北大 chap01數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介

1、2什么是信息什么是信息n是確定性的度量，兩次不定性之差，與隨機對立iipp log熵：猜猜32只球隊誰是冠軍？折半查找，猜5次，log232按奪冠概率高低劃分組，可以用更少次數(shù)找到誰是冠軍什么是信息什么是信息n對一個一無所知的骰子，其各面朝上的概率均為1/6；如果一個面朝上的概率為1/3，則其余五個面朝上的概率分別是2/15n最大熵原理：當對一個隨機事件的概率分布進行預測時，預測應當滿足全部已知的條件，而對未知的情況不要做任何主觀假設。這種情況下，概率分布最均勻，熵最大，預測的風險最小n不要把所有的雞蛋放在一個籃子里，當遇到不確定性時，就要保留各種可能性，將風險降到最小4什么是信息什么是信息n

2、信息是一種能量，與熵對立n熱力學第一定律：熱功轉換n開啤酒瓶口有白氣n熱力學第二定律：熵增加n熱寂說n最大熵：分子運動論5Maxiwell精靈什么是信息什么是信息67什么是信息什么是信息n無限性、共享性、創(chuàng)造性、時效性、相對性n信息源、內容、載體、傳輸、接受者n戰(zhàn)略信息、戰(zhàn)術信息、作業(yè)信息8信息與數(shù)據(jù)n對現(xiàn)實世界中客觀事物的符號表示n數(shù)字、文本、聲音、圖像n計算機中數(shù)據(jù)n能輸入計算機，并能為其處理的符號序列n數(shù)據(jù)項，數(shù)據(jù)元素9信息與數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱載體n信息是數(shù)據(jù)的內涵，是數(shù)據(jù)的語義解釋n數(shù)據(jù)是符號化的信息n信息是語義化的數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)黑白點陣n信息臉譜10信息與知識信息與知識n“

3、行動的能力”，“知識就是力量”n“可以輔助我們作出決策或采取行動的有很高價值的一種信息形態(tài)” n可以很快地將信息從一個地方轉移到另一個地方，但將知識從一個人轉移給另一個人經(jīng)常是很困難和很慢的感知信息學習知識11信息與知識信息與知識n通過收集、處理、濃縮信息以達到有效的管理n學習型組織n知識共享nIBM Lotusn悖論：教會徒弟，餓死師傅信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)121213數(shù)據(jù)庫：信息系統(tǒng)的心臟作業(yè)層管理層決策層信息收集系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)原始信息數(shù)據(jù)決策信息形式化歸納信息系統(tǒng)14數(shù)據(jù)庫：無限生機n應用由計算轉向信息處理n數(shù)據(jù)量激增，并呈多樣性n數(shù)字圖書館n交互視頻n人類基因組n電子商務nW

4、ebn.n無所不在的數(shù)據(jù)管理nAll data in database, All work over DBMS15n數(shù)據(jù)管理藝術的必然n數(shù)據(jù)模型n數(shù)據(jù)庫模式n我來、我見、我征服16數(shù)據(jù)的認識層面n具有相同數(shù)據(jù)結構的數(shù)據(jù)屬同一類，同一類數(shù)據(jù)的全體稱為一個數(shù)據(jù)類型n數(shù)據(jù)類型說明了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)分類中的歸屬，它是數(shù)據(jù)的一種屬性，用以限定該數(shù)據(jù)的變化范圍1718數(shù)據(jù)的認識層面n按照邏輯關系邏輯關系組織起來的一批數(shù)據(jù), 按一定的存存儲方法儲方法把它存儲在計算機中, 并在這些數(shù)據(jù)上定義了一個運算運算的集合n邏輯結構n數(shù)據(jù)之間存在的邏輯關系n表、樹、圖、數(shù)組n物理結構n數(shù)據(jù)在計算機內的存儲方式n順序方式、鏈接方

