[計算機軟件及應用]第1章 數(shù)據(jù)庫技術概述ppt課件

1、目 錄 1.數(shù)據(jù)庫技術的應用現(xiàn)狀 2.數(shù)據(jù)庫技術開展 3.數(shù)據(jù)庫中的根本概念 4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系構造 5.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 6.數(shù)據(jù)庫技術應用前景 7.課程安排1. .數(shù)據(jù)庫技術的應用現(xiàn)狀 數(shù)據(jù)庫技術研究內容 應用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫技術研究如何科學地管理數(shù)據(jù)以便為人們提供可共享的、平安的、可靠的數(shù)據(jù)的技術。數(shù)據(jù)庫技術一般包括數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理兩部分內容。應用領域也越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫的應用形式日益多樣。應用領域也越來越廣泛，數(shù)據(jù)庫的應用形式日益多樣。小型事務處理 大型信息系統(tǒng)聯(lián)機事務處理 聯(lián)機分析處理一般企業(yè)管理到計算機輔助設計與制造CAD/CAM 地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術已浸透到日常生活。數(shù)據(jù)庫技術已浸

2、透到日常生活。信譽卡購物飛機、火車訂票系統(tǒng)圖書館對書籍及借閱的管理等2.數(shù)據(jù)庫技術開展2.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個里程碑數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個里程碑2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個開展階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個開展階段2.1 數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理技術數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是載荷信息的媒體。表現(xiàn)形式：數(shù)字、字符、文字、圖表、圖形、圖像、聲音等。 數(shù)據(jù)管理技術：數(shù)據(jù)管理技術：數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)的分類、組織、編碼、存儲、查詢和維護等活動，是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)。 1 人工管理階段2文件系統(tǒng)階段3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)舉例 學生檔案中的學生記錄李明，男，1972，江蘇，計

3、算機系，1990 數(shù)據(jù)的形式不能完全表達其內容 數(shù)據(jù)的解釋 語義：學生姓名、性別、出生年月、籍貫、所在系別、入學時間 解釋：李明是個大學生，1972年出生，江蘇人，1990年考入計算機系 請給出另一個解釋和語義2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個里程碑數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開展的三個里程碑IMS系統(tǒng)系統(tǒng)DBTG報告報告關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)l969年美國IBM公司和Rockwell公司合作，研制成世界上第一個實用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)IMSInformation Management System，為阿波羅飛船于1969年順利登月提供了重要保證。IMS是一個DB/DCDatabase/Data Communicati

4、on系統(tǒng)。它采用了以層次數(shù)據(jù)構造為根底的數(shù)據(jù)模型，即數(shù)據(jù)組織在邏輯上成樹型構造。IBM公司對IMS系統(tǒng)進展了改進，從而使IMS系統(tǒng)獲得廣泛使用，并對數(shù)據(jù)庫技術的開展產(chǎn)生了重要影響，成為層次模型數(shù)據(jù)庫的典型代表。 1969年10月美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言委員會CODASYLConference On Data System Language下屬的數(shù)據(jù)庫任務組DBTGDatabase Task Group提出了“數(shù)據(jù)庫建議書，由DBTG于1971年4月進展修改并發(fā)表，通常稱這個經(jīng)過修改的數(shù)據(jù)庫建議書為“1971年DBTG報告。DBTG報告給出了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的方案，為建立網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫提供了完好的系統(tǒng)設計和語

5、言標準。系統(tǒng)完備的關系數(shù)據(jù)庫理論的建立是從70年代開場的。1970年6月，IBM公司San Jose研究所的E.F.Codd在美國計算機協(xié)會會刊“Communication of the ACM上發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)關系模型A Relational Model of Data for Shared Data Banks的著名論文。在論文中首次全面闡述了關系數(shù)據(jù)庫的概念，提出了關系模型，引進了關系代數(shù)，推導了關系演算，闡述了數(shù)據(jù)間存在的函數(shù)相關性，概括了關系標準，從而在計算機科學中創(chuàng)始了研究關系數(shù)據(jù)庫理論與方法的新領域。 2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個開展階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三個開展階段第一代

