数据库原理与应用-第1章.ppt

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数据库原理与应用,（Access版）,学习目的,掌握数据库的基本原理、数据库设计的步骤和方法,了解数据库在各个领域中的应用,具有设计一个小型数据库应用系统的基本能力,第1章数据库系统基础知识,主要内容,1.1数据库的概念1.2数据管理技术的发展1.3数据模型1.4常用数据库管理系统,课程导入,想一想：

在我们日常生活中，广泛使用计算机进行相关的管理，很多情况都需要存储数据和管理数据，需要数据库系统的支持，请你想一想，给大家举一个例子好吗？

数据库系统的应用实例,超市收银系统银行信息系统餐馆点餐系统图书借阅系统酒店信息管理,1.1数据库的概念,1.1.1数据、信息与数据处理

（1）数据数据的概念不再仅仅指狭义的数值数据，而是指存储在某一种媒体上能够被识别的物理符号。

数字、文字、声音、图形、图像等一切被计算机接收且能被处理的符号都是数据。

数据是事物特性的反映和描述，是符号的集合。

（2）信息信息是根据一定目的从相关数据中提取的有意义的数据。

数据与信息既有联系又有区别。

信息是一个抽象的概念，是被处理过的特定形式的数据。

数据经过加工、处理仍然是数据，只有经过解释才有意义，才成为信息。

（3）数据处理数据处理也称信息处理，是将数据转化成信息的过程。

这处过程是利用计算机对各种类型的数据进行处理，包括数据的采集、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列操作过程。

1.1数据库的概念,1.1.2数据库数据库（DataBase，简称DB）是指存储在计算机设备上的，以一定的组织方式合理存储、能为多个用户共享、与应用程序无关、互相关联的数据的集合。

数据库具有以下特点：

（1）共享性：

数据库中的数据能为多个用户服务，可以通过多种程序语言或命令语言存取数据库中的数据。

（2）独立性：

用户的应用程序与数据的逻辑组织和物理存储方式无关。

物理设备的更换、物理位置的变更、存取方法的改变等物理结构的变化，不影响数据库的逻辑结构，也不影响应用程序的运行。

（3）一致性、完整性：

数据库系统中专门提供了一套规则，保证在做添加、修改、删除等操作时表之间的数据保持一致性、完整性。

1.1数据库的概念,1.1.3数据库管理系统数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，简称DBMS）是基于某种数据模型的，用于管理数据库中数据，提供访问数据库接口的系统软件。

数据库管理系统是用户和数据库之间的接口，能实现对抽象的逻辑数据处理，并将其编码以文件形式存储于计算机中。

数据库管理系统具有：

数据库定义、数据库操纵、数据库运行、数据库控制、数据库维护、数据通信等功能。

数据库管理系统通常由：

数据描述语言（DDL）、数据操纵语言（DML）、其他管理和控制程序三部分组成。

1.1数据库的概念,1.1.4数据库系统的构成

（1）硬件系统：

构成计算机系统的各种物理设备，包括存储所需的外部设备。

硬件的配置应满足整个数据库系统的需要。

（2）软件系统：

包括操作系统、数据库管理系统及应用程序。

数据库管理系统是数据库系统的核心组成部分。

（3）数据库：

是指存储在计算机内的，有组织，可共享的数据的集合。

（4）用户：

用户是数据库系统的服务对象。

通常，一个数据库系统有三类用户：

应用程序设计员、数据库管理员（DataBaseAdministrator，简称DBA）、最终用户。

应用程序设计人员负责编写操纵数据库的应用程序，实现用户提出的各种功能。

数据库管理员负责规划、设计、运行、维护数据库。

最终用户负责向系统提出要求，检验要求是否满足，是数据库的最终使用者。

1.1数据库的概念,1.1.4数据库系统的构成,1.2数据管理技术的发展,1.2.1人工管理阶段

（1）数据不保存

（2）数据和程序不具有独立性（3）数据不共享（4）没有专用的数据管理软件,1.2数据管理技术的发展,1.2.2文件系统阶段

（1）数据长期保留

（2）数据和程序有了一定的独立性（3）可以实时处理,1.2数据管理技术的发展,1.2.3数据库系统阶段

（1）数据结构化

（2）数据共享性高，冗余度小，易扩充（3）数据独立性高（4）统一的数据管理和控制功能1.2.4高级数据库系统阶段

（1）分布式数据库

（2）面向对象的数据库,1.3数据模型,1.3.1数据模型的概念数据模型是对现实世界数据特征的抽象和模拟。

在数据库技术中，从现实世界事务的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象的过程。

根据抽象的级别，可将数据模型分为概念模型、逻辑模型和物理模型。

（1）概念模型（ConceptualModel）也称作信息模型或语义模型，它是按用户的观点对数据和信息建模，是对现实世界特征的数据抽象，也是数据库设计人员与用户之间交流的工具。

