第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

數(shù)據(jù)庫技術(shù)與應(yīng)用

－SQLServer

黃慶鳳qf-hust@163.com2這門課的教學(xué)目標(biāo)1.數(shù)據(jù)庫能做什么？Why?2.什么是數(shù)據(jù)庫

-數(shù)據(jù)庫的基本知識What?3.如何使用SQLServer2008建立數(shù)據(jù)庫How?3第1章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論4本章內(nèi)容1.1數(shù)據(jù)庫基本概念

1.1.1信息與數(shù)據(jù)（了解信息是如何使用數(shù)據(jù)庫儲存、讀取、更改）

1.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1.3數(shù)據(jù)模型1.4數(shù)據(jù)庫的發(fā)展5從internet看數(shù)據(jù)信息時代數(shù)據(jù)無處不在：網(wǎng)站-后臺數(shù)據(jù)庫問題：你能否從自己訪問的網(wǎng)站中觀察到哪些內(nèi)容會用到數(shù)據(jù)庫？數(shù)據(jù)處理過程又是怎樣？67統(tǒng)計結(jié)果顯示8單擊提交按鈕后發(fā)生了什么？1.將用戶的選擇寫入已定義好的數(shù)據(jù)庫表中2.從表中讀取數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計出A,B,C,D選項所占比例。3.將統(tǒng)計結(jié)果顯示在頁面上9更復(fù)雜的一個例子101.1.1信息與數(shù)據(jù)信息：1.你是：理工科學(xué)生2.你是否對計算機感興趣：只是想上網(wǎng)3.上大學(xué)前你的計算機應(yīng)用程度：會使用一些簡單的常用軟件比如office4.如果在學(xué)校網(wǎng)站上有關(guān)于教學(xué)資料，你會去看嗎？：會5.你認(rèn)為大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)是為了：應(yīng)用數(shù)據(jù)1.A2.B3.C4.A5.A現(xiàn)實世界信息世界計算機世界111.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)管理技術(shù)1.人工管理階段程序與數(shù)據(jù)是一個整體，一個程序中的數(shù)據(jù)無法被其他程序使用，因此程序與程序之間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)。特點:程序之間不能共享數(shù)據(jù)；程序復(fù)雜；數(shù)據(jù)量小且無法長期保存；人工重復(fù)輸入數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)不保存。12人事管理應(yīng)用程序教師信息數(shù)據(jù)組學(xué)生管理應(yīng)用程序?qū)W生信息數(shù)據(jù)組教務(wù)管理應(yīng)用程序課程信息數(shù)據(jù)組學(xué)生部門教務(wù)部門人事部門圖1-1應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)的依賴關(guān)系131.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展2.文件管理階段20世紀(jì)50年代后期至60年代后期,計算機外存儲器有了磁鼓和磁盤等直接存取設(shè)備；軟件有了操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)；程序通過數(shù)據(jù)文件訪問數(shù)據(jù)。外存儲器數(shù)據(jù)輸入程序數(shù)據(jù)輸入程序數(shù)據(jù)文件數(shù)據(jù)文件14外存儲器特點:多個程序共享數(shù)據(jù)；易于長期保存數(shù)據(jù)；程序代碼有所簡化；數(shù)據(jù)冗余（重復(fù)）度較大；程序?qū)?shù)據(jù)依賴性較強；人員專業(yè)性較強。查詢程序王強長沙市五一路10號1300240731-487451901090103查詢程序例如：數(shù)據(jù)查詢與報表15學(xué)生部門教務(wù)部門人事部門文件系統(tǒng)教師數(shù)據(jù)文件學(xué)生數(shù)據(jù)文件課程數(shù)據(jù)文件人事管理應(yīng)用程序?qū)W生管理應(yīng)用程序教務(wù)管理應(yīng)用程序圖1-2應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件的關(guān)系161.1.2數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展3．?dāng)?shù)據(jù)庫管理階段數(shù)據(jù)庫是在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的集中控制之下，按一定的組織方式存儲起來的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。特點：

