db数据库系统概述.ppt

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数据库原理和应用地理信息系统042,数据库系统的基本概念数据库系统的基本理论（关系代数）关系数据库的设计方法（E-R图）熟悉一种DBMS软件（ACCESS）能够设计小型的数据库软件,课程主要内容与目标：

1.1基本概念1.2数据库管理技术的发展1.3数据模型1.4数据库系统结构1.5数据库管理系统的功能及工作过程补充：

其它常用的数据库管理系统,第一章数据库系统概述,几个数据库相关的概念：

信息信息系统数据数据库数据库管理系统数据库系统数据处理数据管理,1.1基本概念,信息Information信息是现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。

信息的主要特征是：

（1）信息传递需要物质载体，信息的获取和传递要消耗能量。

（2）信息可以感知。

（3）信息可以存储、压缩、加工、传递、共享、扩散、再生和增值,1.1基本概念,2.信息系统IS（InformationSystem）对数据进行处理的计算机应用系统一般称为信息系统。

信息系统是“一个由人、计算机等组成的能进行信息的收集、传递、储存、加工、维护、分析、计划、控制、决策和使用的系统”。

信息系统的核心是数据库。

1.1基本概念,3.数据data数据是将现实世界中的各种信息记录下来的符号，其意义是客观实体的属性值，是信息的载体和具体表现形式。

同样的信息可用多种不同形式的数据来表示，信息不随它的数据形式变化而改变。

数据有数字、文字、图形、图像、声音等多种表现形式。

数据与信息的关系：

数据是信息的载体（表现形式）；信息是数据的内容或是解释。

信息=数据+数据处理,1.1基本概念,4.数据库database简称DB数据库指长期存储在计算机内有组织的、可共享的数据集合。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

1.1基本概念,5.数据库管理系统databasemanagementsystem，简称DBMS数据库管理系统指位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制。

数据库管理系统使用户能方便地定义数据和操纵数据，并能够保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。

1.1基本概念,6.数据库系统databasesystem，简称DBS数据库系统指在计算机系统中引入数据库后构成的系统。

数据库系统DBS（DatabaseSystem）是由硬件、软件、数据库和人员四部分构成整体。

DBMS是为数据库存取、维护和管理而配置的软件，它是数据库系统的核心组成部分，DBMS在操作系统支持下工作。

1.1基本概念,数据库应用系统数据库管理系统操作系统硬件,dbms与dbs的关系,1.1基本概念,6.数据库系统databasesystem，简称DBS,1.1基本概念,数据库,数据库是数据库系统的核心和管理对象,硬件,软件数据库软件主要指数据库管理系统DBMS,人员数据库管理员DBA开发（应用程序员和系统分析员）使用数据库（终端用户）,7.数据处理数据处理是指将数据转换成信息的过程。

数据处理可定义为对数据的收集、存储、加工、分类、检索、传播等一系列活动。

8.数据管理（是数据处理的一部分）数据管理是数据处理的核心，它包括数据组织、分类、编码、存储、检索和维护。

1.1基本概念,数据管理技术数据处理的中心问题是数据管理。

数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。

随着计算机硬件和软件的发展，数据管理经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。

1.2数据库管理技术的发展,人工管理（50年代中期以前）这一阶段计算机主要用于科学计算。

硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。

软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。

数据处理的方式基本上是批处理。

数据不进行保存没有专门的数据管理软件数据面向应用基本上没有文件的概念,1.2数据库管理技术的发展,文件管理（50年代后期至60年代中期）这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。

大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。

硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。

在软件方面，出现了高级语言和操作系统。

操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。

处理方式有批处理，也有联机处理。

1.2数据库管理技术的发展,文件管理（50年代后期至60年代中期）优点：

数据以文件形式可长期保存下来文件系统可对数据的存取进行管理文件形式多样化程序与数据间有一定独立性缺点：

数据冗余度大数据独立性低数据一致性差,1.2数据库管理技术的发展,数据库系统阶段（60年代末开始）1.数据共享性高、冗余少2.数据结构化3.数据独立性高数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性4.有统一的数据控制功能,1.2数据库管理技术的发展,高级数据库阶段,1.2数据库管理技术的发展,数据仓库与数据挖掘数据越来越丰富，我们却面临如下问题：

“数据丰富，但信息贫乏”快速增长的海量数据收集、存放在大型和大量数据库中，却没有强有力的工具，理解使用它们已远远超出了人的能力！

怎么解决这些问题？

1.2数据库管理技术的发展,数据仓库与数据挖掘重要的决定往往不是由数据量的多少（数据丰富）决定的，而是善于从海量数据中提取有价值的数据。

-有什么工具吗？

-数据挖掘与数据仓库-将数据坟墓转换成知识的“金块”作业：

说明数据仓库与数据库的区别。

1.2数据库管理技术的发展,数据模型：

模型是对客观世界中复杂对象的描述。

数据模型是数据库系统中用以提供信息表示和操作手段的形式框架。

在数据库中数据模型是用户和数据库之间相互交流的工具。

用户要把数据存入数据库，只要按照数据库所提供的数据模型，使用相关的数据描述和操作语言就可以把数据存入数据库，而无须过问计算机是如何管理这些数据的细节；用户想要从数据库中找出有关数据，只要知道了数据模型，就可以使用有关语言查找相应的数据。

