第1章 数据库系统概述.ppt

1.3 数据模型1.3.1 数据模型及分类 1.3.2 数据模型组成要素 1.3.3 概念模型1.3.4 常见的数据模型1.3.1 数据模型及分类模 型：是对现实世界中某个对象特征的模拟和抽象。

数据模型：数据库中采用数据模型这个工具来抽象、表 示和处理现实世界中的数据和信息。

通俗地讲数据模型 是现实世界的模拟。

数据模型分类：概念模型、逻辑模型和物理模型数据模型分类概念模型又称信息模型， 它是独立于计算机系统、 完全按用户的观点来对数 据和信息建模的，是对现实世界的第一层抽象。

最常见：实体－联系模型即E­R 图概念模型逻辑模型 物理模型数据模型分类 概念模型逻辑模型物理模型 逻辑模型又称结构数据模型，简称数 据模型。

它是直接面向DB的逻辑结 构，是对现实世界的第二层抽象；是 数据库系统的核心和基础。

最常见的有：层次模型（Hierarchical model）、网状模型（Network model）、关系模型（relational model ）、面向对象模型（Object Oriented model）、对象关系模型 （ Object relational model ）等数据模型分类物理模型是对数据最底层的抽象，它 描述数据在系统内部的表示方式和存 取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。

物理模型的具体实现是DBMS 的任务，数据库设计人员要了解和选择物理模型，一般用户不必考虑物理级的细节。

概念模型逻辑模型 物理模型 2008.9.2 信计、信管数据模型抽象转换的过程：转换 概念模型人的认识抽象DBMS 支持的数据模型现实世界信息世界机器世界1.3.2 数据模型组成要素数据模型是严格定义的一组概念的集合。

这些 概念精确地描述了系统的静态特性、动态特性和完 整性约束条件。

所以该模型由下面三部分组成：数据结构数据操作数据完整性约束1.3.2 数据模型组成要素数据结构数据完整性约束 数据操作数据结构是描述组成数据 库的数据对象的类型、内 容、性质等，以及描述对象 之间的联系。

