數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理

1、 趙東明趙東明原理教學(xué)（4學(xué)分） 筆試成績(jī)占 80%90 理論教學(xué) 平時(shí)成績(jī)占 20%10% 上機(jī)實(shí)踐課程設(shè)計(jì)（2學(xué)分）1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論(第四版) 薩師煊、王珊 高等教育出版社, 2 A. Silberschatz, H. F. Korth, S. Sudarshan, Database System Concepts (Ed. 4), McGraw-Hill, 19993 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念(第四版),(中譯本)：楊冬青、唐世渭等譯 機(jī)械工業(yè)出版社,4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理(第二 版), 李建中等 電子工業(yè)出版社l數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)產(chǎn)生于六十年代末, ,

2、 是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支是計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要分支l數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是信息系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是最廣泛使用的軟件系統(tǒng)之一數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是最廣泛使用的軟件系統(tǒng)之一l數(shù)據(jù)庫(kù)研究數(shù)據(jù)庫(kù)研究, , 開發(fā)與應(yīng)用是計(jì)算機(jī)學(xué)科最活躍的領(lǐng)域開發(fā)與應(yīng)用是計(jì)算機(jī)學(xué)科最活躍的領(lǐng)域l三位圖靈獎(jiǎng)得主三位圖靈獎(jiǎng)得主 Charles W. BachmanCharles W. Bachman (1973) ( (1973) (數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)) ) Edgar F. CoddEdgar F. Codd (1981) ( (1981) (關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)) ) James GrayJa

3、mes Gray (1998) ( (1998) (數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)處理) )l數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了計(jì)算學(xué)科的主流領(lǐng)域之一數(shù)據(jù)庫(kù)涵蓋了計(jì)算學(xué)科的主流領(lǐng)域之一“信息管理信息管理”的主要內(nèi)容的主要內(nèi)容超市購(gòu)物超市購(gòu)物 圖書館系統(tǒng)圖書館系統(tǒng)購(gòu)買火車、汽車、飛機(jī)票購(gòu)買火車、汽車、飛機(jī)票 銷售管理系統(tǒng)銷售管理系統(tǒng)學(xué)生檔案（成績(jī)）管理學(xué)生檔案（成績(jī)）管理 工資管理系統(tǒng)工資管理系統(tǒng)銀行存取管理系統(tǒng)銀行存取管理系統(tǒng) 項(xiàng)目管理系統(tǒng)項(xiàng)目管理系統(tǒng)同學(xué)們可以舉出更多使用數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際例子同學(xué)們可以舉出更多使用數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)際例子 先修課程：高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后續(xù)課程：軟件開發(fā)工具 軟件工程 信息系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)，

4、而信息系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程要用到具體的軟件開發(fā)工具和軟件工程的方法。高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研制的基礎(chǔ)。這幾門課程貫穿著開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的全過(guò)程。1 1了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程；了解數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過(guò)程；2 2掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、數(shù)據(jù)模型和體系結(jié)構(gòu)；掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念、數(shù)據(jù)模型和體系結(jié)構(gòu)；3 3掌握掌握RDBSRDBS的規(guī)范化理論和的規(guī)范化理論和SQLSQL的使用技術(shù)；的使用技術(shù)；4 4理解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和理解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，能進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和 簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；5 5掌握數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)的四種措施：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)技術(shù)

5、、掌握數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)的四種措施：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)技術(shù)、 并發(fā)控制、系統(tǒng)的安全性和完整性；并發(fā)控制、系統(tǒng)的安全性和完整性；6 6了解數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和內(nèi)容。了解數(shù)據(jù)庫(kù)新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向和內(nèi)容。第一章：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述第一章：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 第十一章第十一章: XML: XML第二章：實(shí)體第二章：實(shí)體- -聯(lián)系模型聯(lián)系模型 第十二章第十二章 ODBCODBC編程編程第三章：關(guān)系數(shù)據(jù)模型第三章：關(guān)系數(shù)據(jù)模型第四章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言第四章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQLSQL第五章：完整性和安全性第五章：完整性和安全性第六章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)理論第六章：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)理論第七章：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)第七章：數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)第

