第1章 数据库系统概述第一讲数据库技术发展演变与创新
第1章 数据库系统概述
计算机不但用于科学计算，还用于信息管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备 有了专门管理数据的软件，即文件系统 文件存储空间的管理 目录管理 文件读写管理 文件保护 向用户提供操作接口
(2)文件系统阶段（续）
特点： 特点：
数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁 盘上。 数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。 文件组织已多样化。有索引文件、链接文件和直接 存取文件等。 数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即 数据面向应用。 对数据的操作以记录为单位。
3)数据管理技术的发展
数据管理技术的发展，与计算机硬件、系统软 件及计算机应用的范围有着密切的联系。 数据管理技术的发展经历了人工管理、文件系统、 数据库阶段等阶段。
(1) 人工管理阶段
20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学 计算，数据管理处于人工管理阶段，数据处理 的方式基本上是批处理。 背景
20世纪70年代，以层次型数据库和网状型数 据库第一代数据库系统得到广泛应用。它们基本实 现了数据管理中的“集中控制与数据共享”这一目 标
2） 第二代数据库系统 ）
20世纪80年代出现了以关系型数据库为代表的第 二代数据库系统。 如Oracle、Sybase、Informix、Ingres等关系数据库 系统已广泛用于大型信息管理系统。
计算机科学与技术——数据库系统原理
第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。
例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）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例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）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例如：查询、插入、删除和修改（3）数据库的运行管理：保证数据的安全性（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它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2.外模式：也称为子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中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形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．实体（Entity）: 客观存在并可相互区别的事物称为实体，可以是具体的人、事、物或抽象的概念，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．实体型（Entity Type）：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F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。
第一章_数据库系统概述
2．模式／内模式映象
模式／内模式映象定义了数据全局逻辑 结构与存储结构之间的对应关系。例如， 说明逻辑记录和字段在内部是如何表示 的
数据库中模式／内模式映象是唯一的
该映象定义通常包含在模式描述中
模式／内模式映象的用途
保证数据的物理独立性
当数据库的存储结构改变了（例如选用了另 一种存储结构），数据库管理员修改模式／ 内模式映象，使模式保持不变
1、信息（information）
定义：关于现实世界事物的存在方式或 运动状态反映的综合。
特点：
客观存在 可以感知 可存储、加工、传递和再生
2、数据(Data)
数据(Data)是数据库中存储的基本对 象
数据的定义
描述事物的符号记录
数据的种类
文字、图形、图像、声音
认 识 抽
象
把概念模型转换为某一 DBMS支持的数据模型
信息世界 机器世界
数据模型(续)
客观对象的抽象过程---两步抽象
现实世界中的客观对象抽象为概念模型；
把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层 次。
数据模型(续)
