數據庫的發(fā)展

第一章數據庫系統(tǒng)簡介2提綱回溯——數據管理的發(fā)展階段數據庫模式數據模型數據庫系統(tǒng)的構成數據庫新方向3數據管理的發(fā)展階段考察要點各階段的技術及應用背景計算機應用范圍外存儲設備數據管理軟件各個階段的差別體現誰管理數據數據面向誰數據與應用的獨立性4數據管理的發(fā)展階段數據結構

邏輯結構數據之間存在的邏輯關系表、樹、圖、數組…物理結構數據在計算機內的存儲方式順序方式、鏈接方式…課程號課程名學分先修課1001數據結構410031002數據庫310011003PASCAL45數據管理的發(fā)展階段數據獨立性當數據的結構發(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數據的物理獨立性當數據的存儲結構改變時，應用程序不必改變數據的邏輯獨立性當數據的邏輯結構改變時，應用程序不必改變6數據管理的發(fā)展階段數據語義語言：形式語義：內涵11010819800101001？莊子與惠子游于濠梁之上，莊子曰：“鰷魚出游從容，是魚之樂也?！被葑釉唬骸白臃囚~，安知魚之樂？”，莊子曰：“子非我，安知我不知魚之樂？”惠子曰：“我非子，固不知子矣；子固非魚也，子之不知魚之樂，全矣?！鼻f子曰：“請循其本。子曰‘女安知魚樂’云者，既已知吾知之而問我，我知之濠上也?！?數據管理的發(fā)展階段人工管理階段（50年代中期以前）文件系統(tǒng)階段（50年代后期---60年代中期）數據庫系統(tǒng)階段（60年代后期開始）數據庫系統(tǒng)VS文件系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢數據庫系統(tǒng)的特點8人工管理階段背景計算機主要用于科學計算數據量小、結構簡單，如高階方程、曲線擬和等外存為順序存取設備磁帶、卡片、紙帶，沒有磁盤等直接存取設備沒有操作系統(tǒng)，沒有數據管理軟件用戶用機器指令編碼，通過紙帶機輸入程序和數據，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9人工管理階段特點用戶完全負責數據管理工作數據的組織、存儲結構、存取方法、輸入輸出等數據完全面向特定的應用程序每個用戶使用自己的數據，數據不保存，用完就撤走數據與程序沒有獨立性程序中存取數據的子程序隨著存儲結構的改變而改變磁帶的特點優(yōu)點：廉價地存放大容量數據缺點：順序訪問；1%所需，100%訪問10人工管理階段訪問訪問訪問數據1數據2數據n程序1程序2程序n11文件件系系統(tǒng)統(tǒng)階階段段背景景計算算機機不不但但用用于于科科學學計計算算，，還還用用于于管管理理外存存有有了了磁磁盤盤、、磁磁鼓鼓等等直直接接存存取取設設備備直接接存存取取設設備備（（DASD））無須須順順序序存存取取由地地址址直直接接訪訪問問所所需需記記錄錄有了了專專門門管管理理數數據據的的軟軟件件，，一一般般稱稱為為文文件件系系統(tǒng)統(tǒng)文件件存存儲儲空空間間的的管管理理目錄管管理文件讀讀寫管管理文件保保護向用戶戶提供供操作作接口口12文件系系統(tǒng)階階段特點系統(tǒng)提提供一一定的的數據據管理理功能能存取方方法（（索引引文件件、鏈鏈接文文件、、直接接存取取文件件、倒倒排文文件等等）支持對對文件件的基基本操操作（（增、、刪、、改、、查等等），，用戶戶程序序不必必考慮慮物理理細節(jié)節(jié)數據的的存取取基本本上以以記錄錄為單單位數據仍仍是面面向應應用的的一個數數據文文件對對應一一個或或幾個個用戶戶程序序數據與與程序序有一一定的的獨立立性文件的的邏輯輯結構構與存存儲結結構由由系統(tǒng)統(tǒng)進行行轉換換，數數據在在存儲儲上的的改變變不一一定反反映在在程序序上13文件系系統(tǒng)階階段數據1數據2數據n存取方方式程序1程序2程序n14文件系系統(tǒng)階階段數據與與程序序的獨獨立性性差文件系系統(tǒng)的的出現現并沒沒有從從根本本上改改變數數據與與程序序緊密密結合合的狀狀況，，數據據的邏邏輯結結構改改變則則必須須修改改應用用程序序文件系系統(tǒng)只只是解解脫了了程序序員對對物理理設備備存取取的負負擔，，它并并不理理解數數據的的語義義，只只負責責存儲儲數據的的語義義信息息只能能由程程序來來解釋釋，也也就是是說，，數據據收集集以后后怎么么組織織，以以及數數據取取出來來之后后按什什么含含義應應用，，只有有全權權管理理它的的程序序知道道。