數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)課程

第一章

數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)課程性質(zhì)質(zhì)與設(shè)置置目的性質(zhì)計(jì)算機(jī)教教育的重重要課程程計(jì)算機(jī)與與信息類類專業(yè)的的一門專專業(yè)基礎(chǔ)礎(chǔ)課數(shù)據(jù)庫(kù)技技術(shù)是計(jì)計(jì)算機(jī)軟軟件學(xué)科科的重要要分支應(yīng)用領(lǐng)域域廣大目的掌握基本本原理和和方法掌握數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)和和數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)應(yīng)用系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)方法能應(yīng)用現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)管理理軟件和和軟件開開發(fā)工具具課程特點(diǎn)點(diǎn)理論性關(guān)系運(yùn)算算理論模式設(shè)計(jì)計(jì)理論目目的實(shí)用性SQL語(yǔ)語(yǔ)言數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)設(shè)計(jì)可操作性性課程學(xué)習(xí)習(xí)方法理論學(xué)習(xí)習(xí)掌握基本本概念，，多看例例題，多多做習(xí)題題理論指導(dǎo)導(dǎo)實(shí)踐，，實(shí)踐提提高認(rèn)識(shí)識(shí)重視數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)踐學(xué)習(xí)習(xí)勤思考，，多動(dòng)手手重視上機(jī)機(jī)實(shí)習(xí)環(huán)環(huán)節(jié)目標(biāo)

數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)有關(guān)關(guān)的基本本概念數(shù)據(jù)庫(kù)的的發(fā)展歷歷史數(shù)據(jù)模型型(DataModels)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)的三三級(jí)模式式及二級(jí)級(jí)映象數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)概述述數(shù)據(jù)庫(kù)的的地位數(shù)據(jù)庫(kù)技技術(shù)產(chǎn)生生于六十十年代末末，是數(shù)數(shù)據(jù)管理理的最新新技術(shù)，，是計(jì)算算機(jī)科學(xué)學(xué)的重要要分支數(shù)據(jù)庫(kù)技技術(shù)是信信息系統(tǒng)統(tǒng)的核心心和基礎(chǔ)礎(chǔ)，它的的出現(xiàn)極極大地促促進(jìn)了計(jì)計(jì)算機(jī)應(yīng)應(yīng)用向各各行各業(yè)業(yè)的滲透透數(shù)據(jù)庫(kù)的的建設(shè)規(guī)規(guī)模、數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)信信息量的的大小和和使用頻頻度已成成為衡量量一個(gè)國(guó)國(guó)家信息息化程度度的重要要標(biāo)志基本概念念數(shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)庫(kù)（（Database）數(shù)據(jù)庫(kù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)(DBMS))數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)(DBS))數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（Data）是描述事物物的符號(hào)號(hào)記錄，，是數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)統(tǒng)研究和和處理的的對(duì)象。。數(shù)據(jù)的特特點(diǎn)：文字、、圖形、、圖像、、聲音、、學(xué)生檔檔案記錄錄等數(shù)據(jù)的種種類：文字、、圖形、、圖像、、聲音等等。數(shù)據(jù)的特特點(diǎn)：收集、、存儲(chǔ)、、加工和和傳播數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)的的定義數(shù)據(jù)庫(kù)((Database,,簡(jiǎn)稱DB)是是長(zhǎng)期儲(chǔ)儲(chǔ)存在計(jì)計(jì)算機(jī)內(nèi)內(nèi)、有組組織的的、可共共享的大大量數(shù)據(jù)據(jù)集合數(shù)據(jù)庫(kù)的的特征數(shù)據(jù)按一一定的數(shù)數(shù)據(jù)模型型組織、、描述和和儲(chǔ)存可為各種種用戶共共享冗余度較較小數(shù)據(jù)獨(dú)立立性較高高易擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)：數(shù)據(jù)庫(kù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)（DataBaseManagementSystem,簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱DBMS））是一類類位于用用戶與操操作系統(tǒng)統(tǒng)之間，，幫助用用戶有效效地組織織和存儲(chǔ)儲(chǔ)數(shù)據(jù)、、高效獲獲取有用用信息的的一層計(jì)計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)軟件件。