5、式19數(shù)據(jù)的認識層面n當數(shù)據(jù)的結構發(fā)生變化時，通過系統(tǒng)提供的映象（轉換）功能，使應用程序不必改變n當數(shù)據(jù)的存儲結構改變時，應用程序不必改變n當數(shù)據(jù)的邏輯結構改變時，應用程序不必改變20數(shù)據(jù)的認識層面n語言：形式n語義：內涵1101081980010100 x？莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：“鰷魚出游鰷魚出游從容，是魚之樂也。從容，是魚之樂也?！被葑釉唬夯葑釉唬骸白臃囚~，子非魚，魚之樂？魚之樂？”，莊子曰：，莊子曰：“子非我，安知我不知魚子非我，安知我不知魚之樂？之樂？”惠子曰：惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚之樂，全

6、矣。非魚也，子之不知魚之樂，全矣?！鼻f子曰：莊子曰：“請循其本。子曰請循其本。子曰女女魚樂魚樂云者，既已知云者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也。吾知之而問我，我知之濠上也?！?1數(shù)據(jù)管理的方方面面數(shù)據(jù)管理的方方面面n邏輯結構n物理結構n查詢n事物自身的屬性n事物之間的聯(lián)系n數(shù)據(jù)更新n插入、刪除、修改n對客觀事物的合理反映22數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段n計算機應用范圍n外存儲設備n數(shù)據(jù)管理軟件n誰管理數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)面向誰n數(shù)據(jù)與應用的獨立性23數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段24人工管理階段n計算機主要用于科學計算n數(shù)據(jù)量小、結構簡單，如高階方程、曲線擬和等n外存為順序存取設備n磁帶、卡片、紙帶，沒有磁盤等直接存取設備

7、n沒有操作系統(tǒng)，沒有數(shù)據(jù)管理軟件n用戶用機器指令編碼，通過紙帶機輸入程序和數(shù)據(jù)，程序運行完畢后，由用戶取走紙帶和運算結果，再讓下一用戶上機操作25人工管理階段訪問訪問訪問數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序1程序2程序n26人工管理階段n用戶完全負責數(shù)據(jù)管理工作n數(shù)據(jù)的組織、存儲結構、存取方法、輸入輸出等n數(shù)據(jù)完全面向特定的應用程序n每個用戶使用自己的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不保存，用完就撤走n數(shù)據(jù)與程序沒有獨立性n程序中存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲結構的改變而改變n磁帶的特點n優(yōu)點：廉價地存放大容量數(shù)據(jù)n缺點：順序訪問；1%所需，100%訪問27文件系統(tǒng)階段n計算機不但用于科學計算，還用于管理n外存有了磁盤、磁鼓等直接存取

8、設備n直接存取設備（DASD）n無須順序存取n由地址直接訪問所需記錄n產生了操作系統(tǒng)28文件系統(tǒng)階段n文件存儲空間的管理n目錄管理n文件讀寫管理n文件保護n向用戶提供操作接口29文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n存取方式程序1程序2程序n30文件系統(tǒng)階段n存取方法（索引文件、鏈接文件、直接存取文件、倒排文件等）n支持對文件的基本操作（增、刪、改、查等），用戶程序不必考慮物理細節(jié)n數(shù)據(jù)的存取基本上以記錄為單位n一個數(shù)據(jù)文件對應一個或幾個用戶程序n文件的邏輯結構與存儲結構由系統(tǒng)進行轉換，數(shù)據(jù)在存儲上的改變不一定反映在程序上31文件系統(tǒng)階段勞資科房產科學籍科人事科32文件系統(tǒng)階段n文件系統(tǒng)的出現(xiàn)并沒有從

9、根本上改變數(shù)據(jù)與程序緊密結合的狀況，數(shù)據(jù)的邏輯結構改變則必須修改應用程序n文件系統(tǒng)只是解脫了程序員對物理設備存取的負擔，它并不理解數(shù)據(jù)的語義，只負責存儲n數(shù)據(jù)的語義信息只能由程序來解釋，也就是說，數(shù)據(jù)收集以后怎么組織，以及數(shù)據(jù)取出來之后按什么含義應用，只有全權管理它的程序知道n一個應用若想共享另一個應用生成的數(shù)據(jù)，必須同另一個應用溝通，了解數(shù)據(jù)的語義與組織方式33文件系統(tǒng)階段n數(shù)據(jù)面向應用n即使不同應用程序所需要的數(shù)據(jù)有部分相同時，也必須建立各自的文件，而不能共享相同的數(shù)據(jù)n數(shù)據(jù)孤立n數(shù)據(jù)分散管理，許多文件，許多數(shù)據(jù)格式n由于數(shù)據(jù)存在很多副本，給數(shù)據(jù)的修改與維護帶來了困難，容易造成數(shù)據(jù)的不一致