6、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 20世紀70年代，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以廣為流行的網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)庫和層次型數(shù)據(jù)庫為代表 第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 20世紀80年代出現(xiàn)了以關系數(shù)據(jù)庫為代表的第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 自20世紀80年代末，90年代初以來，開發(fā)新一代數(shù)據(jù)庫技術成為數(shù)據(jù)庫技術研究的熱點課題。 3.數(shù)據(jù)庫中的根本概念 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫概念 數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機系統(tǒng)內的一個通用化的、綜合性的、有構造的、可共享的大量數(shù)據(jù)集合，具有較小的數(shù)據(jù)冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨立性、平安性和完好性。數(shù)據(jù)庫概念的說明數(shù)據(jù)庫是一個通用化、集成化的相關數(shù)據(jù)庫是一個通用化

7、、集成化的相關數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)庫應滿足各種用戶的不同需要數(shù)據(jù)庫應滿足各種用戶的不同需要數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)立、運行和維護是在數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)立、運行和維護是在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)控制下實現(xiàn)的，并可為各庫管理系統(tǒng)控制下實現(xiàn)的，并可為各種用戶共享。種用戶共享。 二、數(shù)據(jù)庫舉例學學生生登登記記表表學學 號號姓姓 名名年年 令令性性 別別系系 名名年年 級級95004王王小小明明19女女社社會會學學9595006黃黃大大鵬鵬20男男商商品品學學9595008張張文文斌斌18女女法法律律學學95數(shù)據(jù)庫續(xù) 數(shù)據(jù)庫的特征 數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描繪和儲存數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描繪和儲存 可為各種用戶共享可為各

8、種用戶共享 冗余度較小冗余度較小 數(shù)據(jù)獨立性較高數(shù)據(jù)獨立性較高 易擴展易擴展數(shù)據(jù)構造化 整體數(shù)據(jù)的構造化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一。 數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正構造化 數(shù)據(jù)的構造用數(shù)據(jù)的構造用數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型描繪，無需程序定義和解釋。描繪，無需程序定義和解釋。 數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以變長變長。 數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)項。數(shù)據(jù)共享性 數(shù)據(jù)共享是指數(shù)據(jù)被多個用戶所共用。數(shù)據(jù)共享是建立數(shù)據(jù)庫最突出的優(yōu)點。 文件系統(tǒng)中，文件通常是為某一應用目的而設計的，而數(shù)據(jù)庫是一次建立為屢次、多種應用而設計一次建立為屢次、多種應用而設計的。 多個用戶可以通過一個智能化的接口即一個共同的存取方式共享

9、數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而不必每個用戶事先建立自己的數(shù)據(jù)文件，從而減輕了用戶的負擔，產(chǎn)生了專門消費和提供數(shù)據(jù)的“廠家，以及專門提供信息共享的信息檢索系統(tǒng)和信息效勞機構。 人們可以通過直接購置或租用數(shù)據(jù)庫、依靠信息效勞中心、通過地區(qū)或國際網(wǎng)絡系統(tǒng)等方式共享信息，從而推動信息的交流和利用。數(shù)據(jù)的高共享性的好處 降低數(shù)據(jù)的冗余度，節(jié)省存儲空間 防止數(shù)據(jù)間的不一致性 使系統(tǒng)易于擴大數(shù)據(jù)冗余度小 冗余是指一樣的數(shù)據(jù)在某一存儲空間中屢次出現(xiàn)。 數(shù)據(jù)的冗余會阻礙數(shù)據(jù)的完好性，浪費存儲空間，增加用戶查找時間。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使得數(shù)據(jù)獨立于詳細的應用程序，使一樣的數(shù)據(jù)不必多處存儲，從而減少了數(shù)據(jù)的冗余度。冗余是不可防止的為

10、了進步檢索速度，會在盡可能小的范圍內保存部分冗余數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)獨立性 物理獨立性 指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是互指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是互相獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應用程序不用改相獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應用程序不用改變變。 邏輯獨立性 指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯構造是互相獨立的。指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯構造是互相獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯構造改變了，用戶程序也可以不變數(shù)據(jù)的邏輯構造改變了，用戶程序也可以不變。數(shù)據(jù)的保存和移植 文件系統(tǒng)管理方式不便于數(shù)據(jù)的長期保存和移植，數(shù)據(jù)往往隨著應用程序的刪除而消亡，或由于計算機系統(tǒng)不同而對移植來的數(shù)據(jù)