主要功能能：數(shù)據(jù)定義義數(shù)據(jù)操縱縱數(shù)據(jù)控制制數(shù)據(jù)查詢?cè)冇脩羰怯糜肈ML還是DDL完完成下列列任務(wù)？？a.定義義目錄表表b.輸入入一個(gè)新新員工的的信息數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)（DataBaseSystem,,簡(jiǎn)稱DBS））是指在在引入數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)后后的計(jì)算算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)。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)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理員數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）人員軟件硬件平臺(tái)臺(tái)及數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序序員數(shù)據(jù)管理理技術(shù)的的產(chǎn)生和和發(fā)展什么是數(shù)數(shù)據(jù)管理理對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行分類類、組織織、編碼碼、存儲(chǔ)儲(chǔ)、檢索索和維護(hù)護(hù)是數(shù)據(jù)處處理的中中心問(wèn)題題數(shù)據(jù)管理理技術(shù)的的發(fā)展過(guò)過(guò)程人工管理理階段((40年年代中---50年代中中)文件系統(tǒng)統(tǒng)階段((50年年代末---60年代中中)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)階段段(60年代末末--現(xiàn)現(xiàn)在)數(shù)據(jù)管理理技術(shù)的的發(fā)展動(dòng)動(dòng)力應(yīng)用需求求的推動(dòng)動(dòng)計(jì)算機(jī)硬硬件的發(fā)發(fā)展計(jì)算機(jī)軟軟件的發(fā)發(fā)展人工管理理階段時(shí)間：20世紀(jì)紀(jì)50年年代中期期以前背景應(yīng)用需求求：科學(xué)學(xué)計(jì)算硬件水平平：外存存只有卡卡片．紙紙帶．磁磁帶，無(wú)無(wú)直接存存取存儲(chǔ)儲(chǔ)設(shè)備軟件水平平：匯編編語(yǔ)言，，沒有操操作系統(tǒng)統(tǒng)處理方式式：批處處理人工管理理階段特點(diǎn):數(shù)據(jù)不保保存應(yīng)用程序序管理數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共共享數(shù)據(jù)不具具有獨(dú)立立性應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n…人工管理階段文件管理理階段時(shí)間：20世世紀(jì)50年代末末到60年代中中期背景應(yīng)用需求求：科學(xué)學(xué)計(jì)算、、管理硬件水平平：磁盤盤、磁鼓鼓等直接接存取的的外存設(shè)設(shè)備軟件水平平：操作作系統(tǒng)．．高級(jí)語(yǔ)語(yǔ)言．操操作系統(tǒng)統(tǒng)中的文文件系統(tǒng)統(tǒng)是專門門用于數(shù)數(shù)據(jù)管理理的軟件件處理方式式：聯(lián)機(jī)機(jī)實(shí)時(shí)處處理、批批處理文件管理理階段特點(diǎn):數(shù)據(jù)長(zhǎng)期期保存文件管理理數(shù)據(jù)共享性差差獨(dú)立性差差應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n…文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)集1數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集n…文件系統(tǒng)管理階段文件系統(tǒng)統(tǒng)階段圖例:補(bǔ)貼系別姓名學(xué)號(hào)勞資科住址系別性別姓名學(xué)號(hào)房產(chǎn)科學(xué)位學(xué)分系別姓名學(xué)號(hào)學(xué)籍科學(xué)位出身年齡系別性別姓名學(xué)號(hào)人事科數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)階段段時(shí)間：20世世紀(jì)60年代末末至今今背景應(yīng)用背景景：大規(guī)規(guī)模管理理硬件背景景：大容容量磁盤盤軟件背景景：有數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管管理系統(tǒng)統(tǒng)處理方式式：聯(lián)機(jī)機(jī)實(shí)時(shí)處處理,分分布處理理,批處處理數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)階段段特點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共共享性高高,冗余余度低,,易擴(kuò)充充數(shù)據(jù)獨(dú)立立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管管理和控控制數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n…數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)化面向全組組織,具具有整體體數(shù)據(jù)的的結(jié)構(gòu)化化不僅描述述數(shù)據(jù)本本身，而而且描述述數(shù)據(jù)之之間的聯(lián)聯(lián)系數(shù)據(jù)最小小存取單單位是數(shù)數(shù)據(jù)項(xiàng)((數(shù)據(jù)項(xiàng)項(xiàng)組成數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄)比較區(qū)別于文文件系統(tǒng)統(tǒng)的特點(diǎn)點(diǎn)是:面向應(yīng)用用記錄之間間沒有聯(lián)聯(lián)系最小存取取單位是是數(shù)據(jù)記記錄數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)的特特點(diǎn)圖例:學(xué)號(hào)姓名性別系別年齡住址出身學(xué)位學(xué)分補(bǔ)貼學(xué)籍科房產(chǎn)科人事科勞資科數(shù)據(jù)的共共享性高高、低冗冗余、易易擴(kuò)充圖例:數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)SQL標(biāo)準(zhǔn)SQL標(biāo)準(zhǔn)SQL應(yīng)用1應(yīng)用2應(yīng)用3服務(wù)器數(shù)據(jù)獨(dú)立立性高圖例:應(yīng)用程序DBMS數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)SQL標(biāo)準(zhǔn)SQL標(biāo)準(zhǔn)SQL數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管管理和控控制數(shù)據(jù)的安安全性((Security))保護(hù)數(shù)據(jù)的完完整性((Integrity)檢查查并發(fā)(Concurrency)控控制數(shù)據(jù)庫(kù)恢恢復(fù)(Recovery)數(shù)據(jù)模型型模型：抽抽象地模模仿現(xiàn)實(shí)實(shí)世界的的事物應(yīng)滿足三三方面的的要求：：是比較真真實(shí)的模模擬現(xiàn)實(shí)實(shí)世界容易為人人們所理理解便于在計(jì)計(jì)算機(jī)上上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型型的分層層概念數(shù)據(jù)據(jù)模型-信信息世界界的基本本概念-實(shí)實(shí)體-聯(lián)聯(lián)系模型型（E-R模型）結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)據(jù)模型-層層次模型型-網(wǎng)網(wǎng)狀模型型-關(guān)關(guān)系模型型-面面向?qū)ο笙竽Ｐ蛿?shù)據(jù)模型型：是數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)系統(tǒng)中中用于提提供信息息表示和和操作手手段的形形式構(gòu)架架應(yīng)用概念數(shù)據(jù)模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實(shí)世界信息世界計(jì)算機(jī)世界層次模型型用樹型（（層次））結(jié)構(gòu)表表示實(shí)體體類型以以及實(shí)體體之間聯(lián)聯(lián)系的模模型是層層次模型型。R1R2R3R4R5根結(jié)點(diǎn)兄弟結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)葉結(jié)點(diǎn)兄弟結(jié)點(diǎn)層次模型示例樹由節(jié)點(diǎn)點(diǎn)和連線線組成：：節(jié)點(diǎn)代表表實(shí)體型型.連線代表表實(shí)體之之間的聯(lián)聯(lián)系.特點(diǎn)（判判斷依據(jù)據(jù)）：1.每每棵樹有有且只有有一個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)沒有有父節(jié)點(diǎn)點(diǎn)，稱為為根.2.樹樹中的其其他節(jié)點(diǎn)點(diǎn)都有而而且僅有有一個(gè)父父節(jié)點(diǎn)..優(yōu)點(diǎn)：1.