数据库系统教程

展动态
课程特点

三、课程特点：
– 理论、技术、实践相结合的

以关系理论为基础
–关系数据库理论 –数据模型设计的思想方法

以技术和方法为主
–编程、软件系统设计

做实验
–各种平台上的数据库操作方法及大型数据库管理系统的使用 • 实验环境，推荐安装以下产品之一 • –IBM UDB 7.0（或以上） for Windows • –MS SQL SERVER 7.0 • –Oracle –设计并测试一个简单但完整的应用例子 • 如一个车辆管理系统、一个多媒体房地产数据库\scm等
什么是数据库系统？ 数据库系统包括： 数据与数据库
数据库管理系统DBMS 应用系统 数据库管理员DBA、用户等
DBMS系统应具备
提供高级的用户接口 查询处理和优化 数据目录管理 并发控制 恢复功能 完整性约束检查 访问控制

数据、数据模型、数据模式 数据概念


例：一个有关人事的应用程序和一个有关教育的应
用程序拥有各自的数据文件：
人事应用程序
教育管理应用程序
合并EMPLOYEE文件和ENROLLMENT 文件 ENROLLMENT 文件 EMPLOYEE文件
包括职员名、职员所在部门、职 包括职员名、出生日期、地址、所在部门、 包括职员名、培训时 EMPLOYEE 包括职员名、出生日期、地 ENROLLMENT 职务、职称和工资等等。 址、所在部门、职务、职称和工资等。 间、培训课程、培训成绩等。 、培训成绩等。
务、职称、培训时间、培训课程
由于数据库管理数据可以在全局范围内共享，则在有关教育应 用 程 序 需 要 某 职 员 的重复 部门信息、职务、职称时，可以访问 EMPLOYEE文件。这就是数据共享带来冗余程度的减少。

避免不一致：这是减少冗余度必然的结果
– 数据一致性也指数据的正确性。

假定一种情况下—职员E 3在部门D 8工作，这 条信息在数据库中有两个不同的条目（分别在 employee、enrollment文件中），
数据库系统教程
课程介绍
一、数据管理与数据库技术 二、课程学习目的

– 1．学习掌握数据库系统理论（主要是关系数据库）


掌握数据库系统理论 用命令等工具交互式地操作数据库 通过编程访问数据库中的数据 掌握如何设计数据库应用系统
各种主要模块及其功能 模块之间如何互动以完成操作的
– 2．掌握数据库的内部结构和运行过程

加强标准化
–数据在数据库中是集中控制，在全局范围内
共享，甚至有可能在不同的系统中移动。 –数据采用一定的标准（部门标准、安装标准、 社团标准、工业标准、国家标准和国际标准） 可确保有效地、最大程度地支持数据共享。

三、数据库的发展历史
– 层次数据库


IBM，20世纪60年代末，IMS 对于层次数据，层次ＤＢＭＳ具有高效率
专用文件。这种情况经常导致在存储数据上有 相当大的冗余，结果浪费存储空间。
– 例：一个有关人事的应用程序和一个有关教育的应用程
序拥有各自的数据文件： EMPLOYEE文件中包括：职员名、出生日期、地址、所在 部门、职务、职称和工资等等。 ENROLLMENT文件中包括职员名、职员所在部门、职务、 职称、培训时间、培训课程、培训成绩等。 而数据库可以合并几个不同文件，可以部分地消除文件
必须修改两个文件中有关该职员的部门信息才能保证
样的修改？ 没有及时修改不同数据文件中部门信息，则造成数据 的不一致性。
因此可见，消除冗余度可保证数据一致性。

保持完整性： 完整性的问题的实质是确保数据库中的数据 是正确的。
– 前述的职员的部门信息如果在不同的文件中的记录
不一致，就是缺少完整性的例子。（造成不完整性 的主要原因是数据冗余性） – 另外，即使没有冗余，数据库也可能包含错误的信 息。
– 国外的教材


– 参考文献

– 理论、设计、实现（1－9章，18章）

第一章 数据库系统引论
什么是数据库？ 什么是DBMS？ 数据库系统发展历史 数据库系统介绍 数据库技术的应用领域 数据库技术的技术领域



一、 什么是数据库？
数据库是一个持久数据的集合，这些数据用于 某企业的应用系统中（制造公司、银行、医院、 大学、政府部门等） 数据库象一个仓库

对事物描述的符号记录称 为数椐 如果一个仓库房间内放的 物品没有统一的形状，如 何放的多、拿得快？数据 123 有定的格式 362 数据格式的规定是数据的 607 语法，数据的含义是数据 的语义
数据模型

