數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程教材課件

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程課程介紹一、數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫技術(shù)二、課程學(xué)習(xí)目的1．學(xué)習(xí)掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)理論（主要是關(guān)系數(shù)據(jù)庫）掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)理論用命令等工具交互式地操作數(shù)據(jù)庫通過編程訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)掌握如何設(shè)計數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)2．掌握數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運行過程各種主要模塊及其功能模塊之間如何互動以完成操作的3．了解數(shù)據(jù)庫新技術(shù)的一些發(fā)展動態(tài)課程特點三、課程特點：理論、技術(shù)、實踐相結(jié)合的以關(guān)系理論為基礎(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫理論數(shù)據(jù)模型設(shè)計的思想方法以技術(shù)和方法為主編程、軟件系統(tǒng)設(shè)計做實驗各種平臺上的數(shù)據(jù)庫操作方法及大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的使用實驗環(huán)境，推薦安裝以下產(chǎn)品之一–IBMUDB7.0（或以上）forWindows–MSSQLSERVER7.0–Oracle設(shè)計并測試一個簡單但完整的應(yīng)用例子如一個車輛管理系統(tǒng)、一個多媒體房地產(chǎn)數(shù)據(jù)庫\scm等學(xué)習(xí)內(nèi)容和使用教材四、學(xué)習(xí)內(nèi)容和使用教材/參考書國內(nèi)的教材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理，王能斌著，電子工業(yè)出版社，2000年版，ISBN7-5053-50-5304-7國外的教材DataManagementSystem,RaghuRamakrishnan,WCB/McGraw-Hill,1997,ISBN0-07-050775-9DatabaseSystemConcepts,A.SilberschatzandS.Sudarshan,McGraw-Hill,1997,ISBN7-111-06710-X參考文獻(xiàn)微軟環(huán)境DB2UDB7.1開發(fā)指南，IBM著，機械工業(yè)出版社，2001年版，ISBN7-111-08623-6理論、設(shè)計、實現(xiàn)（1－9章，18章）其它數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的使用手冊等第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)引論什么是數(shù)據(jù)庫？什么是DBMS？數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)發(fā)展歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)介紹數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域

一、

什么是數(shù)據(jù)庫？數(shù)據(jù)庫是一個持久數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)用于某企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)中（制造公司、銀行、醫(yī)院、大學(xué)、政府部門等）數(shù)據(jù)庫象一個倉庫 存儲各種物品（數(shù)據(jù)）物品形狀、大小數(shù)據(jù)格式———數(shù)據(jù)模式從倉庫取得物品（數(shù)據(jù)）如何知道存儲位置如何快速定位和取數(shù)據(jù)二、為什么要用數(shù)據(jù)庫？1、

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)保存方式相比，有明顯的優(yōu)點：數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)共享程度高減少冗余，保證數(shù)據(jù)的一致性提供數(shù)據(jù)完整性約束機制并發(fā)訪問和提供事務(wù)支持提供安全機制2、在典型的沒有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的企業(yè)，每個應(yīng)用擁有各自的文件－經(jīng)常是存儲在各自的磁帶和磁盤—以致于難以用任何系統(tǒng)的方法來控制這些非常分散并且結(jié)構(gòu)化程度不高的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)則保證了企業(yè)對數(shù)據(jù)的集中控制，并且具有較好的共享性。數(shù)據(jù)的獨立性理解數(shù)據(jù)獨立性的含義在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之前的系統(tǒng)—應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)文件有一定的物理存儲方式、邏輯結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間缺乏獨立性。應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的物理表示、邏輯表示是密切相關(guān)的，如果改變了數(shù)據(jù)的物理表示、邏輯表示也要相應(yīng)改變應(yīng)用程序。這是非數(shù)據(jù)獨立數(shù)據(jù)獨立性可以定義成應(yīng)用程序不會因物理表示和訪問技術(shù)的改變而改變。當(dāng)然，這意味著應(yīng)用程序不應(yīng)依賴于任何特定的物理表示和訪問技術(shù)數(shù)據(jù)庫把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS管理，用戶能邏輯地抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的具體表示方式與存儲方式。DBMS—數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)獨立性包括兩個方面：物理獨立性和邏輯獨立性物理獨立性：邏輯的獨立性：應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的邏輯表示無關(guān)。例：商品名稱銷售額某公司的銷售管理應(yīng)用程序新的分公司銷售管理應(yīng)用程序商品名稱銷售額…………商品名稱銷售額1+銷售額2建立一個數(shù)據(jù)視圖數(shù)據(jù)共享共享不僅指現(xiàn)有的應(yīng)用程序可以共享數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，而且新的應(yīng)用程序也能對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。數(shù)據(jù)庫中的每項數(shù)據(jù)可以被不同的用戶共享。因此，每一個用戶都可以因不同的目的而訪問相同的數(shù)據(jù)。用戶指數(shù)據(jù)的使用者包括應(yīng)用程序，也可指真正意義上的用戶