10、性34文件系統(tǒng)階段n記錄之間無聯(lián)系n應用自己編程實現(xiàn)n對每個查詢都重新編碼n性別必須是男或女n員工工資不能超過其經(jīng)理n每門課選修人數(shù)不能超過100n35示例示例S(SNO, SNAME, STATUS, CITY)P(PNO, PNAME, COLOR, WEIGHT, CITY)J(JNO, JNAME,CITY)SPJ(SNO, PNO, JNO, QTY)S表示供應商，各屬性依次為供應商號，供應商名，供應商狀態(tài)值，供應商所在城市；P表示零件，各屬性依次為零件號，零件名，零件顏色，零件重量，零件存放的城市；J表示工程，各屬性依次為工程號，工程名，工程所在城市；SPJ表示供貨關系，各屬性依次

11、為供應商號，零件號，工程號，供貨數(shù)量。供應商供應商項目項目零件零件供應供應憶苦思甜憶苦思甜n“供應紅色零件給北京的工程的供應商姓名”n“不允許供應不存在的零件”37青銅世紀青銅世紀基于文件系統(tǒng)基于文件系統(tǒng)CreateFile(S, P, J, SPJ)ScanFile(P)找到紅色零件的號碼ScanFile(J)找到北京的工程的號碼ScanFile(SPJ）找到對應以上兩號碼的SNOScanFile(S)找到對應以上SNO的供應商姓名38青銅世紀青銅世紀基于文件系統(tǒng)基于文件系統(tǒng)如果InsertFile(SPJ)ScanFile(P)判斷欲插入的零件號是否在P中如果DeleteFile(P)Sc

12、anFile(SPJ)判斷欲刪除的零件號是否在SPJ中39數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段n計算機管理的數(shù)據(jù)量大，關系復雜，共享性要求強（多種應用、不同語言共享數(shù)據(jù)）n外存有了大容量磁盤，光盤n軟件價格上升，硬件價格下降，編制和維護軟件及應用程序成本相對增加，其中維護的成本更高，力求降低n專門的數(shù)據(jù)管理軟件呼之欲出40數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段n數(shù)據(jù)不是依賴于處理過程的附屬品，而是現(xiàn)實世界中獨立存在的對象數(shù)據(jù)1統(tǒng)一存取數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)n程序2程序1程序n41學號姓名性別系別年齡住址出身學位學分補貼學籍科房產科人事科勞資科數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段42數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段n有了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)n面向全組織，面向現(xiàn)實世界n獨立性較強n由DBMS統(tǒng)一存取

13、，維護數(shù)據(jù)語義及結構43數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點n支持全企業(yè)的應用而不是某一個應用n數(shù)據(jù)反映了客觀事物間的本質聯(lián)系，而不是著眼于面向某個應用，是有結構的數(shù)據(jù)。n文件系統(tǒng)只是記錄的內部有結構，一個文件的記錄之間是個線性序列，記錄之間無聯(lián)系44數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點n數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，而不是面向某一應用，數(shù)據(jù)集中管理，數(shù)據(jù)共享，因此冗余度小n節(jié)省存儲空間，減少存取時間，且可避免數(shù)據(jù)之間的不相容性和不一致性n每個應用選用數(shù)據(jù)庫的一個子集，只要重新選取不同子集或者加上一小部分數(shù)據(jù)，就可以滿足新的應用要求，這就是易擴充性45數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點n把數(shù)據(jù)庫的定義和描述從應用程序中分離出去n數(shù)據(jù)描述是分級的（全局邏輯、局部邏