6、八章：查詢處理和優(yōu)化第八章：查詢處理和優(yōu)化第九章：事務(wù)與并發(fā)控制第九章：事務(wù)與并發(fā)控制第十章：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)技術(shù)第十章：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)技術(shù) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，也是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，它已成為計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)的核心技術(shù)和重要基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)學(xué)科體系中十分重要的系統(tǒng)軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中一門必修課程，該課程理論性強(qiáng)，并具有一定的實(shí)用技術(shù)。1.1.1 為什么需要數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)一、一、數(shù)據(jù)管理的例子 零售業(yè)零售業(yè)-管理產(chǎn)品、客戶和購(gòu)買信息管理產(chǎn)品、客戶和購(gòu)買信息 銀行業(yè)銀行業(yè)-管理客戶、帳戶和存貸款信息管理客戶、帳戶和存貸款信

7、息 制造業(yè)制造業(yè)-管理供應(yīng)、訂單、庫(kù)存、銷售等信息管理供應(yīng)、訂單、庫(kù)存、銷售等信息電信業(yè)電信業(yè)- 管理通訊網(wǎng)絡(luò)信息、存儲(chǔ)通話記錄、維護(hù)電話卡余額管理通訊網(wǎng)絡(luò)信息、存儲(chǔ)通話記錄、維護(hù)電話卡余額 如何合理地組織數(shù)據(jù)？如何合理地組織數(shù)據(jù)？ 如何有效地訪問(wèn)數(shù)據(jù)如何有效地訪問(wèn)數(shù)據(jù) ？n數(shù)據(jù)查詢n數(shù)據(jù)更新 (插入、刪除、修改)n并發(fā)訪問(wèn)控制 （數(shù)據(jù)需要多用戶共享）n故障恢復(fù) （各類故障是不可避免的）n數(shù)據(jù)的安全性 （防止非法使用和越權(quán)使用）n數(shù)據(jù)的完整性 （數(shù)據(jù)符合語(yǔ)義，滿足一致性） 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) （ DBMS ）DBMS的功能： 1. 數(shù)據(jù)定義 - 提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL） 2. 數(shù)據(jù)操縱 - 提供

8、數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DML）3. 事務(wù)管理和運(yùn)行管理 - 統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)、控制對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問(wèn) 保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性 確保故障時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)不被破壞4. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢處理 - 確定數(shù)據(jù)的物理組織和存取方式 提供數(shù)據(jù)的持久存儲(chǔ)和有效訪問(wèn) 確定查詢處理方法，查詢優(yōu)化5. 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)-數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)、性能監(jiān)測(cè)等6. 其他功能- 包括DBMS與其它軟件通信 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)之間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和互操作 n 數(shù)據(jù)（Data）（1）定義：描述事物的符號(hào)記錄稱為Data。（2）數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式 數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的基本對(duì)象。它有多種表現(xiàn)形式（聲、文、圖等），但各類數(shù)據(jù)都必須數(shù)字化后才能加工處理。 在計(jì)算機(jī)中，為了存儲(chǔ)和處

9、理事物，就需要抽象出對(duì)事物感在計(jì)算機(jī)中，為了存儲(chǔ)和處理事物，就需要抽象出對(duì)事物感興趣的特征組成一個(gè)記錄來(lái)描述。興趣的特征組成一個(gè)記錄來(lái)描述。例如例如： （ 李明李明 男男 1982 1982 江蘇江蘇 ） （ 8.25 A1 50 5 2508.25 A1 50 5 250 ） 數(shù)據(jù)記錄本身只是一個(gè)存儲(chǔ)和處理的形式，只有對(duì)其進(jìn)行了數(shù)據(jù)記錄本身只是一個(gè)存儲(chǔ)和處理的形式，只有對(duì)其進(jìn)行了解釋才能完整的表達(dá)內(nèi)容。解釋才能完整的表達(dá)內(nèi)容。 因此，數(shù)據(jù)和關(guān)于數(shù)據(jù)的解釋是不可分的。因此，數(shù)據(jù)和關(guān)于數(shù)據(jù)的解釋是不可分的。數(shù)據(jù)的語(yǔ)義n數(shù)據(jù)庫(kù)（Database，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱DB）是持久儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中、有組織的、可共

