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[其它]第1章 数据库系统概论PPT课件

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《数据库系统概述》课件

《数据库系统概述》课件

关系数据库
关系数据库
一种基于关系的数据库，通过表 格的形式来组织数据，每个表格 包含若干行和列，每列代表一个 属性，每行代表一个记录。
关系完整性
关系数据库中的数据完整性是指 数据的正确性和一致性，包括实 体完整性、参照完整性和用户自 定义完整性。
关系代数
一种用于描述关系数据库中数据 操作的数学模型，包括选择、投 影、连接等操作。
事务管理
确保数据完整性的重要手段之一，通过事务来保证 一系列操作要么全部成功执行，要么全部不执行。
并发控制
在多用户并发访问数据库时，通过各种并发 控制技术来保证数据的一致性和完整性。
03
数据库系统设计
数据库设计的基本原则
确保数据完整性
设计时应考虑数据的准确性、一致性和完整 性，避免数据冗余和冲突。
优化查询语句，避免全表扫描，减 少不必要的计算和数据传输。
缓存技术
利用缓存存储常用数据，减少对数 据库的访问次数。
04
数据库系统的备份与恢复
备份策略
制定定期备份和增量备份策略，确保数据安 全。
备份存储
选择可靠的存储介质和设备，确保备份数据 不会丢失。
数据恢复
在数据丢失或损坏时，能够快速恢复数据， 减少业务中断时间。
等。
02
数据库系统基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物以及事物之间的 关系，常见的概念模型有实体-联系模型（E-R模型）。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据结构、数据操作和数据约 束，常见的逻辑模型有层次模型、网状模型和关系模型。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据存储和数据访问方式，常 见的物理模型有B树、B+树等。

第一章数据库系统概念精品PPT课件

第一章数据库系统概念精品PPT课件
• 数据库中的数据按一定的数据模型组织、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，可为各种用户共享。
4
2. DBMS的作用
CPU
用户请求
SELECT 学号，姓名，专业 FROM学生
存取数据
DBMS
DB
学号 姓名 专业 99021 田立平 计算机 99024 李康健 法 律 99034 葛小力 会计学 99035 顾华伟 新 闻
5
3. DBMS 的基本功能 CPU
数据定义
定义数据库结构和存储结构； 定义数据库中数据之间的联系； 定义数据完整性约束条件和保证完整性的触发机制等
数据操作
完成对数据库中数据的操作：输入、查询、插入、删除、修 改等；
6
3. DBMS 的基本功能(续) CPU
• 数据库运行的管理 • 完成对数据库的安全性控制/完整性控制/并
• 数据库系统的优点
– 在数据字典中存储数据结构和数据之间的联系； – 在建立数据库时，只需要简单地定义数据的逻辑结构，
不必定义数据的物理结构和编写程序； – 可自动将用户输入的逻辑数据转换成物理数据； – DBMS中通过封锁和授权机制，确保数据库的安全性和
保密性； – 能够实现数据共享，支持多个用户的数据存取；、 – 具有数据备份和数据恢复的能力，保证数据的可靠性； – 提供完整性约束功能，可以控制数据冗余和消除潜在
的数据不一致问题； – 提供功能强大的结构化查询语言SQL。
16
1.4 数据模型
CPU
理解两个概念：
模型
数据模型
17
模型的定义
CPU
在韦伯斯特词典中把模型定义成 “对不能直接观察的事物进行形象 的描述和模拟”。