数据模型分成两个不同的层次 (1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来 对数据和信息建模。 (2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系 模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。
例：实体－“明星” （950231，刘德华，Andy，香港，27-9-1961，
天秤座，牛，174 cm， 68 kg，AB）
(4) 主键（Key）
唯一标识实体的属性集称为码，又称主键，或 关键字。
(5) 联系（Relationship）
数据库系统全面概述(doc 33页)
数据库系统全面概述(doc 33页)第一章数据库系统概论本章目的在于使读者对数据库系统的基本知识能有一个较为全面的了解，为今后的学习和工作打下基础。
本章重点介绍了有关数据库结构和数据库系统组织的基本知识和基本概念，以及常见的三种类型的数据库系统的特点。
重点介绍关系数据库的有关知识。
1.1 数据管理技术发展史随着生产力的不断发展，社会的不断进步，人类对信息的依赖程度也在不断地增加。
数据作为表达信息的一种量化符号，正在成为人们处理信息时重要的操作对象。
所谓数据处理就是对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列工作全部过程的概述。
数据处理的目的就是使我们能够从浩瀚的信息数据海洋中，提取出有用的数据信息，作为我们工作、生活等各方面的决策依据。
数据管理则是指对数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护，它是数据处理的一个重要内容中心。
数据处理工作由来以久，早在1880年美国进行人口普查统计时，就已采用穿孔卡片来存储人口普查数据，并采用机械设备来完成对这些普查数据所进行的处理工作。
电子计算机的出现以及其后其硬件、软件的迅速发展，加之数据库理论和技术的发展，为数据管理进入一个革命性阶段提供有力的支持。
根据数据和应用程序相互依赖关系、数据共享以及数据的操作方式，数据管理的发展可以分为三个具有代表性的阶段，即人工管理阶段、文件管理阶段和数据库管理阶段。
【1】人工管理阶段这一阶段发生于六十年代以前，由于当时计算机硬件和软件发展才刚刚起步，数据管理中全部工作，都必须要由应用程序员自己设计程序完成去完成。
由于需要与计算机硬件以及各外部存储设备和输入输出设备直接打交道，程序员们常常需要编制大量重复的数据管理基本程序。
数据的逻辑组织与它的物理组织基本上是相同的，因此当数据的逻辑组织、物理组织或存储设备发生变化时，进行数据管理工作的许多应用程序就必须要进行重新编制。
这样就给数据管理的维护工作带来许多困难。
(完整版)第1章数据库系统概述教案
3 数据库技术的产生与发展人工管理阶段(40年代中--50年代中)：✦应用需求：科学计算✦硬件：无直接存取存储设备✦软件：无通用的操作系统✦处理方式：批处理✦数据管理者：应用程序，数据不保存。
✦数据面向的对象：某一应用程序。
✦数据共享程度：无共享、冗余度极大。
✦数据独立性：不独立，完全依赖于程序。
✦数据结构化：无结构。
✦数据控制能力：应用程序自己控制。
人工管理阶段应用程序与数据的对应关系文件系统阶段(50年代末--60年代中)✦应用需求：科学计算、数据处理✦硬件：出现磁盘、磁鼓等✦软件：操作系统、高级语言✦处理方式：批处理、共享的实时处理方式✦数据管理者：文件系统，数据长期保存。
✦数据面向的对象：某一应用程序。
✦数据共享程度：共享性差、冗余度大。
✦数据结构化：记录内有结构,整体无结构。
✦数据独立性：逻辑结构改变须修改应用程序。
✦数据控制能力：应用程序自己控制。
文件管理阶段应用程序与数据的对应关系数据库系统阶段(60年代末以来)✦应用需求：大规模管理✦硬件：出现大容量磁盘、磁盘阵列✦软件：数据库管理系统✦处理方式：联机实时处理、分布处理和批处理✦数据管理者：DBMS✦数据面向的对象：整个系统✦数据高度结构化：数据库与文件系统的根本区别✦数据的共享性高，冗余度低，易扩充✦数据的独立性高：物理独立性和逻辑独立性✦数据控制能力：由DBMS统一管理和控制数据库管理阶段应用程序与数据的对应关系数据库系统的特点：1、数据结构化数据库系统：实现整体数据的结构化，这是数据库系统与文件系统的本质区别。
文件系统：文件由记录组成，文件内部有结构，文件之间无结构。
数据库系统：数据之间整体有结构，是一个有机的整体。
2、数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据库系统从整体角度来组织存储数据，数据不只是面向某一个应用，而是面向整个系统，因此具有很高的共享性。
共享数据带来了低冗余性，也能避免数据之间的不相容性和不一致性。
数据共享使得应用可以应需要而增加，容易扩充3、数据独立性高◆物理独立性：是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据时相互独立的。
第一章数据库系统概述PPT课件
张明
