第1章数据库基础概述

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数据库管理系统(DataBase Management System,简称 DBMS)是数据库系统的核心软 件,其主要任务是支持用户对数据库的基本操 作,对数据库的建立、运行和维护进行统一管 理、统一控制。 注意:用户不能直接接触数据库,而只能 通过DBMS 来操作数据库。
2.数据库管理系统的功能
自从世界上第一台电子数字计算机(简 称计算机)诞生以来,数据管理经历了从较 为低级的人工管理到先进的数据库、数据仓 库、数据挖掘的演变。
1.1.1 数据及数据处理
数据是描述事物的符号记录,例如:“黄山”、
“95”。也可以说,数据是存储在某一种媒体上能够
识别的物理符号。
数据不仅可以包括数字、字母、文字和其他特殊
字符组成的文本形式,而且还可以包括图像、图形、 影像、声音、动画等多媒体形式等,它们经过数字化 后可以存入计算机。 数据处理是把数据加工处理成为信息的过程。 信息是数据根据需要进行加工处理后得到的结果。
1.1.2数据管理技术的发展阶段
人工管理 (外存储器只有纸带、卡片和磁带,而没有磁盘 ) 文件系统阶段 数据库系统
数据库及其应用是计算机 科学中一个重要的分枝。 数据库技术应用非常快、 非常广泛,现在,许多单 位的正常业务开展都离不 开数据库。
第1章 数据库基础概述
本章主要内容
1.1 数据管理发展概况 1.2 数据库系统简述 1.3 数据模型 1.4 关系数据库 1.5 关系运算
1.6 数据库设计简述
退出
1.1 数据管理发展概况
4. 面向对象数据模型
面向对象数据模型(简称面向对象模型)是用面
向对象的观点来描述现实世界实体的逻辑组织、实体
之间的限制和联系等的模型。
1.3.4 物理数据模型
物理数据模型(简称物理模型)是一种面向计算机
物理表示的模型。 物理数据模型给出了逻辑数据模型在计算机上物理 结构的表示,它是描述数据在储存介质上的组织结构的 数据模型,它不但与具体的DBMS有关,而且还与操作
DBMS 提供了数据操纵语言(Data Manipulation Language, 简称 DML)来完成用户对数据库提出的各种操作要求, 以实现对数据库的插入、修改、删除、检索等基本操作。
数据库管理系统的功能(续)
(3)数据库运行控制功能 (4)数据库维护功能 (5)数据库通信功能
1.2.3 数据库系统
数据模型包括如下三类:
1.概念数据模型
概念数据模型是面向数据库用户的现实世界的
数据模型,也简称概念模型。概念模型主要用来
描述现实世界的概念化结构。概念模型与具体的
计算机平台无关、与具体的DBMS无关。
2.逻辑数据模型
逻辑数据模型也简称数据模型。逻辑数据模型主要 用来描述数据库中数据的表示方法和数据库结构的实现 方法。它是计算机实际支持的数据模型,是与具体的 DBMS有关的数据模型。它包括层次数据模型、网状数
数据库(Database,简称为DB)是长期存储在 计算机内、有组织的、可共享的、统一管理的相关数 据的集合。 数据库中的数据按一定的数据模型进行组织、描 述和存储,具有较小的冗余度、较高数据独立性和易
扩展性。
例如: 图书管理数据库、财务管理数据库、学
生管理数据库。
1.2.2 数据库管理系统
1、数据库管理系统
2.数据库系统的二级映射
数据库系统的三级模式之间的联系是通过二级映 射来实现的,当然实际的映射转换工作是由DBMS来 完成的。
(1)外模式到概念模式的映射-----保证了数据的逻辑 独立性。
(2)概念模式到内模式的映射----保证了数据的物理 独立性
返回
1.3 数据模型
数据是现实世界符号的抽象,而数据模型 则是数据特征的抽象。数据模型所描述的内容 包括三个方面,即是数据结构、数据操作与数 据约束条件。
(3)多对多联系(m : n)
如果对于实体集 A 中的每一个实体,实体
集 B 中有多个实体与之对应,反之,对于实体
集 B 中的每一个实体,实体集 A中也有多个实 体与之对应,则称实体集 A与实体集 B 之间为 多对多联系,记为 m : n。 例如,一个学生可以选修多门课程,一门课 程可以被多名学生选修。
1.1 数据管理发展概况(续)
1.1.5 分布式数据库系统
分布式数据库是数据库技术与网络技术相结合
