第1講 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

主講：余艷武漢科技大學(xué)理學(xué)院信息與計算科學(xué)系Email:課程背景

數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)成為信息根底設(shè)施的核心技術(shù)和重要根底。數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為數(shù)據(jù)管理最有效的手段，極大的促進了計算機應(yīng)用的開展。

本課程系統(tǒng)講述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的根底理論和技術(shù)。主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的根本概念、關(guān)系代數(shù)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫及其標(biāo)準(zhǔn)語言SQL、關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)化理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法、數(shù)據(jù)庫保護技術(shù)〔平安性、完整性、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)和并發(fā)控制〕等。學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的根本原理和根本技術(shù)；在掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)根本概念的根底上，熟練使用SQL語言在某一個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上進行數(shù)據(jù)庫操作；掌握數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和步驟，具有設(shè)計數(shù)據(jù)庫模式以及開發(fā)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)的根本能力。課時安排：54學(xué)時〔44上課＋10上機〕考核成績：平時成績〔作業(yè)、上機、考勤〕30％，期末成績70％教材數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論〔第四版〕，薩師煊，王珊，高等教育出版社，2006參考書DatabaseSystemConcepts，Abraham，Silberschatz等著，楊冬青，唐世渭等譯，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概念，機械工業(yè)出版社，2000數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用，苗雪蘭，機械工業(yè)出版社，2005第一講數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述DB的根本概念數(shù)據(jù)管理技術(shù)的開展一、根本概念1.數(shù)據(jù)〔Data〕:可以被計算機存儲和處理的信息，是數(shù)據(jù)庫中存儲的根本對象。對現(xiàn)實世界中客觀事物的符號表示表現(xiàn)形式可以是數(shù)值數(shù)據(jù)，也可以是非數(shù)值數(shù)據(jù)〔如聲音、圖像、視頻、結(jié)構(gòu)化的記錄等〕數(shù)據(jù)與其語義不可分，例如描述某職工的根本情況：(000579,601,李培根,1,1978.03.26,1)(工號,部門編號,姓名,性別,出生日期,民族)2.數(shù)據(jù)庫〔DataBase,簡稱DB〕：長期存儲在計算機內(nèi)的、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。3.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DatabaseManagementSystem,簡稱DBMS)：是一個系統(tǒng)軟件，用于科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)，高效地獲取和維護數(shù)據(jù)。

主要功能：1〕數(shù)據(jù)定義－創(chuàng)立或修改數(shù)據(jù)庫對象DDL(如Create,Drop,Alter)2〕數(shù)據(jù)操縱－對數(shù)據(jù)庫進行查詢或更新DML(如Select,Delete,Insert,Update)3〕數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理和運行管理－并發(fā)控制、完整性檢查等4〕數(shù)據(jù)庫的建立和維護、組織和存儲－數(shù)據(jù)錄入、性能監(jiān)視等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實例DBMS分類：中，小型：Foxpro,Access,Paradox大型：Oracle,Sybase,DB2,INFORMIX,INGRES,SQLServerORACLEORACLE公司1977.成立特點：對象--關(guān)系數(shù)據(jù)庫DB2IBM公司起源于SYSTEMRSYBASESYBASE公司1984.成立特點：1〕客戶/效勞器體系結(jié)構(gòu)2〕PowerBuilder基于圖形界面的客戶/效勞器前端應(yīng)用開發(fā)工具INFORMIXINFORMIX公司1988.第1版1996.對象--關(guān)系數(shù)據(jù)庫INFORMIX-Online9.0INGRESINGRES公司1980.成立特點：分為DB核心，開發(fā)工具，開放互連產(chǎn)品DM4〔1.DatabaseMultimedia2.DAMENG達(dá)夢〕華中科技大學(xué)達(dá)夢DB多媒體技術(shù)研究所特點：1.自主版權(quán)國產(chǎn)軟件2.GIS開發(fā)3.多媒體數(shù)據(jù)管理4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)〔DataBaseSystem,簡稱DBS〕：是采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計算機系統(tǒng),包括：數(shù)據(jù)庫DB、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS(及開發(fā)工具)、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員DBA。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成：1)硬件平臺及數(shù)據(jù)庫:要求硬件具備足夠大的內(nèi)存和磁盤；2)軟件：①DBMS②OS③應(yīng)用開發(fā)工具④DB應(yīng)用系統(tǒng)3)人員：①數(shù)據(jù)庫管理員(DBA):全面管理和控制DB，如：故障恢復(fù)、維護日志、監(jiān)視DB性能等②系統(tǒng)分析員:負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)的需求分析和總體設(shè)計③應(yīng)用程序員:coding④最終用戶:通過應(yīng)用系統(tǒng)的用戶接口使用DB以實例分析DB系統(tǒng)組成：武漢科技大學(xué)的網(wǎng)上教務(wù)系統(tǒng)DBMS的工作模式接受應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)請求和處理請求將用戶的數(shù)據(jù)請求〔高級指令〕轉(zhuǎn)換成復(fù)雜的機器代碼〔低層指令〕實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作從對數(shù)據(jù)庫的操作中接受查詢結(jié)果對查詢結(jié)果進行處理〔格式轉(zhuǎn)換〕將處理結(jié)果返回給用戶數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的需要而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)管理：對數(shù)據(jù)進行存儲、檢索、維護和加工數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了三個階段二、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和開展手工管理（直接輸入機器指令）001010101001110101100011110010100001011111010010數(shù)據(jù)庫管理（自主管理信息）

