数据库技术基础PPT文件格式下载.ppt

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2）简单的数据管理功能3）数据共享性差。

4）数据的独立性差。

3.数据库系统阶段60年代末期，人们对文件系统进行了扩充，研制了一种结构化的数据组织和处理方式，才出现了真正的数据库系统。

数据库系统的基本特点如下：

1）数据的集成性。

2）数据的高度共享性与低冗余性。

3）数据独立性高。

数据的独立性包括：

物理独立性：

是指数据的物理结构的改变，如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的改变。

逻辑独立性：

是指数据的总体逻辑结构改变时，如修改数据模式、改变数据间的联系等，不需要修改相应的应用程序。

（4）数据的管理和控制能力。

数据管理发展的三个阶段的软硬件背景及其特点的比较见下表。

人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段背背景景应用背景应用背景科学计算科学计算科学计算、管理科学计算、管理大规模管理大规模管理硬件背景硬件背景无直接存取存储设无直接存取存储设备备磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓大容量磁备盘大容量磁备盘软件背景软件背景没有操作系统没有操作系统有文件系统有文件系统有数据库管理系统有数据库管理系统处理方式处理方式批处理批处理联机实时处理、批处理联机实时处理、批处理联机实时处理、分布处理、联机实时处理、分布处理、批处理批处理特特点点数据的管理者数据的管理者用户用户（程序员程序员）文件系统文件系统数据库管理系统数据库管理系统数据面向的对象数据面向的对象某一应用程序某一应用程序某一应用某一应用现实世界现实世界数据共享程度数据共享程度无共享，冗余度极无共享，冗余度极大大共享性差，冗余度大共享性差，冗余度大共享性高，冗余度小共享性高，冗余度小数据的独立性数据的独立性不独立，完全依赖不独立，完全依赖于程序于程序独立性差独立性差具有高度的物理独立性和一具有高度的物理独立性和一定的逻辑独立性定的逻辑独立性数据的结构化数据的结构化无结构无结构记录内有结构，整体无记录内有结构，整体无结构结构整体结构化，用数据模型描整体结构化，用数据模型描述述数据控制能力数据控制能力应用程序自己控制应用程序自己控制应用程序自己控制应用程序自己控制由数据库管理系统提供数据由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制安全性、完整性、并发控制和恢复能力和恢复能力6.1.26.1.2数据库的基本术语数据库的基本术语1.数据（Data）定义：

数据是描述事物的符号记录。

数据的表现形式不仅是数字，还包括字符（文字和符号）、图表（图形、图像和表格）及声音、语言等。

信息是从原始数据中经过筛选、提炼等加工后，产生的对决策有影响的数据。

2.数据库（Database）定义：

数据库（DB）是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据的集合。

数据库有以下特点：

1）数据结构化。

2）实现数据共享。

3）减少数据的冗余。

4）数据独立。

3.数据库管理系统（DatabbaseManagementSystem简称DBMS）定义：

数据库管理系统它是位于用户和操作系统（OS）之间的一层数据管理软件，负责数据库中数据组织、数据操纵、数据维护、数据控制及保护和数据接口等。

4.数据库管理员（DatabaseAdminstrator简称DBA）定义：

由专职人员对数据库进行规划、设计、维护、监视等，称这些专职人员为数据库管理员。

数据库管理员的具体职责包括：

1）数据库定义与设计。

2）数据库运行与维护。

3）数据库的改进和重组重构。

5.数据库系统（DatabaseSystem简称DBS）定义：

数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（及其开发软件）、系统平台、应用系统和人员构成。

数据库系统在整个计算机系统中的地位如下图所示。

DBOSDBMS应用程序应用程序6.1.36.1.3数据库系统结构体系数据库系统结构体系数据库系统的结构可以有多种不同的层次。

从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，这是数据库系统的内部系统结构。

从数据库最终用户角度看，数据库系统分为单用户数据库系统、主从式数据库系统、分布式数据库系统和客户/服务器数据库系统。

1.数据库系统的模式结构模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

数据库系统在其内部具有三级模式和二级映像。

三级模式分别为外模式、模式与内模式；

二级映像则是外模式/模式映像和模式/内模式映像。

三级模式与二级映像构成数据库系统的内部的抽象结构体系，如下图所示。

应应用用程程序序A应应用用程程序序B应应用用程程序序n外模式外模式1外模式外模式n模式模式（概念数据库概念数据库）内模式内模式（物理数据库物理数据库）数据库数据库外外模模式式/模模式映像式映像模模式式/内内模模式映像式映像

