数据库基础与应用(一)PPT资料.ppt

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除了常用的数字数据外，文字（如名称）、图形、图像、声音等信息，这些都是数据。

例如：

数据库应用技术，周大可，中山大学出版社等l信息（information）P1维持生产活动、经济活动和社会活动必不可少的资源；

数据是将现实世界中的各种信息记录下来、可识别的符号，它用类型和数值来表示。

每日的网页新闻等1.2数据、数据管理与数据处理8l阅读课本P2-5，回答以下问题：

p数据管理技术的发展经历了哪几个阶段？

p每个阶段各有什么代表性特征？

数据管理的发展9l数据管理是数据库的核心任务，内容包括对数据的分类、组织、编码、存储、查询和维护。

l数据管理技术的发展数据管理技术的发展p人工管理阶段（人工管理阶段（2020世纪世纪5050年代中期之前）年代中期之前）p文件系统阶段（文件系统阶段（2020世纪世纪5050年代中期到年代中期到6060年代中期）年代中期）p数据库系统阶段（数据库系统阶段（2020世纪世纪6060年代后期以来）年代后期以来）数据管理的发展10l这一阶段计算机主要用于科学计算。

l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。

l软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。

l数据处理的方式基本上是批处理。

人工管理阶段人工管理阶段11l数据不保存p因为当时计算机主要用于科学计算，对于数据保存的需求尚不迫切。

l系统没有专用的软件对数据进行管理p每个应用程序都要包括数据的存储结构、存取方法、输入方式等，程序员编写应用程序时，还要安排数据的物理存储，因此程序员负担很重l数据不共享p数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序。

p多个应用程序涉及某些相同的数据时，也必须各自定义，因此程序之间有大量的冗余数据人工管理阶段的特点如下：

12l数据不具有独立性p程序依赖于数据，如果数据的类型、格式、或输入输出方式等逻辑结构或物理结构发生变化，必须对应用程序做出相应的修改。

在人工管理阶段，程序与数据之间的关系如下图所示：

13应用程序1数据集1应用程序2数据集2数据集3应用程序3l这一阶段，计算机不仅用于科学计算，还大量用于信息管理。

l大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。

l硬件有了磁盘、磁鼓等直接存储设备。

l在软件方面，出现了高级语言和操作系统。

l操作系统中有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统。

l处理方式有批处理，也有联机处理。

文件系统阶段文件系统阶段14l数据以文件形式可长期保存下来p用户可随时对文件进行查询、修改和增删等处理。

l文件系统可对数据的存取进行管理p程序员只与文件名打交道，不必明确数据的物理存储，大大减轻了程序员的负担。

l文件形式多样化p有顺序文件、倒排文件、索引文件等，因而对文件的记录可顺序访问，也可随机访问，更便于存储和查找数据。

l程序与数据间有一定独立性p由专门的软件即文件系统进行数据管理，程序和数据间由软件提供的存取方法进行转换，数据存储发生变化不一定影响程序的运行。

文件管理数据的优点15文件系统阶段，程序与数据之间的关系如下图所示：

16应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据数据1数据数据2数据数据n文件系统文件系统与人工管理阶段相比，文件系统阶段对数据的管理有了很大的进步，但一些根本性问题仍没有彻底解决，主要表现在以下三方面：

l数据冗余度大p各数据文件之间没有有机的联系，一个文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。

l数据独立性低p数据和程序相互依赖，一旦改变数据的逻辑结构，必须修改相应的应用程序。

p而应用程序发生变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序，也需修改数据结构。

l数据一致性差p由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。

文件管理数据文件管理数据的缺点的缺点17l60年代后期，计算机应用于管理的规模更加庞大，数据量急剧增加；

l硬件方面出现了大容量磁盘，使计算机联机存取大量数据成为可能；

l硬件价格下降，而软件价格上升，使开发和维护系统软件的成本增加。

l文件系统的数据管理方法已无法适应开发应用系统的的需要。

l为解决多用户、多个应用程序共享数据的需求，出现了统一管理数据的专门软件系统，即数据库管理系统。

数据库系统阶段数据库系统阶段18l数据共享性高、冗余少p这是数据库系统阶段的最大改进，数据不再面向某个应用程序而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。

p这样便减少了不必要的数据冗余，节约存储空间，同时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。

l数据结构化p按照某种数据模型，将全组织的各种数据组织到一个结构化的数据库中，整个组织的数据不是一盘散沙，可表示出数据之间的有机关联。

数据库系统管理数据特点数据库系统管理数据特点19p例：

要建立学生成绩管理系统，系统包含学生（学号、姓名、性别、系别、年龄）、课程（课程号、课程名）、成绩（学号、课程号、成绩）等数据，分别对应三个文件。

p若采用文件处理方式，因为文件系统只表示记录内部的联系，而不涉及不同文件记录之间的联系，要想查找某个学生的学号、姓名、所选课程的名称和成绩，必须编写一段不很简单的程序来实现。

