第一章 數據庫發(fā)展史

孔麗紅Sunday,February5,202320112012學年(2)學期數據庫原理（1）教材:數據庫實用教程（第三版）清華大學出版社Sunday,February5,2023“數據庫原理”課程的特點：理論性：實用性：可操作性：

創(chuàng)新性:關系運算理論、模式設計理論等；數據庫語言、數據庫設計；較強,有大量習題、問題和應用值得去解答、分析和設計；有許多深層的問題具有發(fā)展的余地，有待去挖掘、發(fā)現和總結。

課程教學目的和要求：學會關系數據庫規(guī)范設計的方法和步驟；了解數據庫系統的實現技術；具備使用關系數據庫軟件開發(fā)數據庫應用系統的能力。理解SQL、關系代數和關系演算等數據庫語言；掌握數據庫系統的基本概念和原理；

學好本課程，應體現在“四個掌握”：

掌握數據庫技術的兩個端點：數據庫的使用（“用戶”端），數據庫的實現（“系統”端）；掌握數據庫設計演變的過程：從ER圖、對象聯系圖到UML類圖的發(fā)展過程。掌握數據庫發(fā)展史上的兩條主線：數據模型的演變，數據庫語言的演變；掌握數據庫的歷史發(fā)展、當前主流和未來發(fā)展；

課程的學習方法

勤于思考、善于總結、敢于提問；掌握教材中重要的例題和習題;重視上機實習;重視數據庫設計。

《數據庫原理(1)》課堂教學（30學時)內容及安排第一章數據庫發(fā)展史（3學時）第二章數據庫系統結構（3學時）第三章關系運算（8學時）第四章結構化查詢語言SQL（8學時）第六章實體聯系模型（4學時）習題分析、總復習（4學時）

《數據庫原理(1)》實驗內容和安排（20學時）

實驗一:SQLServer系統了解和創(chuàng)建數據庫(教材P.300)

實驗二:SQLServer操縱數據和使用視圖(教材P.302)實驗三:熟悉PowerBuilder開發(fā)環(huán)境(教材P.371)

實驗四:“學生選課成績管理系統”示例程序驗證(教材P.372)

參考教材：

1.AFirstCourseinDatabaseSystemJeffreyD.UllmanDepartmentofComputerScienceStanfordUniversity2.《數據庫系統導論》孟小峰王珊機械工業(yè)出版社數據庫原理（1）第一章數據庫發(fā)展史清華大學出版社Sunday,February5,2023第一章數據庫發(fā)展史教學內容：

數據管理技術的發(fā)展；

數據庫技術的產生和發(fā)展；

數據庫應用系統體系結構的發(fā)展。教學重點：

數據庫技術的產生和發(fā)展；教學目的：使同學們對數據庫技術的概貌有一個初步的了解,提高同學們對學習數據庫技術的興趣。數據處理：數據管理：

最初是指在計算機上加工商業(yè)、企業(yè)的信息和數據；現在常用來泛指非科技工程方面的所有計算、管理和操縱任何形式的數據資料。

指對數據進行收集、分類、組織、編碼、存儲、檢索、維護和傳播等工作。

一、數據管理技術的發(fā)展數據管理技術的發(fā)展階段：人工管理階段文件系統階段數據庫管理階段

◆人工管理階段(20世紀40年代中－50年代中)----數據管理的特點：②數據不保存在機器中;③沒有專用的軟件對數據進行管理;④只有程序的概念而沒有文件的概念、數據面向應用也就是一組數據只能對應一個程序。①數據的邏輯結構和物理結構相同，數據的組織方式必須由程序員自行設計與安排;◆文件系統階段(20世紀50年代末－60年代中)---數據管理的特點：

①數據的邏輯結構和物理結構有一定的區(qū)別，有文件系統的存取方法來實現兩者間的轉換；②數據可長期保存在外存的磁盤上；③文件組織已呈現多樣化,有索引文件和散列文件等；④數據不再屬于某個特定的程序，可以重復使用；⑤對數據的訪問以記錄為單位,數據仍是面向應用的。文件系統的三個缺陷：

數據冗余性、數據不一致性、數據聯系弱。

◆倒排文件系統階段：為了提高系統性能，對索引文件進行推廣，即：對每個字段都提供單獨的索引。

優(yōu)點：使用戶不僅能按關鍵碼，而且也能按字段的任何組合快速地檢索記錄，很適合于信息檢索系統。缺點：索引可能比數據占有更多的存儲空間；數據的更新比較復雜和困難。

二、數據庫階段的標志IMS系統（層次模型）------------1968年DBTG報告（網狀模型）

------------1969年

網狀數據庫之父：CharlesW.Bachman1973年獲圖靈獎EdgarF.Codd的文章（關系模型）------1970年

關系數據庫之父：EdgarF.Codd1981年獲圖靈獎20世紀60年代的三件大事：

三、數據庫系統階段(20世紀60年代末以來)