減少冗余：在非數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，每個應(yīng)用程序都有自己的專用文件。這種情況經(jīng)常導(dǎo)致在存儲數(shù)據(jù)上有相當(dāng)大的冗余，結(jié)果浪費存儲空間。例：一個有關(guān)人事的應(yīng)用程序和一個有關(guān)教育的應(yīng)用程序擁有各自的數(shù)據(jù)文件：

EMPLOYEE文件中包括：職員名、出生日期、地址、所在部門、職務(wù)、職稱和工資等等。

ENROLLMENT文件中包括職員名、職員所在部門、職務(wù)、職稱、培訓(xùn)時間、培訓(xùn)課程、培訓(xùn)成績等。 而數(shù)據(jù)庫可以合并幾個不同文件，可以部分地消除文件之間的冗余。 EMPLOYEE文件中包括：職員名、出生日期、地址、部門、職務(wù)、職稱和工資等等。 ENROLLMENT文件中可只包括職員名、培訓(xùn)時間、培訓(xùn)課程、培訓(xùn)成績等。

人事應(yīng)用程序教育管理應(yīng)用程序EMPLOYEE文件ENROLLMENT文件包括職員名、出生日期、地址、所在部門、職務(wù)、職稱和工資等等。包括職員名、職員所在部門、職務(wù)、職稱、培訓(xùn)時間、培訓(xùn)課程、培訓(xùn)成績等。重復(fù)EMPLOYEE包括職員名、出生日期、地址、所在部門、職務(wù)、職稱和工資等。ENROLLMENT包括職員名、培訓(xùn)時間、培訓(xùn)課程、培訓(xùn)成績等。由于數(shù)據(jù)庫管理數(shù)據(jù)可以在全局范圍內(nèi)共享，則在有關(guān)教育應(yīng)用程序需要某職員的部門信息、職務(wù)、職稱時，可以訪問EMPLOYEE文件。這就是數(shù)據(jù)共享帶來冗余程度的減少。合并EMPLOYEE文件和ENROLLMENT文件例：一個有關(guān)人事的應(yīng)用程序和一個有關(guān)教育的應(yīng)用程序擁有各自的數(shù)據(jù)文件：避免不一致：這是減少冗余度必然的結(jié)果數(shù)據(jù)一致性也指數(shù)據(jù)的正確性。假定一種情況下—職員E3在部門D8工作，這條信息在數(shù)據(jù)庫中有兩個不同的條目（分別在employee、enrollment文件中），職員E3的信息：E3,1975.1.3,某某地區(qū)，D8，主管科員，經(jīng)濟師，2000培訓(xùn)信息：E3，D8，主管科員，經(jīng)濟師，1999，計算機，90

E3,D8，主管科員，經(jīng)濟師，2001，稅法，85當(dāng)E3調(diào)動到D6部門工作后，應(yīng)對相關(guān)數(shù)據(jù)項做怎樣的修改？必須修改兩個文件中有關(guān)該職員的部門信息才能保證數(shù)據(jù)一致性，如果管理人員沒有意識到這種冗余或者沒有及時修改不同數(shù)據(jù)文件中部門信息，則造成數(shù)據(jù)的不一致性。因此可見，消除冗余度可保證數(shù)據(jù)一致性。保持完整性：

完整性的問題的實質(zhì)是確保數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是正確的。前述的職員的部門信息如果在不同的文件中的記錄不一致，就是缺少完整性的例子。（造成不完整性的主要原因是數(shù)據(jù)冗余性）另外，即使沒有冗余，數(shù)據(jù)庫也可能包含錯誤的信息。例如，可能顯示職員屬于一個不存在的部門。（可能由于輸入的錯誤）數(shù)據(jù)庫的集中控制可以有效地避免此類問題。主要通過支持?jǐn)?shù)據(jù)管理員定義一些完整性約束來實現(xiàn)。如CHECK子句、觸發(fā)子，斷言等。并發(fā)訪問和數(shù)據(jù)一致性文件系統(tǒng)一般不支持并發(fā)訪問。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的并發(fā)訪問控制可保證數(shù)據(jù)的一致性。提供事務(wù)支持：事務(wù)是一個邏輯工作單元，它包括一些數(shù)據(jù)庫操作（特別是一些更新操作）。常見的例子如：從帳戶

A到帳戶

B轉(zhuǎn)移一定的現(xiàn)金數(shù)。 2000元 帳戶A－－-------－帳戶B數(shù)據(jù)庫支持事務(wù)的概念，確保兩個操作要么都做，要么都不做，即使在系統(tǒng)執(zhí)行過程中出現(xiàn)故障（比如因為電源斷）也應(yīng)如此。這就是事務(wù)的原子性。這種事務(wù)的操作可確保數(shù)據(jù)的正確。事務(wù)管理是這門課程講授的重要內(nèi)容之一。減去2000元存入2000元第一步第二步增加安全性控制 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的共享性使數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更加有可能被非法訪問，非法修改。這就要求相稱的、好的安全系統(tǒng)，沒有安全保障，數(shù)據(jù)的安全性可能比傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)更處于危險之中。 數(shù)據(jù)庫通?？啥x安全性約束或規(guī)則 比如： 定義一些敏感數(shù)據(jù)的訪問級別，只允許某一級別的用戶訪問。 對于數(shù)據(jù)庫的每條信息的不同類型的訪問（修改、插入或刪除等）可建立不同的約束。加強標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中是集中控制，在全局范圍內(nèi)共享，甚至有可能在不同的系統(tǒng)中移動。數(shù)據(jù)采用一定的標(biāo)準(zhǔn)（部門標(biāo)準(zhǔn)、安裝標(biāo)準(zhǔn)、社團標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)）可確保有效地、最大程度地支持?jǐn)?shù)據(jù)共享。三、數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史層次數(shù)據(jù)庫IBM，20世紀(jì)60年代末，IMS對于層次數(shù)據(jù)，層次ＤＢＭＳ具有高效率網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫比層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可描述比較復(fù)雜的現(xiàn)實世界關(guān)系數(shù)據(jù)庫１９７０年，Codd,提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型（relationdatamodel)，以關(guān)系(relation)或稱二維表結(jié)構(gòu)(table）作為描述數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，它建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念的基礎(chǔ)上，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)。對象數(shù)據(jù)庫與對象－關(guān)系數(shù)據(jù)庫層次數(shù)據(jù)庫示例某大學(xué)………計算機學(xué)院工商管理學(xué)院化工學(xué)院計算機系網(wǎng)絡(luò)中心………管理系99級2000級………………………學(xué)生甲學(xué)生乙………………網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫示例某大學(xué)學(xué)生甲選修課程1學(xué)生乙選修課程2選修課程3選修課程4關(guān)系數(shù)據(jù)庫示例studentsSidCnoMajor1101No1108Yes2102Yes3101No3108Yes5102Yes5105NoEnrollment