计算机系统设计者关心的数据的意义
– 不是所有的意义，是某种层次上的抽象
模型由如下要素组成
– 一组概念，用于数据的定义或描述
students
cours e
Cno 101
Cname Database
Croom 1-102
Ctime 1000am
102
105 108
OS
English French
1-302
2-202 3-402
0800am
0230pm 0230pm
在ORACLE中，name列的结构类型称为对象类型， 在INFORMIX中称为行类型 在DB2 UDB(和新的ANSI SQL-99标准)中称为用户定义类型( U D T )
商品 名称
销售 …… 额
……

数据共享
– 共享不仅指现有的应用程序可以共享数据库的数据，
而且新的应用程序也能对这些数据进行操作。
– 数据库中的每项数据可以被不同的用户共享。因此，
每一个用户都可以因不同的目的而访问相同的数据。

用户指数据的使用者包括应用程序，也可指真正意义上的

减少冗余：
–在非数据库系统中，每个应用程序都有自己的


例如，可能显示职员属于一个不存在的部门。（可能由于 输入的错误） 数据库的集中控制可以有效地避免此类问题。主要通过支 持数据管理员定义一些完整性约束来实现。如CHECK子句、 触发子，断言等。

并发访问和数据一致性
– 文件系统一般不支持并发访问。 – 数据库系统的并发访问控制可保证数据的一致性。
概念数据模型
用户看到的问题描述模型，用户易理解 一般与应用程序的内部逻辑无关，一般 与DBMS无关 一般用接近自然语言的语言来描述

– 一组较自然的概念以及符号 – 一组规则和操作等
比层次结构复杂的网状结构 可描述比较复杂的现实世界 １９７０年，Codd,提出了关系数据模型（relation data model)，以关系(relation)或称二维表结构(table）作为 描述数据的基础，它建立在严格的数学概念的基础上，奠 定了关系数据库的理论基础。
– 网状数据库

– 关系数据库

2 、在典型的没有数据库系统的企业，每个应
用拥有各自的文件－经常是存储在各自的磁带 和磁盘—以致于难以用任何系统的方法来控制 这些非常分散并且结构化程度不高的数据。数 据库系统则保证了企业对数据的集中控制，并 且具有较好的共享性。

数据的独立性
– 理解数据独立性的含义


在数据库系统之前的系统—应用程序的数据文件有一定的 物理存储方式、逻辑结构。数据与应用程序之间缺乏独立 性。应用程序与数据的物理表示、逻辑表示是密切相关的， 如果改变了数据的物理表示、逻辑表示也要相应改变应用 程序。这是非数据独立 数据独立性可以定义成应用程序不会因物理表示和访问技 术的改变而改变。当然，这意味着应用程序不应依赖于任 何特定的物理表示和访问技术

提供事务支持： – 事务是一个逻辑工作单元，它包括一些数据库操作 （特别是一些更新操作）。 – 常见的例子如：从帐户 A到帐户 B转移一定的现金 第一步 第二步 数。
减去2000元
2000元 存入2000元 帐户A－－-------－帐户B

增加安全性控制 数据库系统的共享性使数据库的数据更加有 可能被非法访问，非法修改。这就要求相称的、 好的安全系统，没有安全保障，数据的安全性可 能比传统的文件系统更处于危险之中。 数据库通常可定义安全性约束或规则 比如： 定义一些敏感数据的访问级别，只允许某一 级别的用户访问。 对于数据库的每条信息的不同类型的访问 （修改、插入或删除等）可建立不同的约束。
– 职员 E3 的信息： E3,1975.1.3, 某某地区， D8，主管科员，经
济师，2000 – 培训信息：E3，D8 ，主管科员，经济师，1999，计算机，90 E3, D8，主管科员，经济师，2001，税法，85
数据一致性，如果管理人员没有意识到这种冗余或者 – 当 E3 调动到 D6 部门工作后，应对相关数据项做怎
– 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

静态特性（数据的结构、联系、约束） 动态特性（操作）
数据库领域涉及的数据模型
概念数据模型
面向现实世、面向用户的数据模型

逻辑数据模型
用户从数据库所看到的数据模型

物理数据模型
反映数据存储结构的数据模型
– 数据库把数据的具体组织留给DBMS管理，用户能逻
辑地抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中 的具体表示方式与存储方式。

DBMS—数据库管理系统

例：
逻辑的独立性：
– 应用程序与数据的逻辑表示无关。
某公司的销售 管理应用程序 新的分公司 销售管理应用程序
建立一个数据视图
商品名 销售额1+销售 称 额2 商品名 销售额 称