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第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。
例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）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例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML）操纵数据实现对数据库的基本操作例如：查询、插入、删除和修改（3）数据库的运行管理：保证数据的安全性（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图2.外模式：也称为子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．实体（Entity）: 客观存在并可相互区别的事物称为实体，可以是具体的人、事、物或抽象的概念，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。
数据库系统定义数据库系统（Database System，简称DBS）是由数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。
数据独立性数据库中的数据独立于应用程序，即数据的逻辑结构和物理结构分离，使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出来。
数据结构化数据库中的数据按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有较高的结构化程度。
数据完整性保障数据库系统提供了一套完整的数据完整性保障机制，确保数据的正确性、有效性和相容性。
数据共享性高数据库中的数据可以被多个用户、多个应用程序共享使用，避免了数据冗余和不一致性。
数据安全性控制数据库系统提供了数据安全性控制机制，可以对数据进行加密、权限控制等操作，确保数据的安全性和保密性。
数据库系统定义与特点数据库技术发展历史层次数据库和网状数据库阶段20世纪60年代至70年代初，出现了层次数据库和网状数据库，它们采用树形或图状结构表示数据及其之间的联系。
关系数据库阶段20世纪70年代至80年代，关系数据库逐渐取代了层次数据库和网状数据库，成为主流的数据库技术。
关系数据库采用二维表格的形式表示数据及其之间的联系，具有严格的数学理论基础和简洁的数据操作语言。
面向对象数据库阶段20世纪90年代至今，随着面向对象编程技术的发展，面向对象数据库逐渐兴起。
面向对象数据库采用类和对象的形式表示数据及其之间的联系，支持复杂数据类型和继承等面向对象特性。
企业信息化数据库系统是企业信息化的重要组成部分，广泛应用于企业资源规划（ERP）、客户关系管理（CRM）、供应链管理（SCM）等领域。
电子商务网站需要处理大量的商品信息、用户信息和交易数据等，数据库系统为电子商务提供了高效、可靠的数据存储和管理解决方案。
金融领域涉及大量的客户数据、交易数据和风险控制数据等，数据库系统为金融行业提供了安全、稳定的数据存储和处理支持。
科学研究领域需要处理大量的实验数据、观测数据和模拟数据等，数据库系统为科学研究提供了高效、灵活的数据管理和分析工具。
数据库系统原理课程总结第一章数据库基础知识1.信息、信息特征及作用（1）信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识。
（2）信息是有用的。
（3）信息能够在空间可时间上传递。
（4）信息需要一定的形式表示。
2.数据、数据与信息的关系及数据的特征（1）数据哟“型”与“值”之分。
（2）数据受数据类型和取值范围的约束。
（3）数据有定性表示和定量表示之分。
（4）数据应具有载体和多种表现形式。
3.手工管理数据库阶段（1）手工管理阶段不保存大量的数据。
（2）手工管理数据库阶段没有软件系统对数据刻库进行管理。
（3）手工管理阶段基本上没有“文件”概念。
（4）手工管理阶段是一组数据对应一个程序。
4.数据库技术的发展历程（1）出现了许多商品化的数据库管理系统。
（2）数据库技术成为实现和优化信息系统的基本技术。
（3）关系方法的理论研究和软件系统的研制取得了很大成果。
5.数据库系统的软件的组成（1）操作系统。
（2）数据库管理系统和主语言编译系统。
（3）数据库应用开发工具软件。
（4）数据库应用系统及数据库。
第二章数据库模型与概念模型1.数据模型的三要素a.数据结构b.数据操作c.数据约束条件2.常见的数据模型当前，数据库领域最常用的数据模型主要有3种，它们是层次模型，网状模型和关系模型。
3.层次模型1）层次模型的定义a.有且仅有一个节点没有双亲结点，这个节点成为根结点。