14、輯、存儲）n數(shù)據(jù)的存取由系統(tǒng)管理，用戶不必考慮存取路徑等細節(jié)，從而簡化了應用程序46數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點n安全性控制（Security）n保護數(shù)據(jù)以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露和破壞n措施：用戶標識與鑒定，存取控制n完整性控制（Integrity）n數(shù)據(jù)的正確性、有效性、相容性n措施：完整性約束條件定義和檢查47數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點n并發(fā)控制（Concurrency）n對多用戶的并發(fā)操作加以控制、協(xié)調，防止其互相干擾而得到錯誤的結果并使數(shù)據(jù)庫完整性遭到破壞n措施：封鎖n恢復控制(Recovery)n將數(shù)據(jù)庫從故障中恢復到某個一致狀態(tài)n措施：冗余48黃金世紀黃金世紀基于基于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)n查詢：只需提查

15、詢要求，由系統(tǒng)完成查詢過程SELECT SNAMEFROM S, P, J, SPJn維護：應用提出完整性約束，系統(tǒng)自動檢查CREATE TABLE SPJ(,49數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) vs 文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理應用邏輯文件系統(tǒng)應用邏輯數(shù)據(jù)管理應用軟件系統(tǒng)軟件525354數(shù)據(jù)抽象現(xiàn)實世界信息世界計算機世界概念化形式化用戶計算機55數(shù)據(jù)抽象n數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是面向計算機的，而應用是面向現(xiàn)實世界的，兩個世界存在著很大差異，要直接將現(xiàn)實世界中的語義映射到計算機世界是十分困難的，因此引入一個信息世界作為現(xiàn)實世界通向計算機實現(xiàn)的橋梁n一方面，信息世界是對現(xiàn)實世界的抽象，從紛繁的現(xiàn)實世界中抽取出能反映現(xiàn)實本質的概念和

16、基本關系;另一方面，信息世界中的概念和關系，要以一定的方式映射到計算機世界中去，在計算機系統(tǒng)上最終實現(xiàn)。信息世界起到了承上啟下的作用56數(shù)據(jù)模型定義數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用于提供信息表示和操作手段的形式構架應用概念數(shù)據(jù)模型結構數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實世界信息世界計算機世界57數(shù)據(jù)模型定義n按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模n用于組織信息世界的概念，表現(xiàn)從現(xiàn)實世界中抽象出來的事物以及它們之間的聯(lián)系n這類模型強調其語義表達能力，概念簡單、清晰，易于用戶理解n它是現(xiàn)實世界到信息世界的抽象，是用戶與數(shù)據(jù)庫設計人員之間進行交流的語言n如E-R模型58概念數(shù)據(jù)模型E/R學生學生課程課程選修選修姓名姓名學號學號系別系別課程

17、名課程名先修課先修課主講老師主講老師成績成績實體實體聯(lián)系聯(lián)系屬性屬性59概念數(shù)據(jù)模型ODLProductPersonCompanycategorynamepricenamestockpricenameaddressssnbuysworksFormadeByemploysmakes類類關聯(lián)關聯(lián)屬性屬性60數(shù)據(jù)模型定義n從計算機實現(xiàn)的觀點來對數(shù)據(jù)建模n是信息世界中的概念和聯(lián)系在計算機世界中的表示方法n有嚴格的形式化定義，以便于在計算機上實現(xiàn)n層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、面向對象模型61結構數(shù)據(jù)模型的三要素n描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性，即組成數(shù)據(jù)庫的對象類型n數(shù)據(jù)本身n類型、內容、性質。如網(wǎng)狀模型中的數(shù)據(jù)

18、項、記錄，關系模型中的域、屬性，關系等n數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系n例如網(wǎng)狀模型中的系型，關系模型中的外碼n在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中一般按數(shù)據(jù)結構的類型來命名數(shù)據(jù)模型62結構數(shù)據(jù)模型的三要素n描述系統(tǒng)的動態(tài)特性，即對數(shù)據(jù)庫中對象的實例允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及操作規(guī)則n一般有檢索、更新（插入、刪除、修改）操作n數(shù)據(jù)模型要定義操作含義、操作符號、操作規(guī)則，以及實現(xiàn)操作的語言n數(shù)據(jù)的約束條件是完整性規(guī)則的集合，規(guī)定數(shù)據(jù)庫狀態(tài)及狀態(tài)變化所應滿足的條件，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效、相容63結構數(shù)據(jù)模型示例層次模型層次模型n用樹結構表示實體之間聯(lián)系的模型叫層次模型n樹由節(jié)點和連線組成n節(jié)點代表實體型n連線表示兩實體型間的一

