数据库课件 第1章 数据库概述-1

❖ 什么是数据管理
▪ 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 ▪ 数据处理的中心问题
❖ 数据管理技术的发展过程
▪ 人工管理阶段(20世纪40年代中--50年代中) ▪ 文件管理阶段(20世纪50年代末--60年代中) ▪ 数据库管理阶段(20世纪60年代末--现在)
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数据冗余不可避免
❖ 数据冗余所带来的问题不仅仅是存储空间的浪 费，更为严重的是造成了数据的不一致 （inconsistency）。
❖ 如：某学生所学的专业发生了变化，如果只在 F1文件中进行修改，而忘记在F3中应做同样的 修改。则会造成同一名学生在两个文件中的 “专业”不一样。
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❖ E.g.3 Big Data， e.g. 百度迁徙
❖ E.g.4 互联网环境下的海量数据，文本、声音、视频、图形、… 等多种类型； 动态、不断地涌现； 数据量非常大，无法用常规技术很好地处理； 分布式组织与存储，分布式处理；
数据库的地位
百度迁徙
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四、数据库系统
❖数据库系统（Database System，简称DBS）
▪ 在计算机系统中引入数据库后的系统构成
❖ 数据库系统的构成
▪ 数据库
▪ 数据库管理系统 应用系统
（及其开发工具） ▪ 应用系统
应用系统
▪ 数据库管理员
❖ 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大 地促进了计算机应用向各行各业的渗透。
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数据库的地位
❖ 数据库技术应用领域：日益广泛
学校信息管理系统（学生学籍、选课、图书等） 电子商务系统（如淘宝、京东。。。） 火车、机票订票系统 金融系统（银行、保险。。。） 通信领域（移动、联通、电信。。。）信息系统
教材及参考书
教材
苗雪兰，刘瑞新等，数据库系统原理及应用教程（第4 版），机械工业出版社，2014
参考书
萨师煊，王珊：数据库系统概论 （第四版） 高等教育出版社，2006
杨冬青，李红燕，唐世渭 等译，《数据库系统概念 （第6版）》，机械工业出版社，2012
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一、人工管理阶段
❖ 时期
▪ 20世纪40年代中--50年代中
❖ 产生的背景
▪ 应用需求
科学计算
▪ 硬件水平
无硬盘等直接存取存储设备
▪ 软件水平
没有操作系统
▪ 处理方式
批处理
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人工管理阶段(续)
❖ 特点
▪ 数据的管理者：用户（程序员），数据不保存 ▪ 数据面向的对象：某一应用程序 ▪ 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 ▪ 数据的独立性：不独立 ▪ 数据控制能力：应用程序自己控制
数据库管理系统在计算机系统中的位置
软件产品 应用软件平台 软件基础构架平台 基础软件平台
硬件平台
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协同软件 办公软件
中间件 应用服务器 数据库管理系统 操作系统
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DBMS的主要功能
❖ 数据库的建立和维护功能
▪ 创建数据库及对数据空间的维护 ▪ 数据库的备份与恢复 ▪ 数据库的重组 ▪ 性能监视与调整等
数据库技术与应用
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教学目标
❖ 理论基础
▪ 了解和掌握数据库技术的基本概念、基本原理，以及 数据库操作和数据库设计的基本方法。
❖ 实践操作
▪ 熟悉了解一种具体的数据库管理系统的使用方法，能 够熟练运用SQL语言来操作数据库。
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数据库的地位
❖ 数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技 术，是计算机科学的重要分支。
❖ 随着信息管理水平的不断提高， 应用范围的日益扩 大，信息已成为企业的重要财富和资源。
❖ 作为管理信息的数据库技术也得到了很大的发展，其 应用领域也越来越广泛。
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教学方法
❖ 理论学习：基本概念、原理和方法 ❖实践操作：运用SQL语言操作SQL Server数据库
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考试成绩
❖ 平时成绩 （作业、实验+实验报告） ❖ 期中考试 ❖ 期末考试
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三、数据库管理系统
❖ 什么是数据库管理系统（DBMS）
▪ 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 ▪ 实现对数据进行管理和维护的系统软件
❖ DBMS的用途
▪ 科学地组织和存储数据
操作
▪ 高效地获取和维护数据
系统
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❖ 其它功能
▪ DBMS与其它软件系统的网络通信 ▪ 两个DBMS系统的数据传输和转换 ▪ 异构数据库之间的互访和互操作
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常用的DBMS
❖ 常用的数据库管理系统（DBMS）：
▪ Microsoft SQL Server ▪ Oracle ▪ IBM DB2 ▪ MySQL ▪ Access ▪ Sybase ▪ ……
DBMS
应用开发 工具
DBA
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第一章 数据库概述
1.1 四个基本概念 1.2 数据管理技术的发展 1.3 数据独立性 1.4 数据库系统的组成
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数据管理技术的产生和发展
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数据举例
❖ 学生档案中的学生记录
（李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990）