一個應應用若若想共共享另另一個個應用用生成成的數數據，，必須須同另另一個個應用用溝通通，了了解數數據的的語義義與組組織方方式15文件系系統(tǒng)階階段數據的的共享享性差差，冗冗余度度大數據面面向應應用即使不不同應應用程程序所所需要要的數數據有有部分分相同同時，，也必必須建建立各各自的的文件件，而而不能能共享享相同同的數數據數據孤孤立數據分分散管管理，，許多多文件件，許許多數數據格格式數據的的不一一致性性由于數數據存存在很很多副副本，，給數數據的的修改改與維維護帶帶來了了困難難，容容易造造成數數據的的不一一致性性16文件系系統(tǒng)階階段補貼系別姓名學號勞資科住址系別性別姓名學號房產科學位學分系別姓名學號學籍科學位出身年齡系別性別姓名學號人事科17文件系系統(tǒng)階階段數據查查詢困困難記錄之之間無無聯(lián)系系應用自自己編編程實實現對每個個查詢詢都重重新編編碼數據完完整性性難于于保證證18數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)階段段背景計算機機管理理的數數據量量大，，關系系復雜雜，共共享性性要求求強（（多種種應用用、不不同語語言共共享數數據））外存有有了大大容量量磁盤盤，光光盤軟件價價格上上升，，硬件件價格格下降降，編編制和和維護護軟件件及應應用程程序成成本相相對增增加，，其中中維護護的成成本更更高，，力求求降低低19數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)階段段特點有了數數據庫庫管理理系統(tǒng)統(tǒng)面向全全組織織，面面向現現實世世界獨立性性較強強由DBMS統(tǒng)一存存取，，維護護數據據語義義及結結構20數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)階段段數據庫庫觀點點數據不不是依依賴于于處理理過程程的附附屬品品，而而是現現實世世界中中獨立立存在在的對對象數據1統(tǒng)一存取數據2數據n程序2程序1程序n21示例S(SNO,SNAME,STATUS,CITY)P(PNO,PNAME,COLOR,WEIGHT,CITY)J(JNO,JNAME,CITY)SPJ(SNO,PNO,JNO,QTY)S表示供供應商商，它它的各各屬性性依次次為供供應商商號，，供應應商名名，供供應商商狀態(tài)態(tài)值，，供應應商所所在城城市；；P表示零零件，，它的的各屬屬性依依次為為零件件號，，零件件名，，零件件顏色色，零零件重重量，，零件件存放放的城城市；；J表示工工程，，它的的各屬屬性依依次為為工程程號，，工程程名，，工程程所在在城市市；SPJ表示供供貨關關系，，它的的各屬屬性依依次為為供應應商號號，零零件號號，工工程號號，供供貨數數量。。供應商項目零件供應22示例查詢“北京京的所所有工工程””“供應應紅色色零件件給北北京的的工程程的供供應商商”維護“不允允許供供應不不存在在的零零件””23示例——基于文文件系系統(tǒng)文件系系統(tǒng)如如何來來組織織？分別組組織幾幾個文文件，，存儲儲各類類對象象的記記錄系統(tǒng)不不支持持文件件間的的聯(lián)系系，由由應用用程序序負責責查詢詢表達達及數數據的的維護護24示例——基于數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)（關關系））數據統(tǒng)統(tǒng)一按按表結結構存存放，，設為為S，P，J，SPJ查詢：：只需需提查查詢要要求，，由系系統(tǒng)完完成查查詢過過程SELECTSNOFROMP,J,SPJWHERESPJ.JNO=J.JNOANDSPJ.PNO=P.PNOANDJ.CITY=““BEIJING”ANDP.COLOR=““RED””維護：：應用用提出出完整整性約約束，，系統(tǒng)統(tǒng)自動動檢查查CREATETABLESPJ(………,FOREIGNKEY(PNO)REFERENCESP(PNO),…………)25數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)vs文件系系統(tǒng)文件系系統(tǒng)的的弱點點記錄之之間無無聯(lián)系系難于維維護數數據的的完整整性數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)的用用武之之地有查詢詢整體數數據結結構化化效率兩兩面觀觀運行效效率開發(fā)效效率26數據庫庫系統(tǒng)統(tǒng)vs文件系系統(tǒng)文件系統(tǒng)數據管理應用應用文件系統(tǒng)應用數據管理應用數據管理27軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢機器語言405060708090高級語言操作系統(tǒng)數據庫，網絡軟件開發(fā)工具軟件芯片軟件的發(fā)展史28軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢軟件開開發(fā)正正由編碼向集成轉變編碼集成19701990201029軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢機器與與匯編編語言言1950編譯語語言1960子程序序數據庫庫服務務1985特定域域對象象庫1990預定義義的結結構及及解決決方案案商用對對象庫庫2000域標準準，組組件子程序序服務30軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢軟件演演變?yōu)闉榉談誂SP（應用服服務供供應商商）一般指指通過過網絡絡給企企業(yè)提提供租租賃式式應用用軟件件的服服務，，通過過這些些應用用軟件件，企企業(yè)只只需支支付少少量成成本就就可進進行數數字化化管理理，并并獲得得ASP專業(yè)人人士的的外部部支援援ASP是給企企業(yè)提提