b.出去根节点之外的其他结点有且只有一个双亲结点。
2）层次模型的存储结构a.邻接存储法。
邻接存储法是按照层次书前序穿越的顺序，把所有纪录值依次邻接存放，即通过物理空间的位置相邻来安排层次顺粗，实现存储。
b.链接存储法。
链接存储法是指用引元来反映数据之间的层次联系，它主要有子女-兄弟链接法和层次序列链接法两种方法。
4.网状模型1）网状模型的基本特征a.有一个以上的结点没有双亲。
b.结点可以有多余一个的双亲。
5.关系模型1）关系模型的存储结构在关系数据库的物理组织中，关系以文件形式存储。
第3章关系数据库标准语言1 ．试述语言的特点。
答：(l）综合统一。
语言集数据定义语言、数据操纵语言、数据控制语言的功能于一体。
(2）高度非过程化。
用语言进行数据操作，只要提出“做什么”，而无需指明“怎么做”，因此无需了解存取路径，存取路径的选择以与语句的操作过程由系统自动完成。
(3）面向集合的操作方式。
语言采用集合操作方式，不仅操作对象、查找结果可以是元组的集合，而且一次插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合。
(4）以同一种语法结构提供两种使用方式。
语言既是自含式语言，又是嵌入式语言。
作为自含式语言，它能够独立地用于联机交互的使用方式；作为嵌入式语言，它能够嵌入到高级语言程序中，供程序员设计程序时使用。
(5）语言简捷，易学易用。
2 ．试述的定义功能。
的数据定义功能包括定义表、定义视图和定义索引。
语言使用语句建立基本表，语句修改基本表定义，语句删除基本表；使用语句建立索引，语句删除索引；使用语句建立视图，语句删除视图。
3 ．用语句建立第二章习题5 中的4 个表。
答：对于S 表：S ( , , , ) ;建S 表：S ( C(2) ，C(6) ，C(2)，C(4));对于P 表：P ( , , , );建P 表：P( C(2) ，C(6)，C(2)，);对于J 表：J ( , , ）;建J 表：J( C(2) ，C(8)，C(4))对于表：( , , , ）;建表：()( C(2)，C(2)，C(2)，))4.针对上题中建立的4 个表试用语言完成第二章习题5 中的查询。
( l ）求供应工程零件的供应商号码;’J1’( 2 ）求供应工程零件的供应商号码;'J1' 'P1'( 3 ）求供应工程零件为红色的供应商号码;'J1' '红'( 4 ）求没有使用天津供应商生产的红色零件的工程号;( '天津' '红' )。
数据库原理及应用教程电子教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念数据库的定义数据库的用途数据库的发展历程1.2 数据模型概念模型关系模型面向对象模型1.3 数据库体系结构数据库三级模式结构数据库二级映像第二章：关系数据库2.1 关系数据库概述关系数据库的基本概念关系数据库的组成2.2 关系运算选择投影连接2.3 关系数据库设计关系模型规范化第三章：SQL语言3.1 SQL概述SQL的定义SQL的特点3.2 数据定义语言创建表修改表删除表3.3 数据操作语言插入数据查询数据更新数据第四章：数据库设计4.1 需求分析收集需求分析需求4.2 概念设计实体-关系模型实体属性的确定4.3 逻辑设计视图设计4.4 物理设计文件组织索引设计第五章：数据库安全与保护5.1 数据库安全用户权限管理数据加密5.2 完整性约束实体完整性参照完整性5.3 数据库备份与恢复备份策略恢复策略5.4 数据库性能优化查询优化索引优化数据库原理及应用教程电子教案第六章：数据库管理系统的使用6.1 数据库管理系统的功能数据定义数据操纵数据查询6.2 常见数据库管理系统OracleMySQLMicrosoft SQL Server6.3 数据库管理系统的使用实例Oracle SQLPlus的使用MySQL命令行的使用第七章：事务管理7.1 事务概述事务的定义事务的属性7.2 事务管理事务的并发控制事务的隔离级别7.3 事务的持久化事务日志事务恢复第八章：分布式数据库8.1 分布式数据库概述分布式数据库的概念分布式数据库的优点8.2 分布式数据库的体系结构客户机/服务器结构对等网络结构8.3 分布式数据库的数据一致性数据复制数据分片第九章：大数据技术9.1 大数据概述大数据的定义大数据的特点9.2 大数据技术架构HadoopSpark9.3 大数据处理技术数据采集数据存储数据分析第十章：数据库发展趋势10.1 数据库技术的未来新型数据库技术数据库技术与其他技术的融合10.2 数据库技术在领域的应用机器学习自然语言处理10.3 数据库技术在物联网领域的应用物联网的数据管理物联网的数据分析重点和难点解析重点环节1：数据库概念与用途数据库的定义：重点掌握数据库作为一种长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