（1）数据库系统的三级模式。

外模式也称子模式或用户模式，还称为用户级模式。

它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图。

模式也称逻辑模式，还称概念模式。

是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

内模式也称存储模式，还称物理模式。

它是数据物理结构和存储方式的描述。

（2）数据库系统的二级映像。

外模式模式映像：

它使数据具有较高的逻辑独立性。

它定义了该外模式与模式之间的对应关系。

这些映象定义通常包含在各自外模式的描述中。

当模式改变时，DBA要对相关的外模式模式映像作相应的改变，以使外模式保持不变。

应用程序是依据数据的外模式编写的，外模式不变，应用程序就没必要修改。

所以外模式模式映像功能保证了数据与程序的逻辑独立性。

模式内模式映像：

它使数据具有较高的物理独立性。

它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。

该映像定义通常包含在模式描述中。

当数据库的存储结构了，DBA要对模式内模式映像作相应的改变，以使模式保持不变。

模式不变，与模式没有直接联系的应用程序也不会改变，所以模式内模式映像功能保证了数据与程序的物理独立性。

2.数据库系统的体系结构

（1）单用户数据库系统。

DBDB

（2）主从式数据库系统。

DB主机主机（3）分布式数据库系统。

主主机机DBDBDB主主机机主主机机网网络络（4）客户/服务器数据库系统。

客户机客户机客户机客户机客户机客户机客户机客户机服务器服务器6.26.2数据模型数据模型6.2.1数据模型的基本概念6.2.2概念模型6.2.3数据模型6.2.16.2.1数据模型的基本概念数据模型的基本概念数据模型根据不同的应用层次划分为三种类型：

1、概念模型：

也称信息模型。

它是按用户观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。

它与具体数据库管理系统无关，与具体的计算机平台无关。

目前，较为流行的概念模型有E-R模型、扩充的E-R模型、面向对象模型等。

2、逻辑模型：

又称数据模型。

它是按计算机系统观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。

目前数据模式有很多种，包括层次模型、网状模型和关系模型、面向对象模型等。

3、物理模型：

它是一中面向计算机物理表示的模型，此模型给出了数据模型在计算机上的物理结构的表示。

数据模型的三要素：

1、数据结构。

数据结构用来描述系统的静态特征。

它主要描述数据的类型、内容性质以及数据间的联系等。

2、数据操作。

数据操作用于描述系统的动态特征。

它主要描述在相应数据结构上的操作类型与操作方式。

数据库主要有检索和更新（包括插入、删除和修改）两类操作。

3、数据约束条件。

数据约束条件是一组完整型规则的集合，它描述了数据及其联系应具有的制约和依赖规则。

6.2.26.2.2概念模型概念模型概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。

概念模型的表示方法很多，其中最常用的是实体联系模型，简称为E-R模型。

该模型将现实世界中需要的信息，以及它们之间的基本联接关系转化成图，比较直观的反映了现实世界。

1.概念模型涉及的基本概念

（1）实体：

客观存在的并可相互区别的事物称为实体。

可以是具体的人、事、物，比如小赵、信息学院、教材等；

也可以是抽象的概念或联系，比如领导与职工的领导关系。

实体是概念世界中的基本单位。

（2）属性：

实体所具有的某一特性称为属性。

一个实体可以由若干个属性来刻画。

如学生实体可以由学号、姓名、性别等属性组成。

（3）联系：

现实世界中的事物间的关联称为联系。

如教师与学生的授课关系等。

这些联系反映为实体内部的联系和实体之间的联系。

两个实体集间的联系可以分为以下几种：

一对一联系（1：

1）：

对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有且只能有一个实体与之联系，反之亦然。

如学校与校长之间的联系。

一对多联系（1：

n）或多对一联系（n：

对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n（n1）个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中有且只能有一个实体与之联系。

如一个学院由多个班级。

多对多联系（m：

n）:

这是一种复杂的联系，对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n（n1）个实体与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中有n（n1）实体与之联系。

如一门课同时有若干个学生选修，而一个学生可以同时选修多门课。

2.概念模型基本概念之间的关系

（1）实体集（联系）与属性间的关系。

一个实体可以有若干个属性，实体以及它的所有属性构成了实体的一个完整描述，因此实体与属性间有一定的联系。

如在学生基本情况信息表中每一个人（实体）可以有：

编号、姓名、性别、系别、年龄、籍贯、政治面貌等属性，它们组成了一个有关学生实体的完整描述。

联系也可以附有属性，联系和它的所有的属性构成了联系的一个完整描述，因此，联系与属性间也有联接关系。

（2）实体集与联系。

实体集间可通过联系建立联接关系。

概念模型中的基本关系的结构如下图所示。

学学生生信信息息表表关关系系关系名关系名主码主码（男男，女女）信息信息,材料材料北北京京,上上海海团团员员,党党员员域域属性属性（列列）元元组组行行属性名属性名3.概念模型的表示方法

（1）实体集的表示方法：

在E-R图中用矩形表示实体集，在矩形内写上该实体集的名字。

（2）属性的表示方法：

在E-R图中用椭圆表示属性，在椭圆内写上该属性的名称。

并用无向边将其与相应的实体连接起来。

（3）联系的表示方法：

在E-R图中用菱形表示联系，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关的实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型，如1：

1，1：

n，n：

m等。

如下图所示。

班级班级领导领导班长班长11（a）两个实体集间的两个实体集间的1：

1联系联系班级班级组成组成学生学生1n（b）两个实体集间的两个实体集间的1：

n联系联系联系本身也是一种实体型，也有属性，如果一个联系具有属性，则将这些属性用无向边与该联系连接起来。

课程课程选修选修学生学生nm（c）两个实体集间的两个实体集间的n：

m联系联系例例6.16.1有三个实体集及它们的属性，它们分别是：

学生（Student）：

学号（Xh）、姓名（Xm）、性别（Xb）、年龄（Nl）班级（Class）：

班号（B