數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介

第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡介2提綱回溯——數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)庫模式數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)庫新方向3數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段考察要點(diǎn)各階段的技術(shù)及應(yīng)用背景計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍外存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)管理軟件各個(gè)階段的差別體現(xiàn)誰管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)面向誰數(shù)據(jù)與應(yīng)用的獨(dú)立性4數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間存在的邏輯關(guān)系表、樹、圖、數(shù)組…物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)方式順序方式、鏈接方式…課程號(hào)課程名學(xué)分先修課1001數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)410031002數(shù)據(jù)庫310011003PASCAL45數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，通過系統(tǒng)提供的映象（轉(zhuǎn)換）功能，使應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變時(shí)，應(yīng)用程序不必改變數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，應(yīng)用程序不必改變6數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段數(shù)據(jù)語義語言：形式語義：內(nèi)涵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(qǐng)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（60年代后期開始）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)VS文件系統(tǒng)軟件發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)8人工管理階段背景計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)量小、結(jié)構(gòu)簡單，如高階方程、曲線擬和等外存為順序存取設(shè)備磁帶、卡片、紙帶，沒有磁盤等直接存取設(shè)備沒有操作系統(tǒng)，沒有數(shù)據(jù)管理軟件用戶用機(jī)器指令編碼，通過紙帶機(jī)輸入程序和數(shù)據(jù)，程序運(yùn)行完畢后，由用戶取走紙帶和運(yùn)算結(jié)果，再讓下一用戶上機(jī)操作9人工管理階段特點(diǎn)用戶完全負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理工作數(shù)據(jù)的組織、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法、輸入輸出等數(shù)據(jù)完全面向特定的應(yīng)用程序每個(gè)用戶使用自己的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不保存，用完就撤走數(shù)據(jù)與程序沒有獨(dú)立性程序中存取數(shù)據(jù)的子程序隨著存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的改變而改變磁帶的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：廉價(jià)地存放大容量數(shù)據(jù)缺點(diǎn)：順序訪問；1%所需，100%訪問10人工管理階段訪問訪問訪問數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)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(jì)算算機(jī)機(jī)不不但但用用于于科科學(xué)學(xué)計(jì)計(jì)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(shè)設(shè)備備直接接存存取取設(shè)設(shè)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(shù)數(shù)據(jù)據(jù)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(chǔ)儲(chǔ)空空間間的的管管理理目錄錄管管理理文件件讀讀寫寫管管理理文件件保保護(hù)護(hù)向用用戶戶提提供供操操作作接接口口12文件件系系統(tǒng)統(tǒng)階階段段特點(diǎn)點(diǎn)系統(tǒng)統(tǒng)提提供供一一定定的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)管管理理功功能能存取取方方法法（（索索引引文文件件、、鏈鏈接接文文件件、、直直接接存存取取文文件件、、倒倒排排文文件件等等））支持持對(duì)對(duì)文文件件的的基基本本操操作作（（增增、、刪刪、、改改、、查查等等）），，用用戶戶程程序序不不必必考考慮慮物物理理細(xì)細(xì)節(jié)節(jié)數(shù)據(jù)據(jù)的的存存取取基基本本上上以以記記錄錄為為單單位位數(shù)據(jù)據(jù)仍仍是是面面向向應(yīng)應(yīng)用用的的一個(gè)個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)文文件件對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)一一個(gè)個(gè)或或幾幾個(gè)個(gè)用用戶戶程程序序數(shù)據(jù)據(jù)與與程程序序有有一一定定的的獨(dú)獨(dú)立立性性文件件的的邏邏輯輯結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)與與存存儲(chǔ)儲(chǔ)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)由由系系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換，，數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)在在存存儲(chǔ)儲(chǔ)上上的的改改變變不不一一定定反反映映在在程程序序上上13文件件系系統(tǒng)統(tǒng)階階段段數(shù)據(jù)據(jù)1數(shù)據(jù)據(jù)2數(shù)據(jù)據(jù)n存取取方方式式程序序1程序序2程序序n14文件件系系統(tǒng)統(tǒng)階階段段數(shù)據(jù)據(jù)與與程程序序的的獨(dú)獨(dú)立立性性差差文件件系系統(tǒng)統(tǒng)的的出出現(xiàn)現(xiàn)并并沒沒有有從從根根本本上上改改變變數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)與與程程序序緊緊密密結(jié)結(jié)合合的的狀狀況況，，數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的邏邏輯輯結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)改改變變則則必必須須修修改改應(yīng)應(yīng)用用程程序序文件件系系統(tǒng)統(tǒng)只只是是解解脫脫了了程程序序員員對(duì)對(duì)物物理理設(shè)設(shè)備備存存取取的的負(fù)負(fù)擔(dān)擔(dān)，，它它并并不不理理解解數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)的的語語義義，，只只負(fù)負(fù)責(zé)責(zé)存存儲(chǔ)儲(chǔ)數(shù)據(jù)的語語義信息息只能由由程序來來解釋，，也就是是說，數(shù)數(shù)據(jù)收集集以后怎怎么組織織，以及及數(shù)據(jù)取取出來之之后按什什么含義義應(yīng)用，，只有全全權(quán)管理理它的程程序知道道。