p而采用数据库方式，数据库系统不仅描述数据本身，还描述数据之间的联系，上述查询可以非常容易地联机查到。

数据库系统管理数据特点数据库系统管理数据特点20l数据独立性高p数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。

p数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻辑结构改变时，数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。

u例如，在原有的记录类型之间增加新的联系，或在某些记录类型中增加新的数据项，均可确保数据的逻辑独立性。

p数据的物理独立性是指当数据的存储结构改变时，数据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。

u例如，改变存储设备和增加新的存储设备，或改变数据的存储组织方式，均可确保数据的物理独立性。

数据库系统管理数据特点数据库系统管理数据特点214.有统一的数据控制功能p数据库为多个用户和应用程序所共享，对数据的存取往往是并发的，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中的同一个数据，为确保数据库数据的正确有效和数据库系统的有效运行，数据库管理系统提供下述四方面的数据控制功能。

u数据的安全性（security）控制：

防止不合法使用数据造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密；

l例如，系统提供口令检查或其他手段来验证用户身份，防止非法用户使用系统；

也可以对数据的存取权限进行限制，只有通过检查后才能执行相应的操作。

u数据的完整性（integrity）控制：

系统通过设置一些完整性规则以确保数据的正确性、有效性和相容性。

数据库系统管理数据特点数据库系统管理数据特点22l正确性是指数据的合法性，如年龄属于数值型数据，只能含0,1,9，不能含字母或特殊符号；

l有效性是指数据是否在其定义的有效范围，如月份只能用112之间的正整数表示；

l相容性是指表示同一事实的两个数据应相同，否则就不相容，如一个人不能有两个性别。

u并发（concurrency）控制：

多用户同时存取或修改数据库时，防止相互干扰而提供给用户不正确的数据，并使数据库受到破坏。

u数据恢复（recovery）：

当数据库被破坏或数据不可靠时，系统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态。

数据库系统管理数据特点数据库系统管理数据特点23数据库系统阶段，程序与数据之间的关系如下图所示：

24应用程序应用程序1应用程序应用程序2应用程序应用程序n数据库数据库数据库管理系统数据库管理系统用户用户l掌握数据、信息的概念。

l了解数据管理的发展过程，同时了解各阶段不同的优缺点。

总结25l数据库系统的组成P5p数据库系统通常是指数据库和相应的软硬件系统。

主要由数据（库）、用户、软件和硬件四部分组成。

l数据库所谓数据库（Database，DB），是将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的数据集合。

它可以供用户共享，具有尽可能小的冗余度和较高的数据独立性，使得数据存储最优，数据最容易操作，并且具有完善的自我保护能力和数据恢复能力。

1.3数据库、数据库管理系统和数据系统26l集成性：

把某特定应用环境中的各种应用相关的数据及其数据之间的联系全部地集中地并按照一定的结构形式进行存储，或者说，把数据库看成为若干个单个性质不同的数据文件的联合和统一的数据整体。

l共享性：

数据库中的一块块数据可为多个不同的用户所共享，即多个不同的用户，使用多种不同的语言，为了不同的应用目的，而同时存取数据库，甚至同时存取同一块数据，即多用户系统。

数据库特点27用户是指使用数据库的人，即对数据库的存储、维护和检索等操作。

用户分为三类：

l第一类用户，终端用户（EndUser）p主要是使用数据库的各级管理人员、工程技术人员、科研人员，一般为非计算机专业人员；

l第二类用户，应用程序员（ApplicationProgrammer）p负责为终端用户设计和编制应用程序，以便终端用户对数据库进行存取操作。

l第三类用户，数据库管理员（DadabaseAdministrator，简称DBA）pDBA是指全面负责数据库系统的“管理、维护和正常使用的”人员，其职责如下：

用户28u参与数据库设计的全过程，决定数据库的结构和内容；

u定义数据的安全性和完整性，负责分配用户对数据库的使用权限和口令管理；

u监督控制数据库的使用和运行，改进和重新构造数据库系统。

当数据库受到破坏时，应负责恢复数据库；

当数据库的结构需要改变时，完成对数据结构的修改。

uDBA不仅要有较高的技术专长和较深的资历，并应具有了解和阐明管理要求的能力。

u特别对于大型数据库系统，DBA极为重要。

对于常见的微机数据库系统，通常只有一个用户，常常不设DBA，DBA的职责由应用程序员或终端用户代替。

用户29l数据库管理系统数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简，简称称DBMS）是对用于建立、使用和维护数据库的系统是对用于建立、使用和维护数据库的系统软件。

软件。

lDBMS是数据库系统的核心。

是数据库系统的核心。

l对数据库的一切操作都