第一章 数据库技术概论

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人工处理阶段应用背景
计算机主要用于科学计算。 计算机主要用于科学计算。 硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带， 硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁 盘等直接存取设备。 盘等直接存取设备。 软件只有汇编语言， 软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据 的软件。 的软件。 数据处理的方式基本上是批处理。 数据处理的方式基本上是批处理。
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第1章 数据库技术概论
数据库技术：对信息进行收集、组织、 数据库技术：对信息进行收集、组织、存 储、加工、传播、管理和使用；为各种用户提 加工、传播、管理和使用； 供及时的、准确的、相关的信息。 供及时的、准确的、相关的信息。 数据库技术研究的问题： 数据库技术研究的问题：如何科学地组织 和存储数据？如何高效地获取和处理数据？ 和存储数据？如何高效地获取和处理数据？如 何更广泛、更安全地共享数据？ 何更广泛、更安全地共享数据？
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在人工管理阶段， 在人工管理阶段，程序与数据之间的 关系如图1-1所示 所示。 关系如图 所示。
应用程序1 数据集1
应用程序2
数据集2
应用程序n
… 图1-1 人工处理阶段
数据集n
…
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1.1.2 文件系统阶段（ 50年代后期60年代中期）
由于计算机存储技术的发展和操作系 统的出现， 统的出现，操作系统的一项主要功能是 文件管理，因此， 文件管理，因此，数据处理的应用程序 利用操作系统的文件管理功能， 利用操作系统的文件管理功能，将相关 数据按一定的规则构成文件， 数据按一定的规则构成文件，对文件中 的数据进行存取和管理。 的数据进行存取和管理。
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人工处理阶段特点
数据不保存：当时计算机主要用于科学计算， 1. 数据不保存：当时计算机主要用于科学计算，对于数据保 存的需求尚不迫切；数据结构性差，不能长期保存； 存的需求尚不迫切；数据结构性差，不能长期保存； 没有专用软件进行数据管理： 2. 没有专用软件进行数据管理：每个应用程序都要包括数据 的存储结构、存取方法、输入方式等， 的存储结构、存取方法、输入方式等，程序员须直接对物理设 备进行编程，程序设计难度大，编程效率低； 备进行编程，程序设计难度大，编程效率低； 3. 数据不共享：一组数据只能对应一个程序。多个应用程序 数据不共享：一组数据只能对应一个程序。 涉及某些相同的数据时，也必须各自定义。 涉及某些相同的数据时，也必须各自定义。程序与程序之间存 在着大量的重复数据； 在着大量的重复数据； 4. 数据不具有独立性：程序依赖于数据，如果数据的类型、格 数据不具有独立性：程序依赖于数据，如果数据的类型、 式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对 或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化， 应用程序做出相应的修改。 应用程序做出相应的修改。
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Hale Waihona Puke 数据库应用例1 数据库应用例
如航空售票系统，包括的数据项： 如航空售票系统，包括的数据项： 1）座位预定信息：座位分配、座位确认等 ）座位预定信息：座位分配、 2）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目 ）航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、 的地、起飞时间、到达时间等。 的地、起飞时间、到达时间等。 3）机票信息：票价、折扣、有无等。 ）机票信息：票价、折扣、有无等。 系统工作： 系统工作： 1）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班， ）查询：某一时间内从某个指定地到另一指定地的航班， 是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。 是否有可以选择的座位、飞机型号、票价、折扣等。 2）更新：登记航班、分配座位等 ）更新：登记航班、 3）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。 ）统计：统计经常乘坐某一航班的乘客信息等。
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文件系统阶段应用背景
计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。 计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。 大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。 大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。 硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。 硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。 在软件方面，出现了高级语言和操作系统。 在软件方面，出现了高级语言和操作系统。操作系 统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。 统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。 文件中的术语：数据项，记录，文件。 文件中的术语：数据项，记录，文件。 处理方式有批处理，也有联机处理。 处理方式有批处理，也有联机处理。