第1章 数据库系统概述数据库系统应用Data Base System Application张建国哈工大计算机科学与技术学院第1章 数据库系统概述2008-9-212第1章 数据库系统概述本章主要内容数据库技术产生的背景(了解) 数据、数据库、数据库管理系统与数据库系统(掌握) 数据管理技术的发展(了解) 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 数据库系统的特点(掌握) 常见的数据库产品(了解)第1章 数据库系统概述1.1 绪论数据库技术产生的背景 随着计算机技术的发展,数据处理和数据管理在计算机应用 中所占比例越来越大,几乎所有规模较大的数据处理活动都 涉及到大量的数据,于是如何妥善地保存数据、科学地管理 数据、高效率地使用数据,便成为数据处理活动中的一个重 要问题. 20世纪50-60年代,人们常采用高级语言进行数据处理和数 据管理,但高级语言一般无法满足存储和处理大量的、关系 错综复杂的数据要求,于是在20世纪60 年代末数据库技术 便应运而生了. 现在,数据库技术已成为对大量数据进行组织和管理的重要技 术手段,也是信息化系统的基础.第1章 数据库系统概述1.1 绪论(Cont.)1. 信息与数据 信息Information 信息是人类对于自然界的感知. 物质世界：物质与信息 物质存在⇒信息存在 物质变化⇒信息变化 信息的表现形式多种多样 文字、声音、图形、图像、动画、视频、气味等如何表示 信息？ 如何处理 信息？第1章 数据库系统概述1.1 绪论(Cont.)数据Data 数据是信息的符号化表示.注意:信息和数 据的区别!在计算机中,数据是描述各种信息的符号记录. 数据的分类 数值型数据：数值 非数值型数据：文字、声音、图形、图像、动画、视频等 数据的语义 对数据记录的解释. 数据处理 对数据进入收集、存储、加工和传播等过程.第1章 数据库系统概述1.1 绪论(Cont.)信息 指导社会活动 新信息 人数据 数据处理 新数据机信息与数据的关系第1章 数据库系统概述1.1 绪论(Cont.)2. 数据库DB(Data Base) 长期存放在计算机存储介质中的有组织的、动态的、可共享的数 据集合. 3. 数据库管理系统DBMS(Data Base Management System) 组织、存储、维护和获取数据库中数据的软件系统,是介于数据库 用户和操作系统之间的数据管理软件. 4. 数据库系统DBS(Data Base System) 在计算机系统中引入数据库后的系统,包括： 数据库DB, 数据库管理系统DBMS, 各种开发工具 数据库应用系统, 计算机硬件及其他软件 数据库管理员DBA (Data Base Administrator), 用户第1章 数据库系统概述1.1 绪论(Cont.)人或应 用程序用户 1用户 2DBMSDB用户 n数据库系统示意图第1章 数据库系统概述1.1 绪论(Cont.)图书馆系统： 书库 图书管理系统 读者 设施 数据库系统： 数据库 数据库管理系统 用户(应用) 计算机系统图书馆系统与数据库系统1.2数据管理技术的发展数据处理与数据管理数据处理：对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和.数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护的过程.数据管理是数据处理的核心.数据处理数据管理数据管理技术的三个阶段人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段1. 人工管理阶段需要：计算机主要用于科学计算.硬件：使用纸带、穿孔卡片等保存数据,无直接存取存储设备软件：无操作系统和数据管理软件.数据处理方式：批处理程序数据数据程序特点：数据在计算机中不保存;数据由应用程序管理;数据不能共享;数据与程序不具有独立性;基本上是一个程序对应一批数据.2. 文件系统阶段需要：数据量增大,联机处理增多.硬件：使用磁盘、磁鼓等直接存取存储设备.软件：操作系统及其文件管理软件.数据处理方式：批处理、联机实时处理特点：数据可以在计算机的文件中长期保存;由文件管理系统进行程序与文件中的数据之间的转换;文件形式多样化：顺序文件、直接文件、索引文件等;数据共享性差、冗余度大、无安全控制功能;数据容易出现不一致性;数据对程序依赖性强,数据结构由应用程序决定,编程难度大想想C 语言的文件!文件系统的数据存取程序1文件管理系统程序2程序n数据1数据m数据2…………3. 数据库系统阶段需要：数据管理需要越来越多、数据规模越来越大,多种应用、多种语言互相覆盖,共享要求越来越大.