10、享的大量數(shù)據(jù)的集合 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ) 可以被各種用戶共享 具有較小的冗余度 較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性 易于擴(kuò)展 n 數(shù)據(jù)庫(kù)模式: 在數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用數(shù)據(jù)模型對(duì)數(shù)據(jù)建模， 所產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果 數(shù)據(jù)庫(kù)模式描述數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（型），具有相對(duì)穩(wěn)定性 特定時(shí)刻數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)例（值） n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)、DBMS（及其開發(fā)工具）、 應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員組成 DBSDBS 是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入了數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)。一般由 DB、DBMS、應(yīng)用系統(tǒng)、DBA、USER等構(gòu)成。用戶用戶用戶應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)工具數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)操作系統(tǒng)DB 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 數(shù)據(jù)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特

11、征的抽象。 在數(shù)據(jù)庫(kù)中用數(shù)據(jù)模型這個(gè)工具來(lái)抽象、表示、和處理現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)據(jù)和信息。 數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三方面的要求： （1）能比較真實(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界； （2）易于為人理解 （3）便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。 （1）概念模型 （ 從用戶的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模） （ 主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ） （2）數(shù)據(jù)模型 （邏輯模型和物理模型） （從計(jì)算機(jī)的觀點(diǎn)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模） （ 主要用于 DBMSDBMS 的實(shí)現(xiàn) ）現(xiàn)實(shí)世界信息世界機(jī)器世界概念模型DBMSDBMS支持的數(shù)據(jù)模型 概念模型用于信息世界的建模。是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象。 概念模型是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的有力工具。同時(shí)也是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員與用戶之間進(jìn)行

12、交流的語(yǔ)言。 信息世界中的基本概念 (P14) 實(shí)體 屬性 碼 域 實(shí)體型 實(shí)體值 聯(lián)系 實(shí)體型之間的聯(lián)系有三類： 1:1 1:n m:n學(xué)校校長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)11職工部門所在1N課程學(xué)生選課NM參考書課程講授NM教師1零件供應(yīng)商 供應(yīng)PN項(xiàng)目M 職 工領(lǐng) 導(dǎo)N1實(shí)體型聯(lián)系連線屬性學(xué) 生選課M學(xué)號(hào)課 程姓名年齡系別N課程號(hào)名稱學(xué)分 數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束三部分組成。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象類型的集合。它們包括兩類：一類是與數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容、性質(zhì)有關(guān)的對(duì)象；一類是與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系有關(guān)的對(duì)象。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個(gè)數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，人們通常按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型

13、來(lái)命名數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。 數(shù)據(jù)操作是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象的實(shí)例允許執(zhí)行的操作的集合。包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。 數(shù)據(jù)庫(kù)主要有檢索和更新兩大類操作。數(shù)據(jù)模型必須精確地定義這些操作。 數(shù)據(jù)操作是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的描述。 數(shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及聯(lián)系所具有的制約和依存的規(guī)則。其目的是為了保證數(shù)據(jù)的正確、有效、和相容。 數(shù)據(jù)庫(kù)中最常見的邏輯數(shù)據(jù)模型 層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ蛯?duì)象關(guān)系模型非關(guān)系模型注意：這里講的數(shù)據(jù)模型都是邏輯上的，是計(jì)算機(jī)能夠理解，且被 DBMS DBMS 支持的數(shù)據(jù)視圖。 在非關(guān)系模型

14、中，實(shí)體用記錄表示；實(shí)體的屬性用記錄的數(shù)據(jù)項(xiàng)即字段表示；實(shí)體間的聯(lián)系轉(zhuǎn)換為記錄之間的兩兩聯(lián)系。 基本層次聯(lián)系 非關(guān)系模型中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的單位是基本層次聯(lián)系。 它是指兩個(gè)記錄以及它們之間的 1:n（包括1:1）的聯(lián)系。 Ri RjLij 定義 滿足下條件的基本層次聯(lián)系的集合。 （1）有且只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)，稱根結(jié)點(diǎn)； （2）根除外的其它結(jié)點(diǎn)有且只有一個(gè)父結(jié)點(diǎn)。 基本特點(diǎn) 對(duì)任意一個(gè)給定的記錄值，只有按其路徑查看時(shí)，才能顯示出它的全部意義。沒(méi)有一個(gè)子女結(jié)點(diǎn)能脫離雙親記錄值而獨(dú)立存在。 例子 （P21） 定義 滿足下條件的基本層次聯(lián)系的集合。 （1）允許一個(gè)以上結(jié)點(diǎn)無(wú)父結(jié)點(diǎn)； （2）一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以有多個(gè)