一个名为StudentCourse（学生选课）的 关系，记录的是学生的选课信息，包括三 个属性：StudentNo（学号）、CourseNo （课程号）、Score（成绩）。
StudentNo （学号）
……
CourseNo （课程号）
1234 5678 ……
Score （成绩）
89 73 ……
关系模型
数据以“关系”的形式，也就是以二维 表的形式来表示，其数据模型就是所谓 的关系模型。在关系模型中，无论是从 客观事物中抽象出的实体，还是实体之 间的联系，都用单一的结构类型——关 系来表示。在对关系进行各种处理之后， 得到的还是关系——一张新的二维表。
关系数据库系统
关系数据库系统就是以关系模型为 基础的数据库系统。 微软公司的MS SQL Server 2000
数据管理技术的发展
人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
数据库系统阶段特点
数据的结构化。 数据共享性好。 数据独立性好。 数据存取粒度小。 数据库管理系统（DBMS）对数据进行统一的管理 和控制。 为用户提供了友好的接口。
数据库系统阶段特征图
应用1 应用2 …… 应用n
DBMS
数据库
有关数据库的基本术语
原子性 一致性 隔离性 持久性 加锁、日志文件、事务提交等等是常用 的技术。
客户程序-服务程序体系结构
系统运行时，一个进程（客户程序）发 出请求，另一个进程（服务程序）执行。 现代的软件往往采用客户程序-服务程 序体系结构（C/S结构）。 从系统配置上，服务程序通常安装在功 能强大的服务器上，而客户程序就放在 相对简单的PC机（客户机）上。
数据 数据模型 数据库 数据库管理系统 数据库系统
数据库系统概述优秀课件
数据可以组成数据文件。文件管理系统如下图所示：
数据库技术的发展历史
2. 文件管理阶段(20世纪50年代后期~20世纪60年代中期) 计算机外存储器有了磁鼓和磁盘等直接存取设备；软件 有了操作系统和文件系统；程序通过数据文件访问数据。
数据文件 01090104张丽丽23101984071122吉林珲春市第二高01090105赵级海燕23011中984021523黑学龙江大庆市萨尔图1区 3163331104539-6370936300440-7518864
01090105赵海燕23011984021523黑龙江大庆市萨尔图区 1633110459-6379363
01090101林小辉12111980120122长春市东朝阳路10委6号 1300210431-7899101
01090102李晓娜24101984022923黑龙江省哈尔滨市建设街5号1500860431-5654654 01090101林小辉12111980120122长春市东朝阳路10委6号 1300210431-7899101 01090102李晓娜24101984022923黑龙江省哈尔滨市建设街5号1500860431-5654654
数据库技术的发展历史
1.1.2 数据库技术的三个发展阶段
1. 人工管理阶段 2. 文件系统阶段 3. 数据库系统阶段
数据库技术的发展历史
1. 人工管理阶段 (20世纪50年代)
程序与数据是一个整体，一个程序中的数据无法被其他 程序使用，因此程序与程序之间存在大量的重复数据。
特点: 程序之间不能共享数据； 程序复杂； 数据量小且无法长期保存； 人工重复输入数据数据不保存。
第一讲 数据库系统概论-讲义
在医学中-人类基因组计划(HGP)
电子商务
基因组就是一个物种中所有基 因的整体组成。人类基因组有 两层意义：遗传信息和遗传物 质。 人类基因组计划是由美国科学 家于1985年率先提出，于1990 年正式启动的。美国、英国、 法国、德国、日本和我国科学 家共同参与了这一预算达30亿 美元的研究计划。 目标就是要揭开组成人体4万个 基因的30亿个碱基对的秘密。
在电信业-中国移动（China Mobile）
中国移动通信集团公司，于2000年 4月20日成立， 2000年5月16日正 式挂牌，是一家基于GSM，TDSCDMA和TD-LTE制式网络的移动 通信运营商。中国移动是国有骨干 企业，全资拥有中国移动（香港） 集团有限公司，由其控股的中国移 动有限公司（简称“上市公司”）在 国内31个省（自治区、直辖市）和 香港特别行政区设立全资子公司， 并在香港和纽约上市。
在这样的背景下，多用户、多应用共享数据的 需求，使数据尽可能为多个应用服务，此时数 据管理的特点为：
采购员
采购应用程序
DBMS
面向全组织的复杂数据结构。 数据冗余度小，共享性高，易于扩充。 具有较高的程序和数据的独立性。 统一的数据控制功能（安全控制、完整性控制、并 发控制、数据库恢复）。
数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系
其他领域（数据挖掘、信息检索、知识管理等） SIGKDD: Intl. Conf. on Knowledge Discovery and Data Mining ICDM: IEEE Intl. Conf. on Data Mining