第一章数据库系统概述PPT课件

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

数据库概论01PPT课件

数据库概论01PPT课件
发展历程
数据库技术经历了层次数据库、网状数据库、关系数据库和非关系数据库等发 展阶段，目前关系数据库仍占据主导地位，非关系数据库在特定领域也有广泛 应用。
数据模型与数据库系统结构
数据模型
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，包括概念模型、逻辑模型和物理模型三 个层次。常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
THANKS
感谢观看
ห้องสมุดไป่ตู้
索引（Index）
索引是用于加速数据库表中数据检索的数据结构。通过创建索 引，可以提高数据查询的速度和效率。创建索引的语法为 CREATE INDEX，可以根据需要选择不同的索引类型和列进行 创建。
05
数据库性能优化策略探讨
查询优化技巧分享
索引优化
合理利用索引，避免全表扫描，提高查询效率。
SQL语句优化
数据库概论01ppt课件
• 数据库基本概念与原理 • 数据库设计方法与步骤 • 数据库管理系统（DBMS）功能介
绍 • SQL语言基础与应用实例分析 • 数据库性能优化策略探讨 • 总结回顾与拓展延伸
01
数据库基本概念与原理
数据库定义及发展历程
数据库定义
数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合，具有数 据冗余度小、数据独立性高和易扩展等特点。
• NoSQL数据库与关系数据库的比较：NoSQL数据库和关系数据库在数据模型、 扩展性、一致性保证和事务支持等方面存在显著差异。NoSQL数据库更适合处 理非结构化数据和大规模数据，而关系数据库则更擅长处理结构化数据和复杂 的事务操作。
• NoSQL数据库的应用场景：NoSQL数据库在Web应用、大数据处理、实时分 析和物联网等领域具有广泛的应用前景。例如，在Web应用中，NoSQL数据库 可以用于存储用户行为数据、日志数据和社交媒体数据等；在大数据处理中， NoSQL数据库可以用于实现数据的分布式存储和并行处理；在实时分析中， NoSQL数据库可以提供高性能的数据读写能力和灵活的数据模型支持；在物联 网中，NoSQL数据库可以用于存储海量的传感器数据和实现数据的实时处理和 分析。

第一章数据库概述ppt课件

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确定实体集的关键字：用下划线在属性上标明关键字 的属性集合
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

第1章数据库系统概述ppt课件

第1章数据库系统概述ppt课件
背景 计算机主要用于科学计算 数据量小、构造简单，如高阶方程、曲线拟和
等。 外存为顺序存取设备 磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备。 没有操作系统，没有数据管理软件 用户用机器指令编码，经过纸带机输入程序和
数据，程序运转终了后，由用户取走纸带和运
(1) 人工管理阶段〔续〕
特点： 没有公用的软件对数据进展管理，由运用程序
各地的计算机由数据通讯网络相联络。本地计算机 单独不能胜任的处置义务，可以经过通讯网络获得 其它DB和计算机的支持。
面向对象数据库系统
对象数据模型能完好地描画现实世界的数据构造， 能表达数据间嵌套、递归的联络。
具有面向对象技术的封装性和承继性的特点，提高 了软件的可重用性。
1.2 数据库系统根本概念
运用程序1 运用程序2
数据库管理系统 〔DBMS〕
数据库
运用程序n
数据库管理员 〔DBA〕
图1－1 数据库系统构造
3〕 数据库管理系统
〔Database Management System，简记为 DBMS〕
DBMS是位于用户与操作系统〔OS〕之间的 一层数据管理软件。
它为用户或运用程序提供访问DB的方法，包 括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
数据处置是与数据管理相联络的，数据管理技术的 优劣，将直接影响数据处置的效率。
3)数据管理技术的开展
数据管理技术的开展，与计算机硬件、系统软 件及计算机运用的范围有着亲密的联络。 数据管理技术的开展阅历了人工管理、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，数据处置 的方式根本上是批处置。
1963年，美国Honeywell公司的IDS〔Integrated Data Store〕系统投入运转，揭开了数据库技术的序幕。

数据库系统概论第一章PPT


数据管理技术的产生和发展
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) 文件系统阶段(20世纪50年代末--60年代中) 数据库系统阶段(20世纪60年代末--现在)
数据管理技术的产生和发展(续)
数据库系统的构成
数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 数据库管理员
用户
用户
用户
应用系统
应用开发工具
数据库管理系 统
操作系据库系统概述
1.1.1 四个基本概念 1.1.2 数据管理技术的产生和发展 1.1.3 数据库系统的特点
数据管理技术的发展动力
应用需求的推动
计算机硬件的发展
计算机软件的发展
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
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，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制
...… ...…
应用程序１ 应用程序２
应用程序ｎ
存取 方法
文件１ 文件2
文件n
文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系
文件系统中数据的结构
记录内有结构。 数据的结构是靠程序定义和解释的。 数据只能是定长的。