▪ 语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、 入学时间
▪ 解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南京市人， 1990年考入计算机系
操作系统
数据文件
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文件管理示例
应用程序A1
学生基本信息管理
应用程序A2
学生选课管理
学生信息 文件F1
课程信息 文件F2
学生选课信 息文件F3
（学号、姓名、性别、出生日期、 联系电话、所在系、专业、班号 ）
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（学号、姓名、所在系、专业、 课程号、课程名、修课类型、修
内容安排
❖ 第1章 数据库系统概述 ❖ 第2章 数据模型与概念模型 ❖ 第3章 关系数据库 ❖ 第4章 关系数据库标准语言——SQL ❖ 第5章 数据库系统的设计方法 ❖ 第6章 SQL Server 关系数据库管理系统 ❖ 第7章 关系数据库理论 ❖ 第8章 数据库保护技术 ❖ 第9章 新型数据库系统及数据库技术的发展
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1.1 四个基本概念
❖ 数据(Data) ❖ 数据库(Database) ❖ 数据库管理系统(DBMS) ❖ 数据库系统(DBS)
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一、数据
❖ 数据(Data)：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
▪ 文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的 运输情况等
❖ 数据的特点
▪ 数据与其语义是不可分的
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数据举例
❖ 数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。
▪ 例如： 93是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机系2012级学生人数
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数据库的地位
❖ E.g.1 12306网站, 淘宝 多用户并发访问， 分布式数据库； 业务突发，负荷非常高； 采用分布式数据库和内存数据库技术，提高访问效率
❖ E.g.2 校内各种信息管理系统，如北邮URP综合教务系统 漏洞，SQL注入
课时间、考试成绩 ）
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文件管理系统的缺点
❖ 编写应用程序不方便 ❖ 数据冗余不可避免 ❖ 应用程序依赖性 ❖ 不支持对文件的并发访问 ❖ 数据间联系弱 ❖ 难以按用户视图表示数据 ❖ 无安全控制功能
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二、数据库
❖ 数据库的定义
▪ 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有 组织的、可共享的大量数据的集合。
❖ 数据库的基本特征
▪ 数据按一定的数据模型组织、描述和储存 ▪ 可为各种用户共享 ▪ 冗余度较小 ▪ 数据独立性较高 ▪ 易扩展
❖ 数据操作功能
▪ 提供数据操作语言(DML) ▪ 实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)
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DBMS的主要功能
❖ 事务的管理和运行管理
▪ 多用户并发使用数据时，保证数据能够安全、可靠地运行 ▪ 保证数据能够并发使用并且不会产生相互干扰 ▪ 发生故障时能够对数据库进行正确恢复
二、文件管理阶段
❖ 时期
▪ 20世纪50年代末--60年代中
❖ 产生的背景
▪ 应用需求
科学计算、数据管理
▪ 硬件水平
磁盘、磁鼓
▪ 软件水平
有文件系统
▪ 处理方式
联机实时处理、批处理
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文件管理操作模式
用户
用户
用户
应用程序
应用程序
编写应用程序不方便
❖ 应用程序编写者必须清楚地了解所用文件的逻辑 及物理结构。
▪ 如文件中包含多少个字段 ▪ 每个字段的数据类型 ▪ 采用何种逻辑结构和物理存储结构
❖ 对文wk.baidu.com的查询、修改等处理都必须在应用程序中 编程实现，容易造成应用程序在功能上的重复。
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❖ 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
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DBMS的主要功能
❖ 数据组织、存储和管理
▪ 分类组织、存储和管理各种数据 ▪ 确定数据的存储结构、存取方法、存储位置 ▪ 实现数据之间的关联 ▪ 提供多种存取方法提高存取效率
应用程序依赖性
❖ 应用程序对数据的操作依赖于存储数据的文件 的结构。
❖ 文件和记录的结构通常是应用程序代码的一部 分，如C程序的struct。
❖ 文件结构的每一次修改，都将导致应用程序的 修改。
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不支持对文件的并发访问
❖ 文件最初是作为程序的附属数据出现的，它 一般不支持多个应用程序同时对同一个文件 进行访问。
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应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段)
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
人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系（一对一）
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❖ 数字化校园信息系统整体架构
数据库的地位
数据库
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第一章 数据库概述
1.1 四个基本概念 1.2 数据管理技术的发展 1.3 数据独立性 1.4 数据库系统的组成
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第一章 数据库概述
1.1 四个基本概念 1.2 数据管理技术的发展 1.3 数据独立性 1.4 数据库系统的组成