15、父結(jié)點(diǎn)。 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更具有普遍性，它還允許兩個(gè)記錄之間有多種聯(lián)系。 例子 關(guān)系模型時(shí)目前最重要的數(shù)據(jù)模型。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是采用關(guān)系模型來(lái)組織數(shù)據(jù)。 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 從用戶的角度來(lái)看，關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)就是一張二維表。 關(guān)系de一些術(shù)語(yǔ) 關(guān)系 元組 屬性 碼 域 分量 關(guān)系模式注意：關(guān)系模型要求關(guān)系必須是規(guī)范化的。 關(guān)系中的每個(gè)分量都是不可分的。至少滿足1NF （1）關(guān)系模型的操作包括： 查詢 插入 刪除 修改 （2）定義數(shù)據(jù)操作的方法有兩種 關(guān)系代數(shù) （如并、交、差、選擇、投影、連接) 關(guān)系演算 （元組關(guān)系演算 域關(guān)系演算) 關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作是元組集合的操作。操作的對(duì)象和操

16、作的結(jié)果都是關(guān)系。 實(shí)體完整性 參照完整性 用戶自定義的完整性 實(shí)體完整性和參照完整性是通用完整性約束，由關(guān)系模實(shí)體完整性和參照完整性是通用完整性約束，由關(guān)系模型明確定義型明確定義 關(guān)系模型中，實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)系全都用二維表來(lái)表示。 在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，表的物理結(jié)構(gòu)常以O(shè)S的文件形式來(lái)組織。一個(gè)表可以對(duì)應(yīng)一個(gè)文件，也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)文件。 關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn) 考察數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以有不同的角度。考察數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以有不同的角度。n從從 DBMSDBMS 的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu)的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常采用三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 內(nèi)模式內(nèi)模式 外模式外模式 模式模式 n從從 USERUSER

17、 的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為的角度看，數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為 單用戶結(jié)構(gòu)單用戶結(jié)構(gòu) 主從式結(jié)構(gòu)主從式結(jié)構(gòu) 分布式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu) 客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu) 瀏覽器瀏覽器/ /應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器/ /數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器結(jié)構(gòu)n 單用戶數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)單用戶數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（包括應(yīng)用程序、整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（包括應(yīng)用程序、DBMSDBMS、數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)）都安裝都安裝 在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上 為一個(gè)用戶所獨(dú)占為一個(gè)用戶所獨(dú)占 不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)不同機(jī)器之間不能共享數(shù)據(jù)單用戶系統(tǒng)是一種早期的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，目前已經(jīng)不再流行單用戶系統(tǒng)是一種早期的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，目前已經(jīng)不再流行 數(shù)據(jù)

18、庫(kù)系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序、DBMSDBMS和數(shù)據(jù)都集中存和數(shù)據(jù)都集中存放在主機(jī)上放在主機(jī)上 所有處理任務(wù)都由主機(jī)來(lái)完成所有處理任務(wù)都由主機(jī)來(lái)完成 用戶通過(guò)主機(jī)的終端并發(fā)地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，共享數(shù)據(jù)用戶通過(guò)主機(jī)的終端并發(fā)地訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，共享數(shù)據(jù)資源資源 主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一種一臺(tái)主機(jī)帶多主從式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一種一臺(tái)主機(jī)帶多個(gè)終端的多用戶系統(tǒng)個(gè)終端的多用戶系統(tǒng)n 分布式結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu) 分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)分布式結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在邏輯上是一個(gè)整體，但物理地分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上整體，但物理地分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點(diǎn)上 網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都

19、可以獨(dú)立處理本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立處理本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應(yīng)用數(shù)據(jù)，執(zhí)行局部應(yīng)用 也可以同時(shí)存取和處理多個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，也可以同時(shí)存取和處理多個(gè)異地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，執(zhí)行全局應(yīng)用執(zhí)行全局應(yīng)用 n客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)服務(wù)器結(jié)構(gòu) 客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)把服務(wù)器結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)把DBMSDBMS功能和應(yīng)用分功能和應(yīng)用分開開 網(wǎng)絡(luò)中某些結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)中某些結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)專門用于執(zhí)行DBMSDBMS功能，功能，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（簡(jiǎn)稱服務(wù)器稱為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器（簡(jiǎn)稱服務(wù)器 其他結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)安裝其他結(jié)點(diǎn)上的計(jì)算機(jī)安裝DBMSDBMS的外圍應(yīng)用開發(fā)