数据库系统的基本概念
数据（Data）
第1章 数据库概述
第1章数据库概述数据库技术是数据管理的技术，是计算机应用从科学计算进入数据处理的一个划时代的转折。
近年来数据库技术发展迅速，各种应用领域对数据管理的需求越来越多，各种信息系统都离不开数据库的支持。
因此，数据库已成为信息社会的重要基础设施。
数据库技术是一门综合性的软件技术，是使用计算机进行各种信息管理的必备知识。
数据库技术所研究的问题就是如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，是当代计算机科学的重要组成部分。
本章主要介绍数据库技术的基本概述，包括数据库的发展历史、概念描述以及体系结构介绍，是数据库知识中最基本的部分。
1.1 数据库系统基本概述数据库系统应用示例1.航空售票系统（最早使用数据库技术）●包括信息：座位预定信息：座位分配、座位确认、餐饮选择航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间、飞行状态等机票信息：票价、折扣、有无等●主要功能：查询在某一段时间内从某个指定城市到另个指定城市的航班、是否有可以选择的座位、是否有其他飞机型号、飞机票价、是否折扣等信息更新乘客登记航班、分配座位、选择餐饮等●任何时候都有许多航空售票代理商访问这些数据、避免卖同一座位。
●通过这些数据，可以统计出经常坐某一航班的乘客信息，并为这些乘客提供优惠●系统特点：数据庞大，人工不能提供及时、准确服务2.超市管理系统●包括信息：商品信息：品名、规格、产地、类别、单位、单价等供应商信息：供应商名、地址、联系人、住址、电话等销售信息：商品、数量、单价、金额、销售日期、收款人、折扣等收款人信息：姓名、小组、性别、年龄、电话、地址、身份证等●主要功能：查询：某类商品信息、供应商信息、某类商品销售情况、畅销商品、商品销售金额等更新：登记商品信息、供应商信息等●对存储有上万种商品的超市，每天有数百万销售记录，信息统计量大、人工操作不准确3.图书管理系统●包括信息：图书信息：书号、书名、作者姓名、出版日期、类型、页数、价格、出版商名称等作者信息：姓名、身份证号、性别、出生日期、学历、住址、电话等出版社信息：名称、地址、社长、成立日期等读者信息：姓名、借书号、书名、借书日期、借书数量等1.1.1 数据库技术的发展历史从数据管理的角度看，数据库技术到目前共经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
第一章数据库概述ppt课件
确定联系的类型：在无向边上注明
20
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
数据模型：逻辑数据模型
逻辑模型三要素
数据结构：描述数据的静态特征 数据操作：描述数据的动态特征 数据的约束条件：描述完整性规则
层次模型
用树型结构来表示实体之间联系的模型 有且仅有一个节点无父节点，即树根 根节点以外的其他节点有且仅有一个父节点 典型系统：IBM公司的IMS（Information Management System）系统
13
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
第三节：数据库的系统结构
视图抽象和外模式 概念抽象和模式 物理抽象和内模式 数据独立性
14
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
数据库的系统结构：视图抽象和外模式
现实世界中的信息按照不同用户（应用）的观 点抽象为多个逻辑数据结构。每个逻辑数据结
现实体间的联系 关系模型中的基本概念：元组、属性、域、主键、关系名、关系模式 关系模型的优点：
可以简单、灵活地表达各种实体及其之间的联系 用户界面好，易用性佳 支持数据库重构 具有严密的数学基础和操作的代数性质 具有较高的数据独立性
关系模型的不足：
运行效率不够高 不直接支持层次结构
信息是经过处理、加工提炼而用于决策制 定或其他应用活动的数据。
数据是信息的载体，信息是数据处理过程 的结果。
8
数据库应用——电子商务
2024年5月5日
数据库的基本概念：数据库
数据库是相互关联的数据集合：
具有逻辑关系和明确意义的数据集合 针对明确的应用目标而设计、建立和加载 表示现实世界的某些方面 具有较小的数据冗余，可供多个用户共享 具有较高的数据独立性 具有安全控制机制
数据库系统概述讲课文档
（3） 信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信
息通信，在时间上传递信息称为信息存储；
(4） 信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。
第十六页，共85页。
数据、数据标准和它的动态特性
信息的作用：