11、不能處理。 而數(shù)據(jù)庫是獨立于應用程序的，所以它可以長久保存數(shù)據(jù)，并可以儲藏多個副本，如存儲在磁帶上，特別是對過時的信息，可以進展追溯檢索。 同時，由于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)具有良好的獨立性、靈敏性和完好性，可以與數(shù)據(jù)庫一起移植于不同的計算機系統(tǒng)中，構成新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。更由于數(shù)據(jù)庫消費趨于專業(yè)化和標準化，促使數(shù)據(jù)庫的應用越來越廣泛數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Database Management System，DBMS是統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫的一種軟件屬系統(tǒng)軟件，它負責如下工作： 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)操縱。 控制及保護數(shù)據(jù)不受破壞。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)交換。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)效勞。 數(shù)

12、據(jù)字典。DBMS的主要功能 提供數(shù)據(jù)定義語言提供數(shù)據(jù)定義語言DDL 定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)類型定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)類型 數(shù)據(jù)構造數(shù)據(jù)構造 對數(shù)對數(shù)據(jù)的約束條件據(jù)的約束條件:提供數(shù)據(jù)操縱語言DML 操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的根本操作操縱數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的根本操作 查詢、插入、刪除和修改查詢、插入、刪除和修改DBMS的主要功能 保證數(shù)據(jù)的平安性、完好性、保證數(shù)據(jù)的平安性、完好性、 多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復實用程序實用程序 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)批量裝載 數(shù)據(jù)庫轉儲數(shù)據(jù)庫轉儲 介質故障恢復介質故障恢復 數(shù)據(jù)庫的重組織數(shù)據(jù)庫的重

13、組織 性能監(jiān)視等性能監(jiān)視等 數(shù)據(jù)的平安性Security保護 使每個用戶只能按指定方式使用和處理指定數(shù)據(jù)，保護數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。 數(shù)據(jù)的完好性Integrity檢查 將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關系。 并發(fā)Concurrency控制 對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調，防止互相干擾而得到錯誤的結果。 數(shù)據(jù)庫恢復Recovery 將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復到某一的正確狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是基于數(shù)據(jù)庫的計算機應用系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)一般包括四個部分：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用程序和系統(tǒng)管理員 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及其開發(fā)工具

14、 應用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員 用戶一、硬件平臺及數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求1 足夠大的內存 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) DBMS的核心模塊的核心模塊 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 應用程序應用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求 2 足夠大的外存 磁盤 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng) DBMS 應用程序應用程序 數(shù)據(jù)庫及其備份數(shù)據(jù)庫及其備份 光盤、磁帶、軟盤 數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)備份3 較高的通道才能，進步數(shù)據(jù)傳送率二、軟件 DBMS 操作系統(tǒng) 與數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及其編譯系統(tǒng) 以DBMS為核心的應用開發(fā)工具 為特定應用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)三、人員 數(shù)據(jù)庫管理員 系統(tǒng)分析員 數(shù)據(jù)庫設計人員 應用程序員 最終用戶n負責應用系統(tǒng)的需

15、求分析和標準說明n與用戶及DBA協(xié)商，確定系統(tǒng)的硬軟件配置n參與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概要設計n參加用戶需求調查和系統(tǒng)分析n確定數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)n設計數(shù)據(jù)庫各級形式n設計和編寫應用系統(tǒng)的程序模塊n進展調試和安裝n偶爾用戶：企業(yè)或組織機構的高中級管理人員n簡單用戶：銀行的職員、機票預定人員、旅館總臺效勞員n復雜用戶n工程師、科學家、經(jīng)濟學家、科技工作者等n直接使用數(shù)據(jù)庫語言訪問數(shù)據(jù)庫，甚至可以基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的API編制自己的應用程序數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成應用程序員DDL語言特權命令交互式查詢應用程序DML語言已編譯（封裝）事務DDL編譯器預編譯器宿主語言編譯器DML編譯器系統(tǒng)目錄數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)庫運行時處