20、工具，的外圍應(yīng)用開發(fā)工具，支持用戶的應(yīng)用，稱為客戶機(jī)支持用戶的應(yīng)用，稱為客戶機(jī) 客戶客戶/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)是廣泛采用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)服務(wù)器結(jié)構(gòu)是廣泛采用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。大部分商品化的構(gòu)。大部分商品化的DBMSDBMS都支持這種結(jié)構(gòu)。都支持這種結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部是由外模式、模數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)部是由外模式、模式和內(nèi)模式三級(jí)構(gòu)成。式和內(nèi)模式三級(jí)構(gòu)成。 應(yīng)用A應(yīng)用B應(yīng)用E應(yīng)用D應(yīng)用C外模式外模式1 1外模式外模式2 2外模式外模式3 3 模模 式式 內(nèi)內(nèi) 模模 式式DB 外模式又稱為外模式又稱為用戶模式用戶模式，或，或子模式子模式。它是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能

21、夠看到。它是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看到和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是某一應(yīng)用的用戶的數(shù)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是某一應(yīng)用的用戶的數(shù)據(jù)視圖。據(jù)視圖。 外模式通常是模式的一個(gè)子集。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。外模式通常是模式的一個(gè)子集。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。 外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看到外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施。每個(gè)用戶只能看到和使用它對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的其它數(shù)據(jù)是不可見的。和使用它對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的其它數(shù)據(jù)是不可見的。 模式又稱為模式又稱為邏輯模式邏輯模式。它是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特。它是數(shù)據(jù)庫(kù)

22、中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)模式是以某個(gè)數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式。數(shù)據(jù)庫(kù)模式是以某個(gè)數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，統(tǒng)一綜合考慮了所有用戶的數(shù)據(jù)需求，并將這些需求結(jié)合在一個(gè)邏輯統(tǒng)一綜合考慮了所有用戶的數(shù)據(jù)需求，并將這些需求結(jié)合在一個(gè)邏輯整體上。整體上。模式的定義包括模式的定義包括： （1 1）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) （數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型等）（數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類型等） （2 2）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系 （3 3）數(shù)據(jù)的安全性和完整性）數(shù)據(jù)的安全性和完整性 內(nèi)模式又稱為內(nèi)模式又稱為存儲(chǔ)模

23、式存儲(chǔ)模式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。它是數(shù)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。 例如：例如： 記錄的存儲(chǔ)方式是按記錄的存儲(chǔ)方式是按 B+B+樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)；樹結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)； 數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)按* * * *方式壓縮；方式壓縮； 數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)按* * * *方式加密。方式加密。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別。它把數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式是對(duì)數(shù)據(jù)的三個(gè)抽象級(jí)別。它把數(shù)據(jù)的具體組織留給具體組織留給 DBMS DBMS 管理。管理。 為了在內(nèi)部能實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，為了在內(nèi)部

24、能實(shí)現(xiàn)這三個(gè)抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，DBMSDBMS在這三級(jí)在這三級(jí)模式之間提供了兩層映象：模式之間提供了兩層映象： 外模式外模式/ /模式映象模式映象 模式模式/ /內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象 正是這兩層映象保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏正是這兩層映象保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)能夠具有較高的邏輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。輯獨(dú)立性和物理獨(dú)立性。 模式模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式外模式描述的是數(shù)據(jù)的局描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。對(duì)每一個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有一個(gè)外模式部邏輯結(jié)構(gòu)。對(duì)每一個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有一個(gè)外模式/ /模式映模式映象，它定義了該外模式與模式之

25、間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。象，它定義了該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 外模式外模式/ /模式映象模式映象的定義通常包含在各自的外模式的描述中。的定義通常包含在各自的外模式的描述中。什么是數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性？什么是數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性？ 當(dāng)模式改變時(shí)，由當(dāng)模式改變時(shí)，由 DBA DBA 對(duì)各對(duì)各 外模式外模式/ /模式映象模式映象 作相應(yīng)改變，作相應(yīng)改變，可以使外模式不變，由于應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從可以使外模式不變，由于應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不變。這就保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性。而應(yīng)用程序不變。這就保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)庫(kù)中只有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中只有一個(gè)模式模式，也