硬件：大容量硬盘；硬件价格下降.软件：软件系统更加成熟；价格上升,编制和维护成本增加.处理方式：联机实时处理,分布式处理.文件系统已无法满足要求,数据库系统应运而生.User A (SQL)User D (Java)User B (VC )User C (PB)DB数据库系统的特点数据面向整个组织数据结构化共享性高,冗余度低,可扩充性强程序与数据具有较高的独立性数据管理灵活方便易于被应用程序使用安全性和保密性好数据的算法相对较简单,但数据之间的关系复杂现在的信息系统一般都是建立在数据库系统之上的.1.3 数据库系统的特点一些重要的概念!(1) 数据结构化文件系统为某个特定应用服务;管理数据能力较差,一般只是将本程序需要的数据存放在数据文件中;只考虑数据本身,数据之间无联系.数据库系统从一个组织全部应用的角度,全面考虑并集成数据的结构;不仅能反映数据本身,而且还能反映数据之间的联系;数据之间的联系通过存取路径实现.例：一个简单的教学数据库系统的模式学生(学号,姓名,性别, 出生日期,党派,籍贯,系号)家庭成员(学号,姓名,性别,与本人关系,单位,职务)奖惩(学号,时间,类别,事由,级别)学历(学号,时间,学校,性质)系(系号,系名,地址,电话,系主任)课程(课号,课程名,学时,学分,性质)选课(学号,课号,教师号,成绩)教师(教师号,姓名,职称,系号)该系统的所有数据记录之间都存在着联系(2) 数据共享性好、冗余度低、易扩充、避免不一致性共享性好数据是从整体角度看待和描述的,可以被多个用户、多个应用共享.冗余度低相同的数据不必重复存放,大大减少了数据的冗余度,节约存储空间.易扩充、易修改增加、修改或删除数据时,只是在一部分数据上进行的,可以减少操作量.避免数据不一致数据修改只对部分数据进行,可避免数据之间的不一致性.(3)数据独立性好数据独立性数据与应用程序之间相互依赖的程度.三级逻辑结构全局逻辑结构：描述数据库的整体结构局部逻辑结构：描述某一用户观点的数据集合物理结构：描述数据的物理存储两种映象全局逻辑结构与局部逻辑结构映象：逻辑独立性全局逻辑结构与物理结构映象：物理独立性数据库的三级逻辑结构全局逻辑结构DataBase物理结构局部逻辑结构1局部逻辑结构n局部逻辑结构2…映象1映象2逻辑独立性物理独立性数据的逻辑独立性在全局逻辑结构与局部逻辑结构之间有一种映象.当全局逻辑结构发生变化时,通过修改该映象,可以使局部逻辑结构不改变.用户程序是根据局部逻辑结构编写的,所以不必修改用户程序.数据的物理独立性在全局逻辑结构与存储结构之间有一种映象.当存储结构发生变化时,通过修改该映象,可以使全局逻辑结构不改变.由此不必修改局部逻辑结构,所以不必修改用户程序.尽量减少数据对程序的影响!(4) 数据由DBMS统一管理和控制数据库中的数据是共享的.单用户系统数据在不同时间被不同用户共享.多用户或分布系统数据在同一时间被不同用户共享(并发操作).DBMS提供了一种机制,保证数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复等.数据的安全性保护数据,防止非法使用造成数据泄密(保密)和破坏(保护).数据的完整性保证数据的正确性、有效性和相容性.并发控制多个用户同时存取、修改数据时,防止可能因相互干扰导致错误的结果或使数据库被破坏.数据库恢复计算机运行过程中可能会发生各种故障,影响数据的正确性,甚至导致数据库中部分数据或全部数据丢失.这就要求有一种机制,能使数据库从错误的状态恢复到正确的状态或某一时刻正确状态.周密的保护措施是数据库的特色!(5) 数据存取最小单位是数据项文件系统一次只能存取一个记录的数据项.数据库系统一次可以存取若干个记录的若干个数据项.例：一个简单的学生—课程数据库系统.全局逻辑结构学生(学号,姓名,性别,系号,出生日期,党派)课程(课号,课名,学时,学分,性质)选课(学号,课号,成绩)局部逻辑结构成绩(学号,姓名,课程名, 分数)从用户观点看,成绩只是一个表！1.4 常见的数据库产品主要数据库管理系统Visual FoxPro SQL Server DB2Oracle SybaseInformixIngres Access……主要数据库编程语言PBVBDelphiJavaJSP ASP……你还知道哪些呢?本章小结数据库系统的基本概念数据管理技术的发展数据库技术的产生、发展及特点三级模式与两种映象数据独立性逻辑独立性物理独立性常见的数据库产品本章作业与任务复习部分P.10: 1，2，3，4，5，6阅读教材中相关内容提交部分上网查阅数据库在自己所学专业领域的应用,整理成一篇简单的报告(200字以内).麻烦你了!。