16、理器查詢編譯器DBA偶爾用戶參數(shù)化用戶數(shù)據(jù)存儲管理并發(fā)控制/備份/恢復系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫舉例4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系構造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內部的形式構造 從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系構造從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的形式構造 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級形式構造 數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)獨立性 小結數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)形式的概念 “型 和“值 的概念 型Type對某一類數(shù)據(jù)的構造和屬性的說明 值Value是型的一個詳細賦值例如：學生記錄例如：學生記錄記錄型：記錄型： 學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫該記錄型的一個記錄值：該記錄型的一個記錄值： 900201，李明，男，計算機，李明，男，計算機，22，江蘇，江蘇

17、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)形式的概念續(xù) 形式Schema 數(shù)據(jù)庫邏輯構造和特征的描繪數(shù)據(jù)庫邏輯構造和特征的描繪 是型的描繪是型的描繪 反映的是數(shù)據(jù)的構造及其聯(lián)絡反映的是數(shù)據(jù)的構造及其聯(lián)絡 形式是相對穩(wěn)定的形式是相對穩(wěn)定的 形式的一個實例Instance 形式的一個詳細值形式的一個詳細值 反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)反映數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài) 同一個形式可以有很多實例同一個形式可以有很多實例 實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動實例隨數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的更新而變動數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級形式 外外 模模 式式 1 現(xiàn)現(xiàn) 實實 系系 統(tǒng)統(tǒng) 概概 念念 模模 式式 內內 模模 式式 物物 理理 抽抽 象象 概概 念念 抽抽 象象 視視

18、圖圖 抽抽 象象 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 庫庫 管管 理理 系系 統(tǒng)統(tǒng) 抽抽 象象 層層 次次 外外 模模 式式 2 外外 模模 式式 n 磁磁 盤盤 1形式Schema 形式也稱邏輯形式/概念形式 數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯構造和特征的描繪數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯構造和特征的描繪 所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖，綜合了所有用戶的需求 一個數(shù)據(jù)庫只有一個形式 與數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境無關與數(shù)據(jù)的物理存儲細節(jié)和硬件環(huán)境無關 與詳細的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設計語言無關與詳細的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設計語言無關 形式的定義 數(shù)據(jù)的邏輯構造數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范

19、圍等數(shù)據(jù)的邏輯構造數(shù)據(jù)項的名字、類型、取值范圍等 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)絡數(shù)據(jù)之間的聯(lián)絡 數(shù)據(jù)有關的平安性、完好性要求數(shù)據(jù)有關的平安性、完好性要求2 外形式External Schema 外形式也稱子形式或用戶形式 數(shù)據(jù)庫用戶包括應用程序員和最終用戶使用的數(shù)據(jù)庫用戶包括應用程序員和最終用戶使用的數(shù)據(jù)的邏輯構造和特征的描繪數(shù)據(jù)的邏輯構造和特征的描繪 數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示的邏輯表示外形式續(xù) 外形式的地位：介于形式與應用之間 形式與外形式的關系：一對多形式與外形式的關系：一對多 外形式通常是形式的子集外形式通常是形式的子集 一個數(shù)據(jù)

20、庫可以有多個外形式。反映了不同的用戶一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外形式。反映了不同的用戶的應用需求、對待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求的應用需求、對待數(shù)據(jù)的方式、對數(shù)據(jù)保密的要求 對形式中同一數(shù)據(jù)，在外形式中的構造、類型、長對形式中同一數(shù)據(jù)，在外形式中的構造、類型、長度、保密級別等都可以不同度、保密級別等都可以不同 外形式與應用的關系：一對多 同一外形式也可以為某一用戶的多個應用系統(tǒng)所使同一外形式也可以為某一用戶的多個應用系統(tǒng)所使用，用， 但一個應用程序只能使用一個外形式但一個應用程序只能使用一個外形式。外形式續(xù) 外形式的用處保證數(shù)據(jù)庫平安性的一個有力措施。保證數(shù)據(jù)庫平安性的一個有力措施。每個用戶只能看

