换为关系模型 4、选择不同的数据库系统进行物理模型的创建
1.5设计一个具体问题的数据库的步 骤
• 例如：对于学生选课
姓名 性别 n m 学生 选课 课程号 课程名
课程
系别
学号
年龄
成绩
任课教师
转换成关系：
Student(学号，姓名，性别，系别，年龄）
课程（课程号，课程名，任课教师） 选课（学号，课程号，成绩）
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• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
P31习题一参考答案：
1、人工管理阶段，文件管理阶段，数据库管理阶段 2、依赖于 3、独立，联系 4、做什么，怎么做 5、文件，数据库管理 6、安全性控制，并发性控制，数据库恢复，一致性控制 7、可靠性高，地域范围广，数据量大，客户数多 8、主属性，非主属性 9、一对一，一对多，多对多 10、一对多 11、一对多 12、实体，一对多 13、一次一记录，一次一集合 14、记录，域（字段） 15、0，n 16、数据结构，集合运算，独立，数学 17、封装，继承，多态 18、操作系统，开发工具 19、内模式，模式，外模式 20、外模式与模式，模式与内模式 21、定义，操纵 22、系统，用户
第一讲数据库系统概论和 关系运算
1．1数据处理技术发展经历
一、几个概念：
• 数据：是人们描述客观事物及其活动的抽象符号 表示，是人们相互之间进行思想文化交流的工具， 随着人们的的种族和文化背景的不同，所使用的 数据也不同。数据可以为声音和文字，也可以为 图形、绘画、图象。 • 数据处理：是对数据进行加工的过程，对数据进 行的查询、统计、分类、修改、变换等运算都属 于加工。
– – – – 安全性控制 一致性控制 并发性控制 数据恢复
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1．1数据处理技术发展经历
• 4、分布式数据库管理阶段 • 分布式数据库系统是数据库技术、通信技术和网络技术相 结合的产物。分布式数据库系统通过计算机网络和通信线 路可以把分布在不同地域的局部数据库系统连接和统一起 来。分布式数据库系统既支持客户的局部应用，又支持客 户的全局应用。具体地说，客户既可以访问与之连接的本 地数据库，又可以自动访问到不存在于本地数据库而在分 布式数据库系统内存在的外地数据库中的数据。对于系统 内重要数据，可以在不同地点存储多个副本，当本地的局 部数据库系统发生故障时，可以自动到外地数据库系统中 存取副本数据，从而提高了整个数据库系统的可靠性和稳 定性。 • 分布式数据库系统的优点：可靠性高，地域范围广，数据 量大，客户数多。 • 缺点：数据冗余，系统复杂
1．1数据处理技术发展经历
二、数据处理技术的发展 • 1、人工管理阶段： • 特点： （1）数据不进行保存。 • （2）没有专门的数据管理软件 • （3）数据面向应用 • （4）只有程序的概念，基本上没有文件的概念。 • 2、文件系统阶段： • 特点： （1）数据可以长期保存在磁盘上。 • （2）文件系统提供了数据与程序之间的存取方法。 • （3）数据冗余大。 • （4）文件之间缺乏联系，相互孤立，仍然不能反映现实世界各种事 物之间错综复杂的联系。 • 3、数据库系统阶段： • 特点： （1）数据的结构化。（2）数据的共享性好。（3）数据独立性好 • （4）数据的存取粒度小（5）数据库管理系统对数据进行统一的管理和控制。 确保数据的完整性、安全性、并发控制、数据库的恢复。为用户提供友好的 接口。具体介绍如下：
1．4数据库系统简介
• 一、数据库系统构成： • 数据库系统指安装了数据库和数据库管理系统的计算机系 统。数据库管理系统在计算机操作系统的支持下，对保存 于外部设备上的数据库进行有效的管理、维护和使用，或 者直接使用由DBMS所提供的数据库语言或开发环境编制 程序建立数据库应用系统。 • 图P26 • 二、数据库系统用户： • 四种用户：1、数据库管理员
1．2概念数据库
• • • • • • • • • • • • 联系：指实体之间的相互关系，它通常表示一种活动。 联系集：是同一类联系的集合。 联系型：是指对同类联系的共有特征的抽象定义。 属性：是描述实体或联系中的一种特征，一个实体或联系通常具有 多个特征，需要多个相应属性来描述。 码：或称键，是实体间相互区别的一种唯一标识。 主属性：作为码的属性。 非主属性：不是码 的属性。 域：实体中相应属性的取值范围。 联系的分类： 1对1联系 1对多联系 多对多联系