CnoCnameCroomCtime101Database1-1021000am102OS1-3020800am105English2-2020230pm108French3-4020230pmcourseSidLnameFnameClassTelno.1JonesAllan2555-12342BrownJohn3555-13243SmithAdward2555-32145WhiteHarry3555-3142SidNameClassTelno.EnrollmentLnameFnameCnoMajor1JonesAllan2555-1234101No108Yes2BrownJohn3555-1324102Yes3SmithAdward2555-3214101No108Yes5WhiteHarry3555-3142102Yes105No對象－關(guān)系數(shù)據(jù)庫示例studentsCnoCnameCroomCtime101Database1-1021000am102OS1-3020800am105English2-2020230pm108French3-4020230pmcourse在ORACLE中，name列的結(jié)構(gòu)類型稱為對象類型，在INFORMIX中稱為行類型在DB2UDB(和新的ANSISQL-99標(biāo)準(zhǔn))中稱為用戶定義類型(UDT)

什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)？數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括：

數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS

應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理員DBA、用戶等DBMS系統(tǒng)應(yīng)具備提供高級的用戶接口查詢處理和優(yōu)化數(shù)據(jù)目錄管理并發(fā)控制恢復(fù)功能完整性約束檢查訪問控制數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)模式

數(shù)據(jù)概念對事物描述的符號記錄稱為數(shù)椐如果一個倉庫房間內(nèi)放的物品沒有統(tǒng)一的形狀，如何放的多、拿得快？數(shù)據(jù)有定的格式數(shù)據(jù)格式的規(guī)定是數(shù)據(jù)的語法，數(shù)據(jù)的含義是數(shù)據(jù)的語義607362123數(shù)據(jù)模型計算機系統(tǒng)設(shè)計者關(guān)心的數(shù)據(jù)的意義不是所有的意義，是某種層次上的抽象模型由如下要素組成一組概念，用于數(shù)據(jù)的定義或描述一組符號，用于表示數(shù)據(jù)及其聯(lián)系一組操作，作用在數(shù)據(jù)上一組限制或約束，用于抽象數(shù)據(jù)中的聯(lián)系靜態(tài)特性（數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、聯(lián)系、約束）動態(tài)特性（操作）數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域涉及的數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型

面向現(xiàn)實世、面向用戶的數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型

用戶從數(shù)據(jù)庫所看到的數(shù)據(jù)模型物理數(shù)據(jù)模型

反映數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型概念數(shù)據(jù)模型用戶看到的問題描述模型，用戶易理解一般與應(yīng)用程序的內(nèi)部邏輯無關(guān)，一般與DBMS無關(guān)一般用接近自然語言的語言來描述一組較自然的概念以及符號一組規(guī)則和操作等例子：數(shù)據(jù)流圖、EXCEL表、對象結(jié)構(gòu)、E-R數(shù)據(jù)模型邏輯數(shù)據(jù)模型用戶或應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計者看到的在程序一級的數(shù)據(jù)模型（即在編程時涉及到的模型）比概念數(shù)據(jù)模型更抽象與DBMS有關(guān)系典型例子是關(guān)系數(shù)據(jù)模型或有關(guān)程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)More:networkmodel,hierarchicalmodel物理數(shù)據(jù)模型在應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)部的存儲級別上看到的數(shù)據(jù)模型實際上就是硬盤上的數(shù)據(jù)格式及其有關(guān)操作和限制和DBMS有關(guān)、和操作系統(tǒng)及硬件有關(guān)例子：B+樹文件中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三種模型的相互關(guān)系概念模型 ：張三以前在北京時是李四的朋友邏輯模型 ：（朋友張三李四）物理模型 ：//l00001110000110//各種相鄰模型之間可以容易地建立映射（低）抽象程度（高）數(shù)據(jù)模式用一種數(shù)據(jù)模型來描述一類具體事物后得到的描述，稱為模式。模式是型的描述，是對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、聯(lián)系和約束的描述與數(shù)據(jù)模型的區(qū)別實例，是值的描述

例：采用關(guān)系數(shù)據(jù)模型描述一