(1) 它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性； (2) 信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工
第二十一页，共85页。
概念层数据模型
❖ 信息或数据从现实世界到信息世界的转换，即 概念模型的设计，应该说是最难，也是最有挑 战性的。因为它是一种创造性的劳动，需要设 计者对课题内容深入、透彻的理解，丰富的实 践经验，而且具有很高的综合素质和良好的抽 象、综合能力。这种综合素质和抽象能力，当 然主要不是教科书上学来的，设计者必须进行 深入的用户调查等等。
第十三页，共85页。
1.2 数据和数据模型
❖ 一个大型数据库的设计、开发过程，是一个系 统工程或一项软件工程。数据库用户和系统管 理员，不一定要参加设计或开发工作。但他们 作为数据库的使用者，有必要对数据库系统中 的许多基本概念、技术有更多的了解。
第十四页，共85页。
数据、数据标准和它的动态特性
（1）需要尽可能真实地模拟或反映现实世界的数值（信息）特征。 （2）便于人们理解和交流。 （3）便于在计算机系统上实现存储和处理
第十九页，共85页。
数据模型
现实世界
第一次抽象
信息世界：概念模型 模型转换
机器世界：组织层模型 与具体的DBMS相关
1-6 信息数据的转换过程
第二十页，共85页。
数据模型
第二十二页，共85页。
1数据库系统概述《数据库系统》课件 PPT
50年代中期以前 磁带、纸带，无 磁盘
无外存 无软件 无共享
人工管理阶段
2021/7/13
50年代后期到60年 代中期
有外存 数据与程序紧耦合 共享程度低、安全
性差、冗余度高、 并发控制难。
文件系统阶段
数据库原理及应用教程
60年代后期至今 大容量磁盘，硬件
价格下降 软件价格上升，开
…… …… ……
应用程序1 应用程序n
数据集1 一
一
对
数据集n
应
数据库原理及应用教程
14
1.2 数据库技术的产生、发展
1.2.2 文件系统阶段
数据可以长期保存在外存上（保存的要求）
特点
由文件系统管理数据，实现了“按文件名访问，按记录
进行存取”的数据管理技术（检索的要求）
数据与程序有了一定的独立性，设备和数据间具有“设
模式
+具体值
实例(instance)
2021/7/13
数据库原理及应用教程
22
1.4 数据库系统的模式结构
1.4.1 数据库系统的三级模式结构 ANSI将数据库系统内部的体系结构分为三级
应用1 应用2 … 应用n
从用户的角度
外模式1
多个
… 外模式m
用户级
外模式/模式映象
一个
模式
模式/内模式映象
一个
将数据转换成信息的过 程，包括对数据进行收 集、储存、加工和传播 等一系列活动
指数据的收集、整理 、组织、编码、存储 、维护、检索、传输 等操作
信息=数据+数据处理
研究通用、高效、便 捷的管理软件
数据处理
数据管理
管理技术决定处理效率
第1章数据库系统概述【创意版】.ppt
“数据处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理 数据
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常用术语和基本概念
数据（Data）: 描述事物的符号记录称为数据。这些符号记录可以是数 字，也可以是文字、图形、图像、声音、语言等。 数据库(DataBase，简称DB): 数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的 数据集合。 数据库管理系统（ DataBase Management System , 简称DBMS）: DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据库管理软 件，它的任务是科学地组织和存储数据，高效地获取和 维护数据。 数据库系统（DBS）：
一台计算机，不能共享数据
主从式结构的数据库系统
大型主机带多个终端； 主机处理，终端输出
分布式结构的数据库系统
是分布在计算机网络上的多个逻 辑相关的数据库的集合
客户/服务器结构的数据库系统 浏览器/服务器结构的数据库系统
把DBMS的功能与应用程序分开； 管理数据的节点称为服务器 应用DBMS的节点称为客户机
首先将现实世界的事物及联系抽象成信息世界的信 息模型 然后再抽象成计算机世界的数据模型 数据加工经历了现实世界、信息世界和计算机世界 三个不同的世界，经历了两级抽象和转换
32
现实世界 认识抽象
概念模型 数据化
DBMS支持的 数据模型
现实世界 信息世界 计算机世界
数据处理的抽象和转换过程
33
从现实世界到数据世界
外模式1
“外模式－模式”映 射
“模式－内模式”映 射
外模式2 模式 内模式
数据库
DBMS OS
23
只有一个
可有多个
外模式 模式
内模式
数据库用户能看到并允许使用的那 部分局部数据的逻辑结构和特征的描述
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磁带、磁盘
利用OS的文件系统