数据库系统PPT课件


数据库系统的性能优化
查询优化
对数据库查询进行优化，包括索引设计、查询语句优化等， 提高查询速度和效率。
硬件优化
根据数据库系统的负载和性能需求，对硬件资源进行合理 配置和优化，包括内存、CPU、存储等。
系统监控与调优
对数据库系统进行实时监控，发现性能瓶颈并进行调优，确保 数据库系统在高负载情况下仍能保持稳定和高效运行。
数据库系统将数据组织 成有逻辑关系的结构化 形式，方便用户进行查 询、更新和管理。
数据库系统允许多个用 户同时访问和操作数据 ，实现数据共享，提高 数据利用率。
数据库系统通过数据模 型和数据管理技术，使 数据与应用程序相互独 立，减少数据冗余和数 据不一致性。
数据库系统提供数据加 密、权限控制等安全机 制，确保数据不被非法 访问和篡改。
逻辑设计
逻辑模型转换
将概念模型转换为逻辑模型，如关系模型。
逻辑优化
根据数据库性能和功能需求，对逻辑模型进行优化。
物理设计
存储结构
设计数据库的物理存储结构，包括文件组织、存储路径等。
索引策略
根据查询需求，设计合适的索引策略以提高查询效率。
数据库实施与维护
数据导入与迁移
将数据从旧系统迁移到新设计的数据库系统中。
公共服务的开展。
02 数据库系统的基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物以 及事物之间的关系，常见的有实体-关系模 型和ER模型。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据结构、数据操作和 数据约束，常见的有层次模型、网状模型和关系模 型。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据存储和数据 访问方式，包括数据存储结构、数据存储路 径、数据访问方法等。

第1章数据库系统概论PPT课件

❖ 学习要点
▪ 数据库系统有关的基本概念 ▪ 数据库的发展历史 ▪ 数据模型(Data Models) ▪ 数据库系统的三级模式及二级映象 ▪ 数据库系统
2020/11/14
第1章 绪论
1.1 数据库系统概论
❖ 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）
计算机软件的种类？
2020/11/14
第1章 绪论
数据库管理系统的功能
❖ 功能
▪ 数据定义：定义数据库结构、权限、索引等。 ▪ 数据存取：实现对数据的查询、增、删、改等
操作。 ▪ 数据库的运行管理：实现数据库恢复、并发控
制、完整性检查、安全性检查、日志管理等功 能，保证数据库系统的正常运行。 ▪ 数据库的建立和维护：数据输入、转换、转储、 恢复，数据库性能监控、性能分析等。
数据库原理
课程性质与设置目的
❖ 性质
▪ 计算机与信息类专业的一门专业基础课 ▪ 数据库技术是计算机软件学科的重要分支 ▪ 应用领域广大
❖ 目的
▪ 掌握基本原理和方法 ▪ 掌握数据库结构设计和数据库应用系统开发
方法 ▪ 能应用现有数据库管理软件和软件开发工具
2020/11/14
第1章 绪论
数据库的地位
的文件系统是专门用于数据管理的软件 ▪ 处理方式：联机实时处理、批处理
2020/11/14
第1章 绪论
文件系统的特点
❖ 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存 ❖ 数据面向的对象：某一应用程序 ❖ 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 ❖ 数据的结构化：记录内有结构，整体无结构
❖ 数据的独立性：独立
▪ 一个模式可对应多个外模式，对于每一个外模式均 有一Fra bibliotek外模式／模式映象。