數(shù)據(jù)真正實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制17外存儲器此階段將數(shù)據(jù)集中存儲在一臺計算機上，進行統(tǒng)一組織和管理。數(shù)據(jù)庫18特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化并與程序分離；數(shù)據(jù)集中式管理，高度共享；數(shù)據(jù)冗余度小，具有數(shù)據(jù)一致性和完整性控制規(guī)則。外存儲器19學(xué)生部門教務(wù)部門人事部門學(xué)校數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)人事管理應(yīng)用程序?qū)W生管理應(yīng)用程序教務(wù)管理應(yīng)用程序圖1-3應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的關(guān)系20數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的簡單結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2……應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)211.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（DB-DataBase）數(shù)據(jù)庫是存儲在計算機系統(tǒng)中，有組織、結(jié)構(gòu)化的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)集合；以文件方式存儲。硬件存放數(shù)據(jù)庫的介質(zhì)常見數(shù)據(jù)庫文件擴展名：MDF-SQLServer；MDB-Access；DBf-VFP（VisualFoxPro）221.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)的匯集，它以一定的組織形式存于存儲介質(zhì)上。DBMS：是管理數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)軟件，它實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的各種功能。是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。DBA：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的規(guī)劃、設(shè)計、協(xié)調(diào)、維護和管理等工作。應(yīng)用程序DBAS：指以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序。相關(guān)人員數(shù)據(jù)庫用應(yīng)系統(tǒng)DBMSOS硬件231.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)為了有效地組織、管理數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)庫的邏輯獨立性和物理獨立性，人們?yōu)閿?shù)據(jù)庫設(shè)計了一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)捏w系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)是三級模式結(jié)構(gòu)，它包括外模式、模式和內(nèi)模式。根據(jù)各類人員與數(shù)據(jù)庫的不同關(guān)系，可把視圖（所謂視圖是指觀察、認(rèn)識和理解數(shù)據(jù)的范圍、角度和方法）分為三種：對應(yīng)于用戶的外部視圖對應(yīng)于應(yīng)用程序員的概念視圖對應(yīng)于系統(tǒng)程序員的內(nèi)部視圖241.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外模式模式（概念模式或邏輯模式）內(nèi)模式25三級模式結(jié)構(gòu)的一個具體實例圖書信息出版社名稱字符型20書名字符型30作者姓名字符型20出版日期日期型

作者著書信息作者姓名字符型20書名字符型30出版社出書信息出版社名稱字符型20書名字符型30

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外模式模式內(nèi)模式261.2數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點數(shù)據(jù)共享減少數(shù)據(jù)冗余具有較高的數(shù)據(jù)獨立性增強了數(shù)據(jù)安全性和完整性保護271.3數(shù)據(jù)模型現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)描述1.數(shù)據(jù)處理的3個階段現(xiàn)實世界 信息世界機器世界 圖1-5數(shù)據(jù)處理的三個階段抽象轉(zhuǎn)換現(xiàn)實信息電腦281.3數(shù)據(jù)模型2.實體是客觀事物的真實反映。可以是實際存在的對象、抽象概念或事件。（1）屬性將事物特性稱為實體屬性。例如，為描述一個職工，可能涉及如下屬性：編號、姓名、性別、出生日期和職稱。例如：291.3數(shù)據(jù)模型（2）實體型和實體值實體型就是實體的結(jié)構(gòu)描述，通常是實體名和屬性名的集合；具有相同屬性的實體，有相同的實體型。實體值是一個具體的實體，是屬性值的集合。例如，教師實體型是：教師(編號、姓名、性別、出生日期、職稱、基本工資、研究方向)教師“李亦光”的實體值是：(15031，李亦光，男，09/21/65，教授，678，數(shù)據(jù)庫技術(shù))301.3數(shù)據(jù)模型（3）屬性型和屬性值屬性型就是屬性名及其取值類型，屬性值就是屬性在其值域中所取的具體值。例如：“103601”是編號值；“李曉光”是姓名值；“1”是性別值。(4)實體集性質(zhì)相同的同類實體的集合稱為實體集。如一個系的教師。311.3數(shù)據(jù)模型3．實體間的聯(lián)系實體之間的對應(yīng)關(guān)系稱為聯(lián)系，它反映了現(xiàn)實世界事物之間的相互關(guān)聯(lián)。聯(lián)系的類型：一對一聯(lián)系記為1：1。

(如學(xué)校與校長間的聯(lián)系)一對多聯(lián)系記為１：n。

(如宿舍房間與學(xué)生的聯(lián)系)多對多聯(lián)系記為m：n。（如一個教師可以教授多個學(xué)生，而一個學(xué)生又可以受教于多個教師）321.3數(shù)據(jù)模型廠長 工廠 任職 1 1 (a) 公司 職員 就職 1 n (b) 讀者 圖書 借閱 m n (c) 圖1-6實體間的聯(lián)系 334.概念模型概念模型是反映實體之間聯(lián)系的模型。E-R模型:描述現(xiàn)實世界的概念模型。實體：用矩形框表示，框內(nèi)寫入實體名。屬性：用橢圓形表示，屬性的名稱記入橢圓形內(nèi)。聯(lián)系：用菱形框表示實體間的相互關(guān)系，框內(nèi)注明聯(lián)系的名稱。學(xué)生