select*fromSinsertdelete文件管理（程序管理數(shù)據(jù)）

main(){inta,b,c;fopen(““);}數(shù)據(jù)管理技術(shù)的開展經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫階段階段?？疾煲c：各階段的技術(shù)及應(yīng)用背景計算機應(yīng)用領(lǐng)域外存儲設(shè)備數(shù)據(jù)管理軟件各個階段的差異表達(dá)誰管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)面向誰數(shù)據(jù)與應(yīng)用的獨立性在人工管理階段〔20世紀(jì)50年代中期以前〕計算機主要用于科學(xué)計算；外部存儲器只有磁帶、卡片和紙帶等；尚無數(shù)據(jù)管理方面的軟件。人工管理階段的數(shù)據(jù)管理有以下特點：數(shù)據(jù)不保存在計算機內(nèi)。沒有專用的軟件管理數(shù)據(jù)：應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不共享：即一組數(shù)據(jù)對應(yīng)一個程序。數(shù)據(jù)不具有獨立性：一旦數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變化，程序必做相應(yīng)修改。應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集n…………應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系1.人工管理階段2.文件系統(tǒng)階段在這一階段〔20世紀(jì)50年代后期至60年代中期〕，計算機不僅用于科學(xué)計算，還用于信息管理；外部存儲器已有磁盤、磁鼓等直接存取存儲設(shè)備；軟件領(lǐng)域出現(xiàn)了高級語言和操作系統(tǒng)；文件系統(tǒng)是專門管理外存的數(shù)據(jù)管理軟件。文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理有以下特點：數(shù)據(jù)以“文件〞形式可長期保存在外部存儲器的磁盤上由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)：使程序和數(shù)據(jù)有了一定的獨立性文件面向應(yīng)用程序。獨立性不夠〔e.g.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變或改變程序的語言〕應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集n…………文件系統(tǒng)應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)管理技術(shù)進入數(shù)據(jù)庫階段的標(biāo)志是20世紀(jì)60年代末的三件大事：1968年美國IBM公司推出層次模型的IMS系統(tǒng)。1969年美國CODASYL組織發(fā)布了DBTG報告，總結(jié)了當(dāng)時各式各樣的數(shù)據(jù)庫，提出網(wǎng)狀模型。1970年美國IBM公司的連續(xù)發(fā)表論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論根底。3.數(shù)據(jù)庫階段特點:1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。2.數(shù)據(jù)共享性高、冗余低。3.數(shù)據(jù)獨立性高。物理獨立性＋邏輯獨立性4.由DBMS統(tǒng)一管理和控制1)數(shù)據(jù)的平安性(Security)2)數(shù)據(jù)的完整性(Integrity)控制3)并發(fā)(Concurrenc