《数据库系统概论》课件

数据挖掘技术
数据挖掘是从大量数据中提取有用的信息和知识的过程。数据挖掘技术包括关联分析、聚类分析、分类和预测等 ，可以帮助企业发现隐藏在数据中的价值。
分布式数据库系统
• 分布式数据库系统是一种将数据 存储在多个物理节点上的数据库 系统，每个节点拥有自己的存储 系统和处理能力。分布式数据库 系统可以实现数据的分散存储和 访问，提高数据的可用性和可扩 展性。
数据库
存储数据的物理结构。
查询优化器
优化查询性能，选择最佳的查 询执行计划。
用户界面
提供用户与数据库交互的界面 ，包括命令行界面和图形用户 界面。
06
数据库技术的发展趋 势
数据仓库与数据挖掘技术
数据仓库
数据仓库是一个大型、集中式的存储系统，用于存储和管理大量的数据，以便进行查询、分析和决策支持。数据 仓库技术包括数据清理、数据集成、数据存储和查询优化等技术。
需求分析阶段需要与用户进行深入交流，了解用户的需求和业务场景，并 整理成需求文档。
需求分析阶段还需要对数据进行分类和分析，确定数据的来源、结构和关 系。
概念设计阶段
01 概念设计阶段是根据需求分析的结果，设计出满 足用户需求的数据库概念结构。
02 概念设计阶段主要采用E-R图等工具进行数据模 型的设计，确定实体、属性、关系等概念。
数据的独立性
数据库系统将数据与应用程序分离， 使得数据的修改和应用程序的更新相 互独立。
数据的共享性
数据库系统允许多个用户同时访问和 操作数据，实现数据的共享和协同工 作。
数据库系统的分类
关系数据库系统
基于关系模型的数据库系统， 使用表格形式存储数据，支持
SQL语言进行数据操作。
非关系数据库系统
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系
专业
班级
教研室
学生
教师 课程 实验室
图1.6(c)系－教师－学生联系
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1.2.3 数据库系统的结构与组成
用户1
用户2
……
用户n
用 用户级 子模式a
Hale Waihona Puke 子模式b户 数据库 视图
----------
数
子模式与模式的映射
视
据 库
概念级数据库
概念模式
图
管 理
员 ----------
模式与内模式的映像
C.J.Date的定义：数据库是某个企事业单位
存贮在计算机内的一组业务数据，它能被这个单
位中的应用系统使用。
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J.Martim的定义：数据库是存贮在一起的相关数 据的集合,这些数据无有害的或不必要的冗余,为多 种应用服务;数据的存贮独立于使用它的程序;对数 据库插入新的数据，修改和检索原有数据均能按
应用程序A
存储结构与
逻辑结构的 映射
整 体 整体逻辑结构与
逻辑 结 构 局部逻辑结构的
映射
应用程序B
……
图1.5 二级映射功能示意
应用程序X
22.11.2020
10
5．提供简便的用户接口 6．统一的数据控制管理 7．对数据的存取有了很大的改进 1.1.4 数据库系统与文件系统的比较 1．相同性 2．不同性 ⑴ 数据库系统具有最小的冗余度 ⑵ 数据库系统具有极大的数据独立性 ⑶ 数据库系统为用户提供了有效、统一的操 作手段
应用程序D （Ada语言）
应用程序C （COBOL语言）
图1.3 广义数据共享见书
22.11.2020
6
2．实现了数据的结构化
校名 校长 地址
隶属
系号 系名 系主任
隶属
教研室 室主任
隶属
教师记录
课程记录
编号 姓名 职称 年龄 简历 课程号 课程名 课程类
隶属
隶属
人事记录
工资记录 任课教师 任课日期 评语
1.3.1 数据库的三级结构
1. 子模式 给用户设置子模式有如下好处：
⑴ 使用简单方便
⑵ 确保数据独立性
⑶ 减少数据冗余，提高数据共享
⑷ 提高数据的安全保密性
2．模式
3．内模式
4．三级数据库之间的关系
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19
1.3.2 数据库的两级映射
1．子模式与模式之间的映射 2．模式与物理模式之间的映射
22.11.2020
11
1.2 数据库系统的组成
1.2.1 数据库的定义与特性
1．数据库的定义
DBTG（Data Base Task Group）的定义：数
据库是由一个指定控制的所有记录（record）、
络（set〕和区域组成。如果有多个数据库，则每
一个数据库必须有自己的模式，不同数据库的内
容是彼此无关的。
3．具有很强的数据管理能力
4．确保数据库系统的可靠、安全与完整
5．一个良好的数据库系统应具有重新组织数
据的能力
6．设计数据库时应充分注意系统的可修改性
和可扩充性
7．数据应能充分描述数据间的内在联系
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14