結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單，用戶戶易掌握握.2.由由于其數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)固定，，用來(lái)表表示結(jié)構(gòu)構(gòu)固定的的實(shí)體及及其之間的聯(lián)聯(lián)系.缺點(diǎn)：1.現(xiàn)實(shí)實(shí)世界中中很多聯(lián)聯(lián)系是非非層次性性的,如如多對(duì)多多的聯(lián)系系.不便于表表達(dá)多對(duì)對(duì)多的聯(lián)聯(lián)系.2.對(duì)插插入和刪刪除操作作的限制制比較多多.3.查查詢子女女節(jié)點(diǎn)必必須通過(guò)過(guò)雙親節(jié)節(jié)點(diǎn).4.由于于結(jié)構(gòu)嚴(yán)嚴(yán)密,層層次命令令趨于程程序化..網(wǎng)狀模型型用網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)表示示實(shí)體類類型及實(shí)實(shí)體之間間聯(lián)系的的數(shù)據(jù)模模型稱為為網(wǎng)狀模模型。R1R2R4R5R3L1L2L3L4L5網(wǎng)狀模型示例特點(diǎn):1可以以有一個(gè)個(gè)以上的的節(jié)點(diǎn)無(wú)無(wú)父節(jié)點(diǎn)點(diǎn).2至少少有一一個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)有多于于一個(gè)的的父節(jié)點(diǎn)點(diǎn).（排除樹樹結(jié)構(gòu)））優(yōu)點(diǎn)：1表達(dá)達(dá)聯(lián)系種種類豐富富.2性能能良好，，存取效效率高..缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜雜.關(guān)系模型型用關(guān)系（（二維表格格形式結(jié)構(gòu)構(gòu)）來(lái)表表示實(shí)體體類型以以及實(shí)體體間聯(lián)系系的模型型稱為關(guān)關(guān)系模型型。關(guān)系模型示例學(xué)生登記表對(duì)象模型型使用面向向?qū)ο蠹技夹g(shù)（Object--Oriented，，簡(jiǎn)稱OO)來(lái)來(lái)表示信信息世界界的實(shí)體體類型及及實(shí)體之之間聯(lián)系系的模型型稱為對(duì)對(duì)象模型型.狀態(tài)：

屬性集合行為：操作方法集合對(duì)象封裝消息對(duì)象示意圖文件管理理階段模式（Schema)：邏邏輯模式式邏輯級(jí)上上的視圖圖，是數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)中中全體數(shù)數(shù)據(jù)的邏邏輯結(jié)構(gòu)構(gòu)和特征征的描述述，是所所有用戶戶的公共共數(shù)據(jù)視視圖一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)只有有一個(gè)模模式外模式(ExternalSchema)：子子模式或或用戶模模式是數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)用戶的的數(shù)據(jù)視視圖，是是與某一一應(yīng)用有有關(guān)的數(shù)數(shù)據(jù)表示示一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)可有有多個(gè)外外模式內(nèi)模式(InternalSchema)：存存儲(chǔ)模式式數(shù)據(jù)物理理結(jié)構(gòu)和和存儲(chǔ)方方式的描描述，是是數(shù)據(jù)在在數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)內(nèi)部的的表示方方式一個(gè)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)只有有一個(gè)內(nèi)內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)的三三級(jí)模式式結(jié)構(gòu)圖例：應(yīng)用A應(yīng)用E應(yīng)用B應(yīng)用C應(yīng)用D外模式1外模式2外模式3模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫(kù)外模式//模式映映象模式/內(nèi)內(nèi)模式映映象文件管理理階段外模式((ExternalSchema)／／模式（（Schema)一個(gè)模式式可對(duì)應(yīng)應(yīng)多個(gè)外外模式，，對(duì)于每每一個(gè)外外模式均均有一個(gè)個(gè)外模式式／模式式映象。。當(dāng)模式變變化時(shí)，，由DBA改變變各外模模式／模模式映象象而保持持外模式式不變，，應(yīng)用程程序也無(wú)無(wú)須改變變所以，保保證了數(shù)數(shù)據(jù)與程程序的邏邏輯獨(dú)立立性模式（Schema))／內(nèi)模模式((InternalSchema)模式／內(nèi)內(nèi)模式映映象是是唯一的的當(dāng)內(nèi)模式式變化時(shí)時(shí)，由DBA改改變各模模式／內(nèi)內(nèi)模式映映象而保保持模式式不變，，應(yīng)用程