21、見和訪問所對應的外形式中的數(shù)據(jù)每個用戶只能看見和訪問所對應的外形式中的數(shù)據(jù)3內形式Internal Schema 內形式也稱存儲形式 是數(shù)據(jù)物理構造和存儲方式的描繪是數(shù)據(jù)物理構造和存儲方式的描繪 是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內部的表示方式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內部的表示方式 記錄的存儲方式順序存儲，按照記錄的存儲方式順序存儲，按照B樹構造存儲，樹構造存儲，按按hash方法存儲方法存儲 索引的組織方式索引的組織方式 數(shù)據(jù)是否壓縮存儲數(shù)據(jù)是否壓縮存儲 數(shù)據(jù)是否加密數(shù)據(jù)是否加密 數(shù)據(jù)存儲記錄構造的規(guī)定數(shù)據(jù)存儲記錄構造的規(guī)定 一個數(shù)據(jù)庫只有一個內形式三級形式與二級映象 三級形式是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別 二級映象在DBMS內部

22、實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)絡和轉換數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級形式構造 應應用用 A A 應應用用 B B 應應用用 C C 應應用用 D D 應應用用 E E 外外模模式式 1 1 外外模模式式 2 2 外外模模式式 3 3 外外模模式式/ /模模式式映映象象 模模式式 模模式式/ /內內模模式式映映象象 內內模模式式 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫1外形式形式映象 定義外形式與形式之間的對應關系 每一個外形式都對應一個外形式形式映象 映象定義通常包含在各自外形式的描繪中外形式形式映象的用處保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性 當形式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關的當形式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關的外形式形式映象，使外形式保持不變外形式形式

23、映象，使外形式保持不變 應用程序是根據(jù)數(shù)據(jù)的外形式編寫的，從應用程序是根據(jù)數(shù)據(jù)的外形式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。2形式內形式映象 形式內形式映象定義了數(shù)據(jù)全局邏輯構造與存儲構造之間的對應關系。例如，說明邏輯記錄和字段在內部是如何表示的 數(shù)據(jù)庫中形式內形式映象是唯一的 該映象定義通常包含在形式描繪中形式內形式映象的用處保證數(shù)據(jù)的物理獨立性 當數(shù)據(jù)庫的存儲構造改變了例如選用了當數(shù)據(jù)庫的存儲構造改變了例如選用了另一種存儲構造，數(shù)據(jù)庫管理員修改形另一種存儲構造，數(shù)據(jù)庫管理員修改

24、形式內形式映象，使形式保持不變式內形式映象，使形式保持不變 應用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的應用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。數(shù)據(jù)庫原理、應用與設計之間的聯(lián)絡 CGI/ISAPI ODBC/JDBC/OLE DB 概念模式概念模式 外模式外模式 1 外模式外模式 n 外模式外模式 2 現(xiàn)實系統(tǒng)現(xiàn)實系統(tǒng) 關系關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) RDBMS 利用利用 SQL DDL 將將 關系模型存入數(shù)據(jù)庫關系模型存入數(shù)據(jù)庫 SQL 的嵌入式的嵌入式使用使用 C/C+、 PB、 Delphi、Java 應用程序應用程序 數(shù)據(jù)庫

25、應用部分數(shù)據(jù)庫應用部分 用戶用戶 SQL的的交交互式互式使用使用 數(shù)據(jù)庫原理部分數(shù)據(jù)庫原理部分 DB 數(shù)據(jù)庫安全數(shù)據(jù)庫安全 并發(fā)控制并發(fā)控制 故障恢復故障恢復 完整性限制完整性限制 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體結構圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體結構圖 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫設計設計部分部分 SQL 語句 SQL 定義語句 C/S 模式 瀏覽器瀏覽器 WEB 服務器服務器 B/S 模式 HTTP SQL語句 CGI/ASP/JSP 程序程序 小結 形式 是數(shù)據(jù)庫的中心與關鍵 獨立于數(shù)據(jù)庫的其它層次 設計數(shù)據(jù)庫形式構造時應首先確定數(shù)據(jù)庫的邏輯形式小結續(xù) 內形式 依賴于全局邏輯構造，但獨立于數(shù)據(jù)庫的用戶視圖即外形式，也獨立于詳細的存儲設