图1.6(a)学生－课程联系
22.11.2020
图1.6(b)教师－学生联系
15
7．制定保证数据库完整性的约束条件和控制
要求
22.11.2020
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1.4.2 数据库管理系统的主要作用
1．定义数据库
2．管理数据库
3．数据库运行与维护制
4．数据通讯
5．数据字典
1.4.3 数据库管理系统的程序组成
1．语言（编译）处理方面。
2．系统运行控制方面
3．系统维护管理方面
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2
◆要求 熟练掌握以下内容： ● 数据库管理系统的组成与作用 ● 数据库管理系统的数据字典与日志 ● E-R图与关系模型的转换 ● 数据库的视图与映射 了解以下内容： ● 数据库技术的发展简史
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3
1.1 数据库技术的发展
1.1.1 人工管理阶段
数据的逻辑组织
数据的物理组织
简单的I/O软件
日期 事件 日期 工资状况
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图1.4（a）全局逻辑结构
7
教研室
室主任
隶属
课程号 课程名 课程类别 隶属
任课教师 任课日期 评语
图1.4（b）局部逻辑结构
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8
…
…
数据库 整体 逻辑结构
……
图1.4（c）现代数据库系统
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9
3．数据冗余度小，弹性大，易扩充，应用方式灵活 4．具有较高的数据独立性
22
1.4.4 数据语言
1．数据描述语言 ⑴ 模式DDL ⑵ 子模式DDL ⑶ 内模式DDL 2．数据操作语言
1.4.5 数据字典
1．数据字典涉及的主要对象 2．数据字典的作用 ⑴ 保证DBMS快速查找有关对象的请 求能够实现。
1.3.3 数据独立性
1．物理数据独立性 2．逻辑数据独立性
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20
1.4 数据管理员与管理系统
1.4.1 DBA的作用
1．决定数据库中的信息内容
2．决定数据的存储和访问策略
3．监视系统的工作状况，保证系统的时空效率
4．协调用户与数据库系统的联络
5．决定数据库的保护措施
6．及时修改数据字典，使之能反映系统状况
……
图1.1 人工管理的数据组织
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4
1.1.2 文件管理阶段
逻辑文件
顺序文件
逻辑文件
连接文件
…
…
……
……
存取 方法
存取 方法
……
(a)
(b)
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图1.2 文件系统的数据组织见书
5
1.1.3 数据库系统阶段
1．实现了广义的数据共享
应用程序B （C语言）
数据库
应用程序A （Basic语言）
子模式m 模式
外 模 式 DBMS
OS
系 视统
分 图析
员
物理级数据库
存储模式
内模式
22.11.2020
图1.7 数据库系统的结构
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1. 数据库 2. 数据库管理系统 3. 应用程序系统 4. 数据库用户
⑴ 普通级用户 ⑵ 程序员级用户 ⑶ 数据库管理员
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1.3 数据库的逻辑结构
一种公用的和可控制的方法进行，数据被结构化， 为其它的应用提供基础。
2．数据库系统的主要特性
⑴ 尽最大可能减少数据的冗余度
⑵ 实现广泛的数据共享
⑶ 保证数据的安全可靠
⑷ 保证数据独立性
⑸ 实现标准
22.11.2020
13
1.2.2 数据库系统的设计原则
1．数据独立性
2. 减少数据冗余，提高共享程度
第1章 数据库系统概论
22.11.2020
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第 1 章 数据库系统概论
知识点 ● 数据库、数据库系统、数据库管理系统 ● 数据描述语言与操作语言 ● 数据模型、存储模式与视图 难点 ● 数据库管理系统的作用、数据字典内容与作用 ● 关系模型、数据库视图、三级模式与两级映射
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