19、對多聯(lián)系n樹的特性n每棵樹有且僅有一個節(jié)點無父節(jié)點，稱為樹的根n樹中的其它節(jié)點都有且僅有一個父節(jié)點64結構數(shù)據(jù)模型示例層次模型層次模型系教研室學生教員1 : N聯(lián)系實體型65結構數(shù)據(jù)模型示例層次模型層次模型66結構數(shù)據(jù)模型示例層次模型層次模型n優(yōu)點n結構簡單，易于實現(xiàn)n缺點n支持的聯(lián)系種類太少n只支持二元一對多聯(lián)系n只允許實體集間的一種聯(lián)系，不支持實體集間的多種聯(lián)系n數(shù)據(jù)操縱不方便n子結點的存取只能通過父結點來進行n插入、刪除復雜，父結點的刪除導致子結點的刪除，丟失必要的信息n代表產品：nIBM的IMS數(shù)據(jù)庫，1969年研制成功教師學生指導班主任67IMS的數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲鄰接法：自頂向下、

20、自左向右排列68IMS的數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)存儲子女-兄弟指引元法：指向最大的子女，指向最近的兄弟層次序列法：自頂向下、自左向右鏈接69結構數(shù)據(jù)模型示例網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型n是一個滿足下列條件的有向圖n可以有一個以上的節(jié)點無父節(jié)點n至少有一個節(jié)點有多于一個的父節(jié)點（排除樹結構）n節(jié)點代表實體型，有向邊（從箭尾到箭頭）表示兩實體型間的一對多聯(lián)系科室科室醫(yī)生醫(yī)生病房病房病人病人實體型1 : N聯(lián)系70結構數(shù)據(jù)模型示例網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型學生學生課程課程選課選課71結構數(shù)據(jù)模型示例網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型n優(yōu)點n表達的聯(lián)系種類豐富n性能良好，存取效率高n缺點n結構復雜n語言復雜nDBTG報告n1969年，由美國CODAS

21、YC（Conference On Data System Language，數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會）下屬的DBTG（Data Base Task Group）組提出，確立了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念、方法、技術nIDMS，IMAGE72結構數(shù)據(jù)模型示例關系模型屬性屬性元組元組聯(lián)系聯(lián)系學生系屬于73結構數(shù)據(jù)模型示例關系模型n簡單，表的概念直觀、單一，用戶易理解n非過程化的數(shù)據(jù)請求，數(shù)據(jù)請求可以不指明路徑n數(shù)據(jù)獨立性，用戶只需提出“做什么”，無須說明“怎么做”n堅實的理論基礎n效率低結構數(shù)據(jù)模型示例對象模型n我的類型我定義74doc_idauthorkeywordstitledoc01Gediminas A

22、domavicius, Alexander TuzhilinRecommender systems, collaborative filtering, rating estimation methods, Toward the Next Generation of RecommenderSystems: A Survey of the State-of-the-Art andPossible Extensionsn概念模型、結構模型n層次模型、網(wǎng)狀模型、關系模型、對象模型n表達能力、用戶友好性、性能效率nXML，圖 (基于關系模型，面向特殊領域)7677數(shù)據(jù)庫模式n描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)n描述數(shù)據(jù)的含