1.3数据模型,数据模型：

如同在建筑设计和施工的不同阶段需要不同的图纸一样，在实施数据库应用中也需要使用不同的数据模型：

概念模型（也称信息模型）、逻辑模型和物理模型。

概念模型独立于计算机系统，它完全不涉及信息在计算机系统中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构，是按用户的观点对数据和信息建模，是对企业主要数据对象的基本表示和概括性描述，主要用于数据库设计。

1.3数据模型,数据模型：

逻辑模型是直接面向数据库的逻辑结构的，通常有一组严格定义的，无二义性的语法和语义的数据库语言，人们可以用这种语言来定义、操纵数据库中的数据。

物理模型是对数据最低层的抽象，它描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。

从概念模型到逻辑模型的转换是由数据库设计人员完成的，从逻辑模型到物理模型的转换是由DBMS完成的，一般人员只需要了解逻辑模型就行了。

1.3数据模型,数据模型：

是模型的一种，是现实世界数据特征的抽象。

数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的约束条件三个要素组成。

1数据结构数据结构用于描述系统的静态特性，是所研究的对象类型的集合。

数据模型按其数据结构分为层次模型、网状模型和关系模型。

2数据操作数据操作用于描述系统的动态特性，是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作集合。

3数据的约束条件数据的约束条件是一组完整性规则的集合。

完整性规则是给定的数据及其联系所具有的制约和存储规则，用以限定符合数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容。

1.3数据模型,数据模型的发展：

（1）.层次模型HierarchicalModel-树结构

（2）.网状模型NetworkModel-图结构（3）.关系模型（应用最广泛）RelationalModel-表（4）.面向对象模型OOModel-对象,1.3数据模型,数据模型的发展：

（1）.层次模型HierarchicalModel-树结构层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型，采用层次模型的数据库的典型代表是IBM公司的IMS（InformationManagementSystem）数据库管理系统。

现实世界中，许多实体之间的联系都表现出一种很自然的层次关系，如家族关系，行政机构等。

层次模型用一棵“有向树”的数据结构来表示各类实体以及实体间的联系。

在树中，每个结点表示一个记录类型，结点间的连线（或边）表示记录类型间的关系，每个记录类型可包含若干个字段，记录类型描述的是实体，字段描述实体的属性，各个记录类型及其字段都必须命名。

如果要存取某一记录型的记录，可以从根结点起，按照有向树层次向下查找。

1.3数据模型,数据模型的发展：

（1）.层次模型HierarchicalModel-树结构,1.3数据模型,图1.9是层次模型有向树的示意图。

结点A为根结点，,F,G为叶结点，B,D为兄结点层次模型有向树的示意图,数据模型的发展：

（2）.网状模型NetworkModel-图结构现实世界中事物之间的联系更多的是非层次关系的，用层次模型表示这种关系很不直观，网状模型克服了这一弊病，可以清晰的表示这种非层次关系。

网状模型是一个网络。

在数据库中，满足以下两个条件的数据模型称为网状模型。

1、允许一个以上的结点无父结点；2、一个结点可以有多于一个的父结点由于在网状模型中子结点与父结点的联系不是唯一的，所以要为每个联系命名，并指出与该联系有关的父结点和子结点。

1.3数据模型,数据模型的发展：

（2）.网状模型NetworkModel-图结构R1与R4之间的联系被命名为L1，R1与R3之间的联系被命名为L2，R2与R3之间的联系被命名为L3，R3与R5之间的联系被命名为L4，R4与R5之间的联系被命名为L5。

R1为R3和R4的父结点，R2也是R3的父结点。

R1和R2没有父结点。

1.3数据模型,关系数据库的概念：

（3）.关系模型表关系数据库已成为目前应用最广泛的数据库系统，如现在广泛使用的小型数据库系统Foxpro、Access，大型数据库系统Oracle、Informix、Sybase、SQLServer等都是关系数据库系统。

1.3数据模型,关系数据库的概念：

1.关系关系（relation）是一张二维表，但并不是说任一张二维表就是关系。

它必须满足以下条件：

表中没有组合的列，也就是说每一列都是不可再分的；表中每一列的所有数据都属于同一种类型；表中各列都指定了一个不同的名字；表中没有数据完全相同的行；表中行之间顺序位置的调换和列之间位置的调换不影响它们所表示的信息内容。

只有具有上述性质的二维表，才称为一个关系。

这种二维表称为规范化的二维表。

本篇中提到的二维表均指这种规范化的二维表。

1.3数据模型,数据库系统的结构可以从多种不同的角度考查数据库系统的结构。

从数据库管理系统的角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，这是数据库系统内部的体系结构；从数据库最终用户的角度看，数据库系统的结构分为集中式结构、分布式结构和客户/服务器结构，这是数据库系统外部的体系结构。

1.4数据库系统结构,1.数据库系统的三级模式结构（内部）模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

例如：

学生记录定义为（学号、姓名、性别、系别、年龄），称为记录型，而（001101，张立，男，计算机，20）则是该记录型的一个记录值。

模式只是对记录型（类型结构）的描述，与具体的值无关通常DBMS把数据库从逻辑上分为三级，即外模式、模式和内模式，它们分别反映了看待数据库的三个角度,1.4数据库系统结构,1.数据库系统的三级模式结构,1.4数据库系统结构,1.模式模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，又称概念模式或概念视图。

视图可理解为一组记录的值，用户或程序员看到和使用的数据库的内容。

模式处于三级结构的中间层，它是整个数据库实际存储的抽象表示，也是对现实世界的一个抽象，是现实世界某应