一個(gè)應(yīng)用用若想共共享另一一個(gè)應(yīng)用用生成的的數(shù)據(jù)，，必須同同另一個(gè)個(gè)應(yīng)用溝溝通，了了解數(shù)據(jù)據(jù)的語義義與組織織方式15文件系統(tǒng)統(tǒng)階段數(shù)據(jù)的共共享性差差，冗余余度大數(shù)據(jù)面向向應(yīng)用即使不同同應(yīng)用程程序所需需要的數(shù)數(shù)據(jù)有部部分相同同時(shí)，也也必須建建立各自自的文件件，而不不能共享享相同的的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)孤立立數(shù)據(jù)分散散管理，，許多文文件，許許多數(shù)據(jù)據(jù)格式數(shù)據(jù)的不不一致性性由于數(shù)據(jù)據(jù)存在很很多副本本，給數(shù)數(shù)據(jù)的修修改與維維護(hù)帶來來了困難難，容易易造成數(shù)數(shù)據(jù)的不不一致性性16文件系統(tǒng)統(tǒng)階段補(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17文件系統(tǒng)統(tǒng)階段數(shù)據(jù)查詢?cè)兝щy記錄之間間無聯(lián)系系應(yīng)用自己己編程實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)查查詢都重重新編碼碼數(shù)據(jù)完整整性難于于保證18數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)階段段背景計(jì)算機(jī)管管理的數(shù)數(shù)據(jù)量大大，關(guān)系系復(fù)雜，，共享性性要求強(qiáng)強(qiáng)（多種種應(yīng)用、、不同語語言共享享數(shù)據(jù)））外存有了了大容量量磁盤，，光盤軟件價(jià)格格上升，，硬件價(jià)價(jià)格下降降，編制制和維護(hù)護(hù)軟件及及應(yīng)用程程序成本本相對(duì)增增加，其其中維護(hù)護(hù)的成本本更高，，力求降降低19數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)階段段特點(diǎn)有了數(shù)據(jù)據(jù)庫管理理系統(tǒng)面向全組組織，面面向現(xiàn)實(shí)實(shí)世界獨(dú)立性較較強(qiáng)由DBMS統(tǒng)一存取取，維護(hù)護(hù)數(shù)據(jù)語語義及結(jié)結(jié)構(gòu)20數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)階段段數(shù)據(jù)庫觀觀點(diǎn)數(shù)據(jù)不是是依賴于于處理過過程的附附屬品，，而是現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界界中獨(dú)立立存在的的對(duì)象數(shù)據(jù)1統(tǒng)一存取數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)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表示供應(yīng)應(yīng)商，它它的各屬屬性依次次為供應(yīng)應(yīng)商號(hào)，，供應(yīng)商商名，供供應(yīng)商狀狀態(tài)值，，供應(yīng)商商所在城城市；P表示零件件，它的的各屬性性依次為為零件號(hào)號(hào)，零件件名，零零件顏色色，零件件重量，，零件存存放的城城市；J表示工程程，它的的各屬性性依次為為工程號(hào)號(hào)，工程程名，工工程所在在城市；；SPJ表示供貨貨關(guān)系，，它的各各屬性依依次為供供應(yīng)商號(hào)號(hào)，零件件號(hào)，工工程號(hào)，，供貨數(shù)數(shù)量。供應(yīng)商項(xiàng)目零件供應(yīng)22示例查詢“北京的的所有工工程”“供應(yīng)紅紅色零件件給北京京的工程程的供應(yīng)應(yīng)商”維護(hù)“不允許許供應(yīng)不不存在的的零件””23示例——基于文件件系統(tǒng)文件系統(tǒng)統(tǒng)如何來來組織？？分別組織織幾個(gè)文文件，存存儲(chǔ)各類類對(duì)象的的記錄系統(tǒng)不支支持文件件間的聯(lián)聯(lián)系，由由應(yīng)用程程序負(fù)責(zé)責(zé)查詢表表達(dá)及數(shù)數(shù)據(jù)的維維護(hù)24示例——基于數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系系統(tǒng)（關(guān)關(guān)系）數(shù)據(jù)統(tǒng)一一按表結(jié)結(jié)構(gòu)存放放，設(shè)為為S，P，，J，SPJ查詢：只只需提查查詢要求求，由系系統(tǒng)完成成查詢過過程SELECTSNOFROMP,J,SPJWHERESPJ.JNO=J.JNOANDSPJ.PNO=P.PNOANDJ.CITY=““BEIJING”ANDP.COLOR=““RED”維護(hù)：應(yīng)應(yīng)用提出出完整性性約束，，系統(tǒng)自自動(dòng)檢查查CREATETABLESPJ(………,FOREIGNKEY(PNO)REFERENCESP(PNO),………)25數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)vs文件系系統(tǒng)文件系系統(tǒng)的的弱點(diǎn)點(diǎn)記錄之之間無無聯(lián)系系難于維維護(hù)數(shù)數(shù)據(jù)的的完整整性數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)的用用武之之地有查詢?cè)冋w數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)化化效率兩兩面觀觀運(yùn)行效效率開發(fā)效效率26數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)統(tǒng)vs文件系系統(tǒng)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理應(yīng)用應(yīng)用文件系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)管理應(yīng)用數(shù)據(jù)管理27軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)機(jī)器語言405060708090高級(jí)語言操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)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(shì)軟件開開發(fā)正正由編碼向集成轉(zhuǎn)變編碼集成29軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)機(jī)器與與匯編編語言言1950編譯語語言1960子程序序數(shù)據(jù)庫庫服務(wù)務(wù)1985特定域域?qū)ο笙髱?990預(yù)定義義的結(jié)結(jié)構(gòu)及及解決決方案案商用對(duì)對(duì)象庫庫2000域標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，組組件子程序序服務(wù)30軟件發(fā)發(fā)展趨趨勢(shì)軟件演演變?yōu)闉榉?wù)務(wù)ASP（應(yīng)用服服務(wù)供供應(yīng)商商）一般指指通過過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)給企企業(yè)提提供租租賃式式應(yīng)用用軟件件的服服務(wù)，，通過過這些些應(yīng)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(jìn)進(jìn)行數(shù)數(shù)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)提提供“網(wǎng)上外外腦”的服務(wù)務(wù)