23、義和性質，以便更好地理解、管理和使用數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)n示例數(shù)據(jù)：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13元數(shù)據(jù)： 數(shù)據(jù)：圖書館中的書籍元數(shù)據(jù)：標題、作者、關鍵詞、ISBN號)251()251(5111nn78數(shù)據(jù)庫模式n數(shù)據(jù)的抽象，數(shù)據(jù)的描述n系統(tǒng)目錄：存取和管理數(shù)據(jù)的依據(jù)nHTMLn數(shù)據(jù)的顯示格式n供人瀏覽nXMLn數(shù)據(jù)的內容說明、自描述n機器處理79數(shù)據(jù)庫模式n型與值的區(qū)別: 數(shù)據(jù)庫模式和數(shù)據(jù)庫狀態(tài)或快照n型是相對穩(wěn)定的，值是隨時間不斷變化的n示例class personpublic:string name;string address;person TOM; person是型，TOM是變量，T

24、OM在某時刻的值是實例80數(shù)據(jù)庫模式n為了提高數(shù)據(jù)的物理獨立性和邏輯獨立性，使數(shù)據(jù)庫的用戶觀點，即用戶看到的數(shù)據(jù)庫，與數(shù)據(jù)庫的物理方面，即實際存儲的數(shù)據(jù)庫區(qū)分開來，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模式是分級的nCODASYL（Conference On Data System Language,美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)商會）提出模式、外模式、存儲模式三級模式的概念。三級模式之間有兩級映象81數(shù)據(jù)庫模式數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫內模式內模式模模 式式外模式外模式2 2外模式外模式3 3外模式外模式1 1應用應用A A應用應用B B應用應用C C應用應用D D應用應用E E外模式外模式/ /模式映象模式映象模式模式/ /內模式映象內模式

25、映象82數(shù)據(jù)庫模式n用戶的數(shù)據(jù)視圖n是數(shù)據(jù)的局部邏輯結構，模式的子集n所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖n是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的全局邏輯結構和特性的描述n又稱存儲模式n是數(shù)據(jù)的物理結構及存儲方式83數(shù)據(jù)庫模式n定義某一個外模式和模式之間的對應關系，映象定義通常包含在各外模式中n當模式改變時，修改外模式/模式映象，使外模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨立性n定義數(shù)據(jù)邏輯結構與存儲結構之間的對應關系n存儲結構改變時，修改模式/內模式映象，使模式保持不變，從而應用程序可以保持不變，稱為數(shù)據(jù)的物理獨立性84數(shù)據(jù)庫模式S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGRE

26、E)S(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DEGREE)V1(S#,SNAME,ADDRESS)V1(S#,SNAME,ADDRESS)學籍科學籍科V2(S#,SNAME,CREDIT)V2(S#,SNAME,CREDIT)房產科房產科視圖視圖視圖視圖模式模式create view V1 as select S#, SNAME, ADDRESS from S85數(shù)據(jù)庫模式V1(S#,SNAME,ADDRESS)V1(S#,SNAME,ADDRESS)學籍科學籍科V2(S#,SNAME,CREDIT)V2(S#,SNAME,CREDIT)房產科房產科B(S#,SNA

27、ME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT)B(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT)M(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DISSERTATION)M(S#,SNAME,SEX,AGE,ADDRESS,CREDIT,DISSERTATION)視圖視圖視圖視圖模式模式模式模式create view V1 as select S#, SNAME, ADDRESS from B union select S#, SNAME, ADDRESS from M8788幾個相關概念n數(shù)據(jù)的集合n由DBMS統(tǒng)一管理，多用戶共享n系統(tǒng)軟件，對數(shù)據(jù)

28、庫進行統(tǒng)一管理和控制n帶有數(shù)據(jù)庫的整個計算機系統(tǒng)，包括硬件、軟件、數(shù)據(jù)、人員89數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分硬件硬件操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)DBMS，編譯系統(tǒng)編譯系統(tǒng)應用開發(fā)工具軟件應用開發(fā)工具軟件應用系統(tǒng)應用系統(tǒng)PB,VB,VCDELPHYOracle,Db2,Sybase,SQL Server90數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分n大內存，放得下OS，DBMS核心，系統(tǒng)緩沖區(qū)，用戶工作區(qū)等n大容量、直接存取的外存設備n作數(shù)據(jù)備份的磁帶nOS，DBMS，高級語言編譯系統(tǒng)及其與數(shù)據(jù)庫的接口，應用開發(fā)工具，應用系統(tǒng)n目標數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)本身n描述數(shù)據(jù)：對數(shù)據(jù)的說明信息91數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分n最終用戶n通過應用系統(tǒng)的用戶接口（菜單