的产物,分布计算主要体现在客户机/服务器模式
和分布式数据库体系结构两个方面。
1.1.6 面向对象数据库系统
将面向对象技术与数据库技术结合产生出面向 对象的数据库系统。
1.1 数据管理发展概况(续)
1.1.7 数据仓库
关系术语(续)
2.属性 二维表中的一列称为一个属性,每一列 都有一个属性名。在Access中,表中的一列 称为字段,属性名也称为字段名。 3.元组 二维表中的从第二行开始的每一行称为 一个元组或记录。在Access中元组称为记录。 “关系”是“元组”的集合,“元组”是 属性值的集合,一个关系模型中的数据就是 这样逐行逐列组织起来的。
在此,仅介绍最广泛使用的概念模型设计方法 E-R方法设计概念模型的有关内容。
1.概念模型中的基本概念
(1)实体 客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体可以是 具体的人、事、物,也可以是抽象的概念或联系。例如 一个教师、一门课、一本书、一次作业、一次考试等。 (2)属性 描述实体的特性称为属性。一个实体可以由若干个 属性来刻画,如一个学生实体有学号、姓名、性别、出 生日期等方面的属性。属性有属性名和属性值,属性的 具体取值称为属性值。例如,对某一学生的“性别”属 性取值“女”,其中“性别”为属性名,“女”为属性 值。
2、数据库系统的特点
(1) 数据低冗余、共享性高。
(2)有统一的数据控制功能。包括数据的安
全性控制 、数据的完整性控制、并发控制 、
数据备份、数据恢复等。
(3) 数据独立性高。数据的独立性包括逻
辑独立性和物理独立性。
数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻 辑结构改变时,数据的局部逻辑结构不变, 由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编 写的,所以应用程序不必须修改。 例如,在原有的某些记录类型中增加新 的数据项,而应用程序不必须修改,体现了 数据的逻辑独立性。
数据的物理独立性是指当数据的存储
结构改变时,数据的逻辑结构不变,从而应
用程序也不必改变。
例如,改变存储设备(如换了一个磁
盘来存储该数据库),而应用程序不必须修 改,体现了数据的物理独立性。
注意三个概念:
数据库( DB)、数据库管理系统( DBMS)、
数据库系统(DBS)是三个不同的概念。
数据库强调的是数据。
数据库管理系统是管理数据库的工具软件。
数据库系统强调的则是一个整体系统。
数据
库系统(DBS)包含数据库(DB)及数据库管理系
统(DBMS)。
1.2.4 数据库应用系统
数据库应用系统是为最终用户使用数据库 而开发的软件系统。 例如:图书馆的管理系统、企业的信息管 理系统、财会信息管理系统、高校的教务管理 系统等等。
1.数据库系统的组成
数据库系统(Database System,简称 DBS)是指采用了数据库技术的计算机应用
系统。它实际上是一个集合体。
数据库系统( DBS)通常包括:
(1) 数据库(DB)。
(2) 数据库管理系统(DBMS),它是数据 库系统的核心组成部分。 (3) 计算机硬件环境、操作系统环境及各种 实用程序。 (4) 管理和使用数据库系统的各类人员。
据模型、关系数据模型、面向对象数据模型等。
3.物理数据模型
物理数据模型也简称物理模型,它是一种面向计算 机物理表示的模型。物理数据模型给出了数据模型在计 算机上物理结构的表示,它是描述数据在储存介质上的 组织结构的数据模型。
1.3.1 概念模型——E-R模型
概念模型是一种面向客观世界、面向用户的模 型。概念模型也称信息模型。 概念模型是整个数据模型的基础。
(3)关键字 能够唯一标识实体的属性或属性的组合称为关键 字。如学生的学号可以作为学生实体的关键字,但学 生的姓名有可能有重名,因此不能作为学生实体的关 键字。 (4)域 属性的取值范围称为该属性的域。例如,学号的 域为8个数字字符串集合,性别的域为“男”和“女”。
(5)实体型 属性的集合表示一个实体的类型,称为实体型。 例如,学生(学号,姓名,性别,出生日期)就是 一个实体型。 属性值的集合表示一个实体。例如,属性值的集 合(02091001,李楠,女,1986-01-12)就是代表 一个具体的学生。 (6)实体集 同类型的实体的集合称为实体集。例如,对于 “学生”实体来说,全体学生就是一个实体集。