大容量磁盘、按需 增容磁带机
由DBMS支撑
联机实时处理、批 处理
文件系统管理
联机实时处理、批 处理、分布处理
DBMS管理
新课导入—知识必备
分布式数据库系统
分布式数据库系统是应用需求和硬件的环境发展而
发展起来的。相对于集中式数据库系统有很大的不 同，首先在其概念上，它是物理上分布于不同站点， 逻辑上集中管理，通过计算机网络将其直接连接到 一起的系统，屏蔽了物理分布的特性（分布透明
作答
传承经典
“大学之道，在明明德，在亲民，在止于至善。 知止而后有定，定而后能静，静而后能安，安而后能 虑，虑而后能得。物有本末，事有始终。知所先后，
则近道矣。”
---摘自《大学》
归纳总结 本讲主要学习了数据库技术概念及应用领域； 未来数据库技术发展方向和重点；大数据概念、
特点和应用；数据库厂商及代表性产品。
新课导入—知识必备
重点研究领域？
对大数据的数据挖掘，未来企业最为核心的竞争力
或许不是人才、不是商业模式，而是对数据的掌控
分析能力。
数据挖掘结合机器学习、统计分析和数据库技术。 当前的软件有:WEKA、SPSS、SAS、Clementine等 数据挖掘与分析软件、大数据库技术Hadoop。
特点：采用复杂的结构化的数据模型，较高的数
据独立性，最低的冗余度，数据控制功能。
新课导入—知识必备
数据库技术发展不同阶段
数据管理
应用背景
人工管理
科学计算
文件系统
科学计算、管理
数据库系统
大规模数据、分布 数据的管理
硬件背景
软件背景 处理方式 数据的管理者
无直接存储设备
无专门管理的软件 批处理 用户管理
知识应用--经典案例
试衣间的大数据应用
奢侈品牌PRADA在纽约旗舰店里，每件衣服上都有
RFID码，每当顾客拿起衣服进试衣间时，这件衣服上的 RFID会被自动识别，试衣间里的屏幕会自动播放模特穿着这 件衣服走台步的视频。人一看见模特，就会下意识里认为自 己穿上衣服就会是那样，不由自主地会认可手中所拿的衣服
知识应用--经典案例 沃尔玛“啤酒加尿布” 世界著名商业零售连锁企业沃尔玛对顾客的购物行为进 行购物篮分析。沃尔玛数据仓库里集中了其各门店的详细原 始交易数据，在这些原始交易数据的基础上，沃尔玛利用
NCR数据挖掘工具对这些数据进行分析和挖掘，可以很轻松
地知道顾客经常一起购买的商品有哪些。一个意外的发现是 ：“跟尿布一起购买最多的商品竟是啤酒！”不相关的商品 数据放在一起进行分析，找到他们之间的相关性，从而进行 交叉营销，促进商品的销量。这种思维方式才是成功的关键 。
思维变革
当数据的处理技术发生翻天覆地的变化时，大数据时代
，我们的思维也要变革。
第一个思维变革：利用所有的数据，而不再仅仅依靠部 分数据，即不是随机样本，而是全体数据。
第二个思维变革：我们唯有接受不精确性，才有机会打
开一扇新的世界之窗，即不是精确性，而是混杂性。
第三个思维变革：不是所有的事情都必须知道现象背后 的原因，而是要让数据自己“发声”，即不是因果关系 ，而是相关关系。
技术迅速发展起来。
特点：数据可以长期保存，由文件系统管理数据， 文件的形式已经多样化，数据具有一定的独立性。
新课导入—知识必备
数据库管理系统
时间：60年代后期
功能：数据管理技术进入数据库系统阶段。数据 库系统克服了文件系统的缺陷，提供了对数据更高 级、更有效的管理。这个阶段的程序和数据的联系 通过数据库管理系统来实现（DBMS）。
数据库技术是通过研究数据库的结构、存储、设计、管理以
及应用的基本理论和实现方法，并利用这些理论来实现对数 据库中的数据进行处理、分析和理解的技术。即：数据库技 术是研究、管理和应用数据库的一门软件科学。
新课导入—知识必备
数据库技术发展不同阶段
人工管理阶段
时间：20世纪50年代中期以前 功能：计算机主要用于科学计算。外部存储器只有磁 带、卡片和纸带等还没有磁盘等直接存取存储设备。软件 只有汇编语言，尚无数据管理方面的软件，数据处理方式
应用的领域：银行、金融、电信、农业、制造业、政府、
大企业和交通等各行各业。
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大数据
指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉
、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更
强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长 率和多样化的信息资产。
常规软件指的是传统的关系型数据库（如oracle、sql server），数据量和处理要求超过它们的处理能力。
现实中的数据以什么样的方式在计算机存储 和管理？如学校的学籍信息，企业ERP、财务系 统；教育一卡通；政府行政审批。又如论文查重 系统用到文本的相似性检索，谷歌的以图搜图的 功能用到图像的相似性检索，手机上根据哼唱匹
配音乐是音频的相似性检索等。这些数据以结构
化和非结构化的形式存储于数据库中。