26、只有一個(gè)，也只有一個(gè)內(nèi)模式內(nèi)模式。所以，。所以，模式模式/ /內(nèi)內(nèi)模式映象模式映象定義了數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。定義了數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 模式模式/ /內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象的定義通常包含在模式的描述中。的定義通常包含在模式的描述中。什么是數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性？什么是數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性？ 當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，由當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，由 DBA DBA 對(duì)對(duì)模式模式/ /內(nèi)模式映象內(nèi)模式映象 作相作相應(yīng)改變，可以使模式不變，外應(yīng)改變，可以使模式不變，外模式也不變。模式也不變。從而應(yīng)用程序也不變。這從而應(yīng)用程序也不變。這就保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性

27、。就保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)與程序之間獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用數(shù)據(jù)與程序之間獨(dú)立性，使得數(shù)據(jù)的定義和描述可以從應(yīng)用程序中分離出去。另外，由于數(shù)據(jù)的存取都是由程序中分離出去。另外，由于數(shù)據(jù)的存取都是由 DBMS DBMS 管理的，管理的，用戶不必考慮存取路徑等細(xì)節(jié)，從而簡(jiǎn)化了用程序的編制，也減用戶不必考慮存取路徑等細(xì)節(jié)，從而簡(jiǎn)化了用程序的編制，也減輕了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改。輕了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供三種語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供三種語(yǔ)言n用于定義數(shù)據(jù)庫(kù)模式的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言用于定義數(shù)據(jù)庫(kù)模式的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）n用于表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢和更新的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言用于表達(dá)數(shù)據(jù)

28、庫(kù)的查詢和更新的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（ DML ）n用于定義用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限的數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言用于定義用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限的數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（ DML ）n數(shù)據(jù)庫(kù)模式由數(shù)據(jù)庫(kù)模式由DDL （Data Definition LanguageData Definition Language）來(lái)定義）來(lái)定義例如例如 CREATE TABLE CREATE TABLE StudentsStudents( Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,( Sno CHAR(9) PRIMARY KEY, Sname CHAR(8), Sname CHAR(8), Ssex CHAR(2), Ssex CH

29、AR(2), Sbirthday DATE, Sbirthday DATE, Sept CHAR(20) ); Sept CHAR(20) );n 數(shù)據(jù)庫(kù)的主要操作是查詢和更新（插入、刪除和修改）。用戶數(shù)據(jù)庫(kù)的主要操作是查詢和更新（插入、刪除和修改）。用戶可以使用可以使用DML （Data Manipulation LanguageLData Manipulation LanguageL）表達(dá)對(duì)按照某）表達(dá)對(duì)按照某種數(shù)據(jù)模式組織起來(lái)的數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。種數(shù)據(jù)模式組織起來(lái)的數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。n例如例如 select Sname, Sno from Students where Sept=軟件工程軟件工程 u

30、pdate SC set Grade=Grade+10 where Grade60 and sno in ( select sno from Students where Sept=軟件工軟件工程程 )用于定義用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限和審計(jì)用于定義用戶對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限和審計(jì)n DCLDCL提供授權(quán)語(yǔ)句保證數(shù)據(jù)的安全性提供授權(quán)語(yǔ)句保證數(shù)據(jù)的安全性n DCLDCL還提供了回收授權(quán)和建立審計(jì)的語(yǔ)句還提供了回收授權(quán)和建立審計(jì)的語(yǔ)句n例如例如 grant SELECT on table Students to User1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫(kù)、DBMSDBMS、應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)

31、用系統(tǒng) 和和 DBA DBA 等等 組成。組成。 一、硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)一、硬件平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù) （內(nèi)存、外存、通道能力（內(nèi)存、外存、通道能力 等）等） 二、軟件二、軟件 （DBMSDBMS、OSOS、 COMPILERCOMPILER、開發(fā)工具、開發(fā)工具 等）等） 三、人員三、人員 （ DBADBA、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)員、系統(tǒng)分析員、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)員、 應(yīng)用程序員、用戶應(yīng)用程序員、用戶 等等 ） n 負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)施數(shù)據(jù)的集中控制的人稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)施數(shù)據(jù)的集中控制的人稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（理員（Database AdministratorDatabase Administrator，DBADBA）n DBADBA的主要職責(zé)包括：的主要職責(zé)包括： 1. 1. 決定數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)決定數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) 2. 2. 決定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取策略決定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取策略 3. 3. 定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件 4. 4. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的日常維護(hù)日常維護(hù) 5. 5. 數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的重組和重構(gòu) (1) (1) 周期性轉(zhuǎn)儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，防止災(zāi)難發(fā)生導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)被破