第一章数据库系统概述学习目的与要求：1、了解信息、数据玉数据处理的正确含义及数据管理的进展2、了解数据库系统的基本概念、特点和数据模型3、理解关系模型和关系运算的基本概念4、了解数据库设计的原则、步骤和设计过程学习重点和难点：1、数据库的基本概念2、关系的基本运算有两类：一类是传统运算（并、差、交等）;另一类是专门的关系运算（选择、投影和连接）。

课时数：21.1数据和信息1.1.1 数据数据是存储在某一媒体上能够识别的物理符号。

在计算机领域中，一切能被计算机接收和处理的物理符号都叫数据。

数据通常可以分为两种形式：一种是数值型数据，如成绩、价格、体重、工资等；另一种是非数值型数据，如姓名、地址、单位、文章、声音、图像、视频等。

1.1.2信息信息是指数据经过加工处理后所得到有价值的知识。

说明：信息与数据既有联系又有区别，数据反映了信息，而信息又依靠数据来表达。

用不同的数据形式可以表示同样的信息，信息不随它的数据中的形式不同而改变。

总之，信息是反映客观现实世界的知识，数据是信息的具体表现形式，数据经过加工处理后使其具有知识性并对人类活动产生有意义的决策作用。

1.1.3 数据处理数据处理是利用计算机技术将数据转换成信息的过程。

数据处理包括对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、计算、加工、统计和传输等一系列操作。

数据是原料，使输入，而信息使产出，是输出结果。

数据处理的目的是从大量的、原始的数据中获取我们所需要的资料，为我们工作和决策提供必要的信息基础和依据，输出有价值、有意义的信息。

1.2 数据管理技术的发展数据管理是对数据进行组织、存储、分类、检索、维护等数据处理的技术，是数据处理的核心。

随着计算机硬件技术和软件技术的发展和进步，计算机数据管理的水平不断提高，管理方式也发生了很大的变化。

发展到现在，数据管理经历了以下三个阶段：·人工管理阶段·文件管理阶段·数据库系统阶段1.2.1 人工管理阶段1.2.2 文件管理阶段1.2.3 数据库系统阶段由于文件系统管理数据的缺陷，迫切需要新的数据管理方式，把数据组成合理结构，能集中、统一地进行管理。

数据库系统概论_第⼀章第⼀章绪论1.1 数据库系统概述1.1.1 数据库的4个基本概念1. 数据Data定义：描述事物的符号记录数据的语义：数据的含义，与数据不可分数据是有结构的：记录是计算机存储数据的⼀种格式或⼀种⽅法2. 数据库（DataBase, DB）定义：长期存储在计算机内、有组织的、可共享的⼤量数据的集合。

数据库中数据按照⼀定数据模型组织、描述和存储；具有较⼩的冗余度，较⾼的数据独⽴性和易扩展性，并可为各种⽤户共享基本特点：永久存储、有组织、可共享3. 数据库管理系统（DataBase Management System, DBMS)定义：位于⽤户应⽤和操作系统之间的⼀层数据管理软件，是⼀个⼤型复杂的软件系统，和操作系统⼀样是计算机的基础软件。

⽤途：科学地组织和存储数据、⾼效地获取和维护数据主要功能：（1）数据定义（提供数据定义语⾔DDL（Data Definition Language）；（2）数据组织、存储和管理（3）数据操纵（提供数据操纵语⾔DML，实现对数据库的基本操作）（4）数据库的事务管理和运⾏管理（5）数据库的建⽴和维护（6）其他功能4. 数据库系统（DataBase System, DBS）定义：由数据库、数据库管理系统（及应⽤开发⼯具）、应⽤程序和数据库管理员（DataBase Administrator, DBA）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

通常把数据库系统简称为数据库1.1.2 数据管理技术的产⽣和发展数据管理：对数据进⾏分类、组织、编码、存储、检索和维护⼈⼯管理阶段→⽂件系统阶段→数据库系统阶段1. ⼈⼯管理阶段特点：数据不保存应⽤程序管理数据数据不共享数据不具有独⽴性2. ⽂件系统阶段特点：数据可以长期保存由⽂件系统管理数据数据共享性差、冗余度⼤数据独⽴性差3. 数据库系统阶段数据库观点：数据不是依赖于处理过程的附属品，⽽是现实中独⽴存在的对象从⽂件系统到数据库系统标志着数据管理技术的飞跃1.1.3 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，这是数据库的主要特征之⼀，也是数据库系统与⽂件系统的本质区别。