数据仓库是支持管理决策过程的、面向主题的、
集成的、稳定的、随时间变化的数据集合。
1.1.8 数据挖掘
数据挖掘(Data Mining),又称为数据库中的 知识发现,就是一个从数据库中获取有效的、新颖 的、潜在有用的、最终可理解的模式(注:模式又
称为知识)的复杂过程。
返回
1.2 数据库系统简述
1.2.1 数据库
系统和硬件有关。
每一种逻辑数据模型在实现时都有与其相对应的物
理数据模型。
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1.4 关系数据库
关系数据库是基于关系模型的数据库。
Access 就是一个关系数据库管理系统,
使用它可以创建某一具体应用的 Access 关系
数据库。
1.4.1 关系模型的基本术语
1.关系
一个关系就是一个二维表,每一个关系都有一个
1.3.3 逻辑数据模型
逻辑数据模型分为:层次模型、网状模
型、关系模型和面向对象模型。
1. 层次数据模型
层次数据模型(简称层次模型)采用树型结构来 表示实Fra Baidu bibliotek和实体间的联系。
2. 网状数据模型
网状数据模型(简称网状模型)可以看成是层次 模型的一种扩展。
3. 关系数据模型
关系数据模型(简称关系模型)以二维表的方式 (如表1-1所示)组织数据。20世纪80年代以来,几 乎所有的数据库系统都是建立在关系模型之上。基于 关系模型建立的数据库系统则称为关系数据库系统。
1.2.5 数据库系统的三级模式及二级映射结构
根据美国国家标准化协会和标准计划与需求委 员会提出的建议,数据库系统的内部体系结构是三 级模式和二级映射结构。 三级模式分别是概念模式、外模式和内模式。 二级映射分别是概念模式到内模式的映射和外 模式到概念模式的映射。
1.数据库系统的三级模式
(1)概念模式 概念模式也称为模式。它是数据库中全局 数据逻辑结构的描述,是所有用户(应用) 的公共数据视图。
2、两个实体之间的联系
现实世界中事物内部以及事物之间是有联
系的,在概念模型中反映为实体内部的联系和
实体之间的联系。
两个实体之间的联系可分为如下三种类型:
(1)一对一联系(1 : 1)
实体集 A 中的一个实体至多与实体集 B
中的一个实体相对应,反之亦然,则称实体
集 A 与实体集 B 为一对一的联系,记作 1 :
(1)数据定义功能
DBMS 提供了数据定义语言(Data Description Language,简称DDL)供用户定义 数据库的结构、数据之间的联系等。具体来说, DDL供用户定义数据库的外模式、模式、内模式、 各级模式之间的映射以及有关的约束条件等。
数据库管理系统的功能(续)
(2) 数据操纵功能
1。 例如,一个学校只有一个校长,一个校 长只能管理一个学校。
(2)一对多联系(1 : n)
如果对于实体集 A 中的每一个实体,实
体集 B 中有多个实体与之对应,反之,对于实
体集 B 中的每一个实体,实体集 A 中至多只 有一个实体与之对应,则称实体集 A 与实体集 B 之间为一对多联系,记为 1 : n。 例如,学校的一个系有多个专业,而一个 专业只属于一个系。
(2)外模式
外模式也称子模式或用户模式。它是数 据库用户所见到和使用的局部数据逻辑结构 的描述,是数据库用户的数据视图,是与某 一应用有关的数据的逻辑表示。
(3)内模式 内模式也称存储模式或物理模式,它是 数据库物理存储结构和物理存储方法的描述, 是数据在存储介质上的保存方式。 例如,数据的存储方式是顺序存储、还 是按照 B 树结构存储等等。
关系名。在关系数据库管理系统中,通常把二维表称
为数据表,也简称为表。二维表中含有几列就称为几
元关系。
对关系的描述称为关系模式,一个关系模式对应
于一个关系的结构。
1.4.1 关系模型的基本术语
关系模式的一般格式:
关系名(属性名1,属性名2,…,属性名n)
在Access中,关系模式表示为表模式,它对应于一个表 的结构。即: 表名(字段名1,字段名2,…,字段名n) 例如,“学系”表的关系模式为: 学系(学系代码,学系名称,办公电话,学系简介)
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