學(xué)號學(xué)生與課程間的聯(lián)系1.3數(shù)據(jù)模型341.3數(shù)據(jù)模型mn借閱姓名借書證號職稱出版社書號定價書名作者借書日期讀者圖書所在學(xué)院圖1-7圖書借閱系統(tǒng)中的E-R模型E-R模型示例351.3數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型概念模型只是將現(xiàn)實世界的客觀對象抽象為某種信息結(jié)構(gòu)，這種信息結(jié)構(gòu)并不依賴于具體的計算機系統(tǒng)，而對應(yīng)于數(shù)據(jù)世界的模型則由數(shù)據(jù)模型描述，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫中實體之間聯(lián)系的抽象描述即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)世界記錄,數(shù)據(jù)項信息世界實體,屬性常見的數(shù)據(jù)模型：層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)模型。36樹葉樹枝根通過樹形結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。如描述學(xué)校管理機構(gòu)。每個結(jié)點表示一個實體（型），箭頭表示實體（型）間的聯(lián)系（由父到子）。（1）層次數(shù)據(jù)模型37非根根層次數(shù)據(jù)模型主要特點：有且僅有一個根結(jié)點；每個非根結(jié)點有且僅有一個父(直接上層)結(jié)點。它最適合表示實體的一對多聯(lián)系。38根多個父結(jié)點通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及聯(lián)系。“網(wǎng)”中每個結(jié)點表示一個實體(型)，結(jié)點之間箭頭表示實體(型)間的聯(lián)系。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型主要特點：網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型可能有多個根結(jié)點，某些非根結(jié)點可能有多個父結(jié)點，適合表示實體的多對多聯(lián)系。（2）網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型39層次與網(wǎng)狀模型優(yōu)缺點:優(yōu)點:能直觀、形象地描述實體及其聯(lián)系，易于被人們所理解和掌握。缺點:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，存儲數(shù)據(jù)需要更多的鏈接指針；在檢索數(shù)據(jù)時，需要考慮數(shù)據(jù)的存儲路徑；在插入或刪除數(shù)據(jù)時，涉及到調(diào)整鏈接指針。40關(guān)系模型與層次模型和網(wǎng)狀模型相比有著本質(zhì)的差別，它是用二維表格來表示實體及其相互之間的聯(lián)系。

（3）關(guān)系數(shù)據(jù)模型編號姓名性別婚否出生日期職稱基本工資簡歷23101張伶俐女已婚09/24/56教授138023102羅稼宛男已婚11/27/73講師56023103黎達仁男未婚12/23/81助教45023104顧高粲男已婚01/27/63副教授97023105黃丹秋女未婚07/15/79助教480表1-1教師關(guān)系41一個關(guān)系就是沒有重復(fù)行和重復(fù)列的二維表，二維表的每一行在關(guān)系中稱為元組，每一列在關(guān)系中稱為屬性。學(xué)生關(guān)系的每一行代表一個學(xué)生的記錄，每一列代表學(xué)生記錄的一個字段。屬性個數(shù)（n）稱為關(guān)系的元。屬性信息值的集合9元關(guān)系421.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)分布式數(shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理上分布在計算機網(wǎng)絡(luò)的不同結(jié)點，邏輯上屬于同一系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。分布式數(shù)據(jù)庫的主要特點是：數(shù)據(jù)是分布的數(shù)據(jù)是邏輯相關(guān)的結(jié)點的自治性43圖1-10一個分布式數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)實例全國票務(wù)中心441.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)多媒體數(shù)據(jù)庫能存儲和管理多種媒體的數(shù)據(jù)庫稱為多媒體數(shù)據(jù)庫。多媒體數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能要求：要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能方便地描述和處理具有內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供由用戶定義的新的數(shù)據(jù)類型和相應(yīng)操作的功能。要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠提供更靈活的定義和修改模式的能力。要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供對多媒體信息管理中特殊的事務(wù)管理與版本控制能力。451.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)工程數(shù)據(jù)庫所謂工程數(shù)據(jù)庫是指在工程設(shè)計中，主要是CAD/CAM中所用到的數(shù)據(jù)庫。由于在工程中的環(huán)境和要求不同，工程數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)的信息管理中用到的數(shù)據(jù)庫有著很大的區(qū)別。應(yīng)用程序方法庫圖形系統(tǒng)DBMS數(shù)據(jù)庫圖1-11工程數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用環(huán)境461.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Object-OrientedDatabaseSystem，OODBS)是將面向?qū)ο蟮哪Ｐ?、方法和機制，與先進的數(shù)據(jù)庫技術(shù)有機地結(jié)合而形成的新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。它從關(guān)系模型中脫離出來，強調(diào)在數(shù)據(jù)庫框架中發(fā)展類型、數(shù)據(jù)抽象、繼承和持久性。471.4數(shù)據(jù)庫新技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫、OLAP和數(shù)據(jù)挖掘是作為三種獨立的信息處理技術(shù)出現(xiàn)的。數(shù)據(jù)倉庫用于數(shù)據(jù)的存儲和組織，OLAP集中于數(shù)據(jù)的分析，數(shù)據(jù)挖掘則致力于知識的自動發(fā)現(xiàn)。它們都可以分別應(yīng)用到信息系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)中，以提高相應(yīng)部分的處理能力