26、備。 它將全局邏輯構造中所定義的數(shù)據(jù)構造及其聯(lián)絡按照一定的物理存儲策略進展組織，以到達較好的時間與空間效率。小結續(xù) 外形式 面向詳細的應用程序，定義在邏輯形式之上，但獨立于存儲形式和存儲設備 設計外形式時應充分考慮到應用的擴大性。當應用需求發(fā)生較大變化，相應外形式不能滿足其視圖要求時，該外形式就得做相應改動小結續(xù) 應用程序 在外形式描繪的數(shù)據(jù)構造上編制的，它依賴于特定的外形式，與數(shù)據(jù)庫的形式和存儲構造獨立。 不同的應用程序有時可以共用同一個外形式。小結續(xù) 二級映象 保證了數(shù)據(jù)庫外形式的穩(wěn)定性，從而從底層保證了應用程序的穩(wěn)定性，除非應用需求本身發(fā)生變化，否那么應用程序一般不需要修改。 數(shù)據(jù)與程序

27、之間的獨立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描繪可以從應用程序中別離出去。4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系構造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內部的形式構造 從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系構造從角度看數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外部的體系構造 單用戶構造 主從式構造 分布式構造 客戶/效勞器構造 閱讀器/應用效勞器/數(shù)據(jù)庫效勞器構造1 單用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應用程序、DBMS、數(shù)據(jù)裝在一臺計算機上，為一個用戶獨占，不同機器之間不能共享數(shù)據(jù)。 早期的最簡單的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2 主從式構造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 一個主機帶多個終端的多用戶構造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包括應用程序、DBMS、數(shù)據(jù)，都集中存放在主機上，所有處理任務都由 主機來完成各個用戶通過主機的終端并發(fā)地存取數(shù)據(jù)庫，共

28、享數(shù)據(jù)資源主從式構造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主機主機終終端端主從式構造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)續(xù) 優(yōu)點易于管理、控制與維護。 缺點當終端用戶數(shù)目增加到一定程度后，主機的任務會過分繁重，成為瓶頸，從而使系統(tǒng)性能下降。系統(tǒng)的可靠性依賴主機,當主機出現(xiàn)故障時，整個系統(tǒng)都不能使用。3 分布式構造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)在邏輯上是一個整體，但物理地分布在計算機網(wǎng)絡的不同結點上。網(wǎng)絡中的每個結點都可以獨立處理本地數(shù)網(wǎng)絡中的每個結點都可以獨立處理本地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行部分應用據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行部分應用同時也可以同時存取和處理多個異地數(shù)據(jù)同時也可以同時存取和處理多個異地數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應用庫中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應用分布式

29、構造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)續(xù) 優(yōu)點適應了地理上分散的公司、團體和組織對適應了地理上分散的公司、團體和組織對于數(shù)據(jù)庫應用的需求。于數(shù)據(jù)庫應用的需求。 缺點數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維數(shù)據(jù)的分布存放給數(shù)據(jù)的處理、管理與維護帶來困難。護帶來困難。當用戶需要經(jīng)常訪問遠程數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)效當用戶需要經(jīng)常訪問遠程數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)效率會明顯地受到網(wǎng)絡傳輸?shù)闹萍s。率會明顯地受到網(wǎng)絡傳輸?shù)闹萍s。4客戶效勞器構造的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 把DBMS功能和應用分開網(wǎng)絡中某個些結點上的計算機專門用網(wǎng)絡中某個些結點上的計算機專門用于執(zhí)行于執(zhí)行DBMSDBMS功能，稱為數(shù)據(jù)庫效勞器，簡稱功能，稱為數(shù)據(jù)庫效勞器，簡稱效勞器效勞器其他結點上的計算機安裝其他結點上的計算機安裝DBMSDBMS的外圍應用的外圍應用開發(fā)工具，用戶的應用系統(tǒng)，稱為客戶機開發(fā)工具，用戶的應用系統(tǒng)，稱為客戶機客戶效勞器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的種類 集中的效勞器構造 一臺數(shù)據(jù)庫效勞器，多臺客戶機一臺數(shù)據(jù)庫效勞器，多臺客戶機 分布的效勞器構造在網(wǎng)絡中有多臺數(shù)據(jù)庫效勞器在網(wǎng)絡中有多臺數(shù)據(jù)庫效勞器分布的效勞器構造是客戶效勞器與分布的效勞器構造是客戶效勞器與 分布式數(shù)據(jù)庫的結合分布式數(shù)據(jù)庫的結合客戶效勞器構造的優(yōu)點客戶端