29、等）使用數(shù)據(jù)庫n應用程序員n基于外模式來編寫應用程序n系統(tǒng)分析員n負責應用系統(tǒng)的需求分析和規(guī)范定義，確定系統(tǒng)的軟硬件配置，參與數(shù)據(jù)庫模式設計n數(shù)據(jù)庫管理員DBAn負責數(shù)據(jù)庫的全面管理和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分n面向瀏覽器的基于菜單的界面n基于表單的界面n圖形用戶界面n自然語言界面n語音輸入和輸出n面向DBA的界面9293數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分n重要資源n維護整個組織的信息資源n共享資源n多用戶共享，需要統(tǒng)一管理、協(xié)調、監(jiān)控n建庫方面n確定模式、外模式、存儲結構、存取策略n負責數(shù)據(jù)的整理和裝入94數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的主要成分n用庫方面n定義完整性約束條件n規(guī)定數(shù)據(jù)的保密級別、用戶權限n監(jiān)督和控制數(shù)據(jù)庫的運

30、行情況n制定后援和恢復策略，負責故障恢復n改進方面n監(jiān)督分析系統(tǒng)的性能（空間利用率，處理效率）n數(shù)據(jù)庫重組織，物理上重組織，以提高性能n數(shù)據(jù)庫重構造，設計上較大改動，模式和內模式修改95DBMS的層次結構操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲層數(shù)據(jù)存儲層數(shù)據(jù)存取層數(shù)據(jù)存取層語言翻譯處理層語言翻譯處理層數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫應用層應用層數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)字典，數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)字典，索引，統(tǒng)計數(shù)據(jù)索引，統(tǒng)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，提供數(shù)據(jù)頁操作DDL，DML，查詢計算引擎，提供關系、視圖接口事務，日志，封鎖，存取路徑，提供單元組接口執(zhí)行物理文件的讀寫操作96DBMS的主要功能nDDL語言（Data Description Language

31、）n描述外模式、模式、內模式（源模式）n模式翻譯程序n把源模式翻譯成目標模式，存入數(shù)據(jù)字典中源模式源模式模式翻譯程序模式翻譯程序數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典目標模式目標模式97DBMS的主要功能nDML語言（Data manipulation language）n對數(shù)據(jù)庫進行檢索、插入、修改、刪除nDML類型n宿主型：DML不獨立使用，嵌入到高級語言（主語言）程序中使用n自含型：獨立使用，交互式命令方式nDML語句執(zhí)行方式n宿主型：預編譯和增強編譯n自含型：解釋執(zhí)行98DBMS的主要功能n并發(fā)控制、存取控制、完整性約束條件檢查和執(zhí)行，日志組織和管理，事務管理和自動恢復n用戶數(shù)據(jù)、索引、數(shù)據(jù)字典的組織、存儲

32、和管理，包括文件結構、存取方式、數(shù)據(jù)之間聯(lián)系的實現(xiàn)等n數(shù)據(jù)的裝入、轉換、卸出，數(shù)據(jù)庫的轉儲、恢復、性能監(jiān)視和分析等99DBMS的運行過程的運行過程系統(tǒng)緩沖區(qū)系統(tǒng)緩沖區(qū)應用程序應用程序用戶工作區(qū)用戶工作區(qū)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫操作操作系統(tǒng)系統(tǒng)911121710582，3，6100DBMS的運行過程的運行過程n用戶向DBMS發(fā)出調用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的命令nDBMS對命令進行語法檢查、語義檢查、存取權限檢查，決定是否執(zhí)行該命令nDBMS執(zhí)行查詢優(yōu)化，把命令轉換為一串單記錄的存取操作序列n執(zhí)行存取操作序列（反復執(zhí)行以下各步，直至結束）nDBMS首先在緩沖區(qū)內查找記錄，若找到轉10，否則轉6nDBMS查看存儲模式，決定從哪個文件存取哪個物理記錄101DBMS的運行過