1.數據管理的特點：①面向全組織的復雜的數據結構，實現了數據的結構化;③系統提供了四個方面的控制功能：數據庫恢復、數據庫的并發(fā)控制、數據完整性、數據安全性;④對數據的操作可以以數據項為單位,增加了系統的靈活性;⑤用戶可以使用程序方式也可以使用交互方式操作數據庫。②數據庫的二級映像功能與數據獨立性；

用戶1用戶2用戶3用戶n外模式

局部邏輯結構

…映像功能（邏輯獨立性）模式全局邏輯結構

內模式映像功能（物理獨立性）

數據庫的物理結構

模式(Schema，也稱全局邏輯結構)

是數據庫中全體數據的

整體邏輯結構的描述。所有用戶的公共數據視圖，綜合了所有用戶的需求；一個數據庫只有一個模式；模式的位置：數據庫系統模式結構的中間層；

與數據的物理存儲結構和硬件環(huán)境無關；與具體的應用程序、開發(fā)工具及高級程序設計語言無關。模式的定義包括：

數據的邏輯結構(數據項的名字、類型、取值范圍等)；數據之間的聯系；與數據有關的安全性、完整性要求。

數據庫系統的模式結構外模式(ExternalSchema，也稱局部邏輯結構或

子模式或用戶模式)

外模式是用戶與數據庫系統的接口，是用戶所使用的局部數據

的邏輯結構的描述。用戶的數據視圖是與某一應用有關的數據的邏輯表示；外模式的位置：介于模式與應用之間；外模式通常是模式的子集；一個數據庫可以有多個外模式。

反映了不同的用戶的應用需求；外模式的用途：保證數據庫安全性的一個有力措施，每個用戶只能看見和訪問所對應的外模式中的數據。

數據庫系統的模式結構內模式(InternalSchema，也稱存儲模式即

數據庫的物理結構)

內模式是數據庫在物理存儲方面的描述，也是數據在數據庫內部的表示方式。

記錄的存儲方式（順序存儲、按照B樹結構存儲、按hash方法存儲）；索引的組織方式；文件的組織方式；數據控制方面的細節(jié)。

數據庫系統的模式結構成績單學號：xxxxx姓名：xxx性別：x離散數據75數據庫系統81…………SnoSnameSexAgeSdeptCnoCnameCdeptCreditSnoCnoGrade內模式（InternalSchema，也稱存儲模式）外模式（ExternalSchema，也稱子模式或用戶模式）模式(Schema，也稱全局邏輯結構)

數據庫系統的模式結構舉例成績單學號：xxxxx姓名：xxx性別：x離散數據75數據庫系統81…………SnoSnameSexAgeSdeptCnoCnameCdeptCreditSnoCnoGrade………………………………外模式／模式映象模式／內模式映象

數據庫的二級映像功能舉例◆數據庫系統階段程序與數據的關系數據庫DBMS應用程序1應用程序2…2.數據庫技術的術語數據庫(Database,DB)數據庫管理系統(DataBaseManagementSystem,DBMS)數據庫系統(DatabaseSystem,DBS)●數據庫(Database,DB)DB是長期儲存在計算機內、有組織的、統一管理的相關數據的集合。數據庫的基本特征數據按一定的數據模型組織、描述和儲存；可為各種用戶共享；冗余度較??；數據獨立性較高；易擴展?！駭祿旃芾硐到y(DataBaseManagementSystem,DBMS)

專門用于管理數據庫的軟件DBMS是位于用戶與操作系統（OS）之間的一層數據管理軟件：為用戶或應用程序提供訪問DB的方法；包括DB的建立、查詢、更新及各種數據控制。

DBMS總是基于某種數據模型，可以分為：層次型、網狀型、關系型和面向對象型等?！駭祿煜到y(DatabaseSystem,DBS)

在計算機系統中引入數據庫后的系統構成。用戶1用戶2用戶n應用系統應用開發(fā)工具DBMS操作系統數據庫數據庫管理員數據庫系統示意圖:

DBS是實現有組織地、動態(tài)地存儲大量關聯數據、方便多用戶訪問的計算機硬件、軟件和數據資源組成的系統。

DBS

=DB+OS+DBMS+App+DBA+Users數據庫技術是研究數據庫的

結構、存儲、設計、管理和使用的一門軟件學科。

分布式數據庫系統

面向對象數據庫技術

各種新型的數據庫技術

四、高級數據庫技術分布式數據庫系統的特點：數據庫的數據物理上分布在各個場地，但邏輯上是一個整體。每個場地既可以執(zhí)行局部應用（訪問本地DB），也可以執(zhí)行全局應用（訪問異地DB）。各地的計算機由數據通信網絡相連接。本地計算機單獨不能勝任的處理任務，可以通過通信網絡取得其它DB和計算機的支持。分布式數據庫系統結構：通信網局部處理機局部處理機局部終端數據庫數據庫數據庫局部終端全局終端面向對象數據庫系統的特點：面向對象數據模型能完整地描述現實世界的數據結構，能表達數