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地。这项应用在提升消费者购物体验的基础上，还帮助Prada 提升了30%以上的销售量。传统奢侈品牌在大数据时代采取的 行动，体现了其对大数据运用的视角，也是公司对大数据时代 的积极回应。
案例中，物联网和大数据的结合是成功的关键，利用了物
联网技术来收集数据，大数据技术进行分析，进而得出市场需
求的结论。在服装领域，大数据等新技术正在发挥着巨大的作
基本是批处理。
特点：数据不保存，没有对数据进行管理的软件系统， 没有文件的概念，数据不具有独立性。
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数据库技术发展不同阶段
文件系统 阶段
时间：20世纪50年代后期至60年代中期 功能：计算机不仅用于科学计算，还利用在信息 管理方面。随着数据量的增加，数据的存储、检索 和维护问题成为紧迫的需要，数据结构和数据管理
1. 下列描述错误的语句是：
A
数据库中数据主要包括文本、数值、图像和视频等形式。 数据库主要包括关系型数据库和非关系型数据库。 关系型数据库是非结构化形式的。 传统数据库与大数据的融合是数据库发展的未来。
提交
B
C
D
单选题
10分
学以致用---实战考核
2. 关于大数据描述正确的是：
A
大数据具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、 高增长率和多样化的信息资产。 大数据具有数据量大（Volume）、类型繁多（Variety）价 值密度低（Value）、速度快、时效高（Velocity）等特点。 大数据分析的是全部数据，而不是随机采样；是大体方 向，而不是精确制导；是相关关系，而不是因果关系。 对大数据中的数据分析使用的主要工具是SQL Server
用。
新课导入—知识必备 用于分析大数据的工具主要有开源与商用两个生态圈。 开源大数据生态圈： 1、Hadoop HDFS、HadoopMapReduce, HBase、Hive 渐次诞 生，早期Hadoop生态圈逐步形成。 2、Hypertable是另类。它存在于Hadoop生态圈之外，但也曾 经有一些用户。 3、NoSQL，membase、MongoDb 商用大数据生态圈： 1、一体机数据库/数据仓库：IBM PureData(Netezza), OracleExadata, SAP Hana等等。 2、数据仓库：TeradataAsterData, EMC GreenPlum, HPVertica 等等。 3、数据集市：QlikView、 Tableau 、 以及国内的Yonghong Data Mart 。
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第一章数据库系统基本概念
-----第一讲 数据库技术演变与创新
主讲：王俊
化云为雨，润物无声
学习目标
目标3 目标2
重点掌握大数据 的概念、作用、 特点及应用；数 据库厂商及代表 性产品。
目标1
了解未来数据库
了解什么数据库
技术发展的趋势
和重点。
技术及其应用的
领域。
引入新知—提出问题
什么是数据库
通俗的讲是存储数据的仓库或基地。数据的形
式主要包括文本、数值、图பைடு நூலகம்和视频等数据。
数据库主要包括关系型数据库和非关系型数据
库即结构化和非结构化的。
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数据库技术
数据库技术是信息系统的一个核心技术。是一种计算机辅助 管理数据的方法，它研究如何组织和存储数据，如何高效地 获取和处理数据。
课后学习要求： 回顾复习本节内容。 预习下一讲内容，并完成相关测试。
雨课堂课后小结和学习报告反馈(教师和学生)
根据课后小结的反馈有针对性的巩固复习和教学调整
提交
B
C
D
多选题
10分
学以致用---实战考核 数据库发展经历了如下阶段：
A
人工管理阶段 数据库管理阶段 关系数据库 文件管理阶段
提交
B
C
D
主观题
20分
必须做答：
1. 谈谈你对大数据的了解？（描述至少50字）
2. 你曾经接触过哪些数据库吗？
（提示：以文本和图片的形式上传）
正常使用主观题需2.0以上版本雨课堂
性），感觉不到异地的差异，实现无缝连接。集中
管理和局部控制分散管理相结合的方式。本地数据 本地保存及维护，同时又可以存取异地的数据，异 地数据有全局管理（协调者）全局控制。
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未来数据库发展趋势和重点？
数据库发展方向：数据仓库和电子商务
发展的重点是：传统数据库与大数据的融合是数据库发展 的未来。 数据的核心就是预测。数据是已成为组织较大的资产之一， 数据将驱动未来。 出现新的数据库技术：Web数据库技术、并行数据库技术、 数据仓库与联机分析技术、数据挖掘与商务智能技术、内 容管理技术、海量数据管理技术等。