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文件管理阶段， 文件管理阶段，应用程序与数据之间的关 系如图1-2所示 所示。 系如图 所示。
应用程序1 文件1
应用程序2
文件2
┆
应用程序n
操作系统
┆
文件n
图1-2 文件系统阶段
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文件系统阶段缺点
数据冗余度大：各数据文件之间没有有机的联系， 数据冗余度大：各数据文件之间没有有机的联系，一 个文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。 个文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。 数据独立性低：数据和程序相互依赖， 数据独立性低：数据和程序相互依赖，一旦改变数据 的逻辑结构，必须修改相应的应用程序。 的逻辑结构，必须修改相应的应用程序。而应用程序发 生变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序， 生变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序，也需 修改数据结构。 修改数据结构。 数据一致性差：由于相同数据的重复存储、各自管理， 数据一致性差：由于相同数据的重复存储、各自管理， 在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。 在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。 文件是面向特定用途设计的：数据联系弱， 文件是面向特定用途设计的：数据联系弱，不同文件 缺乏联系不能反映现实世界之间的自然联系。 缺乏联系不能反映现实世界之间的自然联系。这是文件 方式最大的弊端。 方式最大的弊端。
数据库原理及应用
原理篇
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选用教材：数据库原理及应用（ 选用教材：数据库原理及应用（Access） ） 姚普选 参考教材： 、王珊，萨师煊. 参考教材：1、王珊，萨师煊 数据库系统 概论. 北京： 概论 北京：高等教育出版社 2、张迎新 数据库及其应用系 、张迎新. 统开发(Access2003). 清华大 统开发 学出版社 授课学时： 授课学时：34 实验学时： （课后） 实验学时：20（课后） 任课教师：谭琦， 任课教师：谭琦，华师计算机学院
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1.1.3 数据库系统阶段（60年代后期）
人们克服了文件系统的不足， 人们克服了文件系统的不足 ， 开发了一 类新的数据管理软件——数据库管理系统 类新的数据管理软件 数据库管理系统 （ DataBase Management System ， DBMS） ， 将数据管理技术推向了数据库 ） 管理阶段。 管理阶段。
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数据库应用例2 数据库应用例
图书管理系统，包括的主要数据项： 图书管理系统，包括的主要数据项： 1）图书信息：书号、书名、作者姓名、出版日期等 图书信息：书号、书名、作者姓名、 2）作者信息：姓名、性别、住址、电话等 作者信息：姓名、性别、住址、 3）出版社信息：名称、地址、社长、电话等 出版社信息：名称、地址、社长、 4）读者信息：姓名、借书号、借书数量等 读者信息：姓名、借书号、 管理工作： 管理工作： 1）查询：查看图书、检索指定作者的图书、检索指定出 查询：查看图书、检索指定作者的图书、 版社出版的图书等。 版社出版的图书等。 2）更新：新书登记、作者信息等 更新：新书登记、
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文件系统阶段特点
1. 数据以文件形式可长期保存在磁盘上：用户可随时对 数据以文件形式可长期保存在磁盘上： 文件进行查询、修改和增删等处理； 文件进行查询、修改和增删等处理； 2. 文件系统可对数据的存取进行管理：程序员只与文件 文件系统可对数据的存取进行管理： 名打交道，不必明确数据的物理存储， 名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序 员的负担。数据的物理结构与逻辑结构有了区别， 员的负担。数据的物理结构与逻辑结构有了区别，文件 的逻辑结构与存储结构由系统进行转换； 的逻辑结构与存储结构由系统进行转换； 3. 文件形式多样化：有顺序文件、倒排文件、索引文件 文件形式多样化：有顺序文件、倒排文件、 因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问， 等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更 便于存储和查找数据。用户程序不必考虑物理细节。 便于存储和查找数据。用户程序不必考虑物理细节。但 当数据的物理结构改变时，仍需修改程序； 当数据的物理结构改变时，仍需修改程序； 4. 程序与数据间有一定独立性：由专门的软件即文件系 程序与数据间有一定独立性： 统进行数据管理， 统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法 进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行； 进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行； 5.数据不再属于某个特定程序，在一定程度上可共享，一 数据不再属于某个特定程序 数据不再属于某个特定程序，在一定程度上可共享， 个数据文件对应一个或几个用户程序。 个数据文件对应一个或几个用户程序。
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计算机应用三大领域
科学计算 过程控制 数据处理
占70%
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数据处理
数据处理是指对各种形 式的数据进行收集、 式的数据进行收集 、 存 储 、 加工和传播的一系 列活动的总和。 列活动的总和。 数据的 概念
在数据处理领域中已大大 地拓宽了， 地拓宽了，其表现形式不 仅包括数字 文字， 数字和 仅包括数字和文字，还包 图形、图象、声音等 括图形、图象、声音等。
人工处理阶段 —> 文件系统阶段 —> 数据库阶段
(无专门数据管理功能） (文件管理系统） (数据库管理系统）
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1.1.1 人工处理阶段（50年代中期以前）
最早的数据库可追溯到50年代初， 最早的数据库可追溯到 年代初，供 年代初 计算机使用的成套穿孔卡片， 计算机使用的成套穿孔卡片，如1951年 年 由美国调查局所建立的数值数据库。 由美国调查局所建立的数值数据库。 当时的计算机没有专门管理数据的软 件，也没有像磁盘这种可随机存取的外 部存储设备， 部存储设备，对数据的管理没有一定的 格式。 格式。
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学习数据库技术的意义
数据库技术是当今世界高新技术中的主流 技术之一， 技术之一，它的发展对其它技术学科的发 展具有极为重要的意义。 展具有极为重要的意义。 数据库技术在现代工业、金融、 数据库技术在现代工业、金融、商贸等领 域都有广阔的应用前景。 域都有广阔的应用前景。 将数据库、计算机网络、 将数据库、计算机网络、多媒体等技术手 与经济和管理理论相结合， 段，与经济和管理理论相结合，对学生进 行信息管理、电子商务等方面的培养， 行信息管理、电子商务等方面的培养，是 发展学生的工程素质和能力的重要手段。 发展学生的工程素质和能力的重要手段。
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数据处理的目的
一是从大量的、原始的数据中抽取、 一是从大量的、原始的数据中抽取、推导出 对人们有价值的信息以作为行动和决策的依 据； 二是为了借助计算机科学地保存和管理复杂 大量的数据， 的、大量的数据，以便人们能够方便而充分 地利用这些宝贵的信息资源。 地利用这些宝贵的信息资源。 数据=信息 数据 信息
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数据库系统阶段背景
60年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大，数 年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大， 年代后期 据量急剧增加； 据量急剧增加； 硬件方面出现了大容量磁盘， 硬件方面出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量 数据成为可能； 数据成为可能； 硬件价格下降，而软件价格上升， 硬件价格下降，而软件价格上升，使开发和维护系统 软件的成本增加。 软件的成本增加。 为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求， 为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现 了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。 了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。
?
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数据库技术
是实现数据处理的 重要手段 产生于20世纪60年代末 产生于20世纪60年代末 20世纪60 70年代初 70年代初 主要目的是有效地管理 和存取大量的数据资源
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数据库技术涉及的核心内容
数据库 数据库管理系统 数据库系统
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第1章 数据库技术概论
1.1 1.2 1.3 1.4 数据处理技术的发展 数据模型 数据库系统组成与结构 数据库管理系统
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1.1 数据处理技术的发展
随着计算机硬件和软件的不断发展， 随着计算机硬件和软件的不断发展， 计算机硬件和软件的不断发展 数据处理的效率和深度大大提高， 数据处理的效率和深度大大提高，数据 管理的技术得到了很大的发展， 管理的技术得到了很大的发展，其发展 过程大致经历了三个阶段： 过程大致经历了三个阶段：