概念模型主要用于数据库的概念设计阶段，它与具体的DBMS无关。

常用的概念模型是是实体-联系模型（简称E-R模型）。

1.3数据模型,1.3.1数据模型的概念

（2）逻辑模型（LogicalModel）也称作结构数据模型，它是按照计算机的观点对数据建模，用来支持BDMS以建立数据库的模型。

逻辑模型主要有层次模型、网状模型和关系模型等。

（3）物理模型（PhysicalModel）物理模型是用于描述数据在存储介质上组织结构的数据模型，它描述了数据在系统内部的组织形式、存取方式以及存储设备的特征。

1.3数据模型,1.3.1数据模型的概念数据模型的三要素：

数据结构、数据操作和数据完整性约束规则

（1）数据结构数据结构是描述数据库组成的对象的特征及对象之间联系的关系，是对数据库静态特征的描述。

数据结构是构成数据模型结构的主体。

在数据库系统中，通常以数据结构的类型命名数据模型（或数据库），如层次模型、网状模型和关系模型（或层次模型数据库、网状模型数据库和关系模型数据库）。

（2）数据操作数据操作是指数据库中的数据允许执行的操作的集合，是对数据库动态特征的描述，包括操作方法及有关操作规则等，如查询、插入、删除、修改、更新等操作。

数据模型中必须定义操作的含义、符合、规则以及实现操作的语言（包括数据定义、数据操纵和数据控制）。

1.3数据模型,1.3.1数据模型的概念（3）数据的完整性约束数据的完整性约束规则是给定数据模型中数据结构和操作所具有的限制和制约规则，用于限定符合数据模型的数据库状态机状态变化，以保证数据的正确性、有效性和一致性。

为了保证数据完整性约束的实施和实现，数据模型应该定义数据完整性约束条件的机制，如关系模型中的实体完整性、参照完整性和用户定义完整性三种数据完整性约束规则。

1.3数据模型,1.3.2概念模型概念模型是现实世界的抽象反映，它是独立于计算机系统的模型，是现实世界到机器世界的一个中间层次。

概念模型是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，是数据库设计的有力工具。

现在广泛使用的概念模型主要是实体-联系模型（简称E-R模型）。

（1）实体和实体集客观存在并可相互区别的事物称为实体。

同类型实体的集合称为实体集。

（2）属性用来描述实体的特性称为属性。

一个属性可以由若干个属性描述。

每个属性会有不同的取值范围，属性的取值范围称为该属性的域。

能够惟一标识实体的属性或属性集称为键（或码）。

1.3数据模型,1.3.2概念模型（3）联系实体内部是有联系的，实体之间也是有联系的。

实体内部的联系是指组成实体的各属性之间的联系。

1）一对一的联系（1:

1）2）一对多的联系（1:

n）3）多对多的联系（m:

n）,1.3数据模型,2.实体-联系模型E-R模型的图形表示称为E-R图，其表示方法如下：

（1）实体集用矩形框表示，矩形框内写上实体名。

例如，学生实体、班级实体。

（2）实体的属性用椭圆框表示，框内写上属性名，并用无向边与其实体集相连。

（3）实体间的联系用菱形框表示，联系以适当的含义命名，名字写在菱形框中，用无向连线将参加联系的实体矩形框分别与菱形框相连，并在连线上标明联系的类型。

学生实体与班级实体之间的联系,班级、学生实体及属性,1.3数据模型,图书管理系统的E-R图,1.3数据模型,1.3.3层次模型（HierarchicalModel）用树型（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型。

在层次模型中，树中每一个节点代表一个记录类型，树状结构表示实体型之间的联系。

层次模型具有如下特点：

（1）有且仅有一个节点没有父节点，该节点称为根节点；

（2）根节点以外的其他节点有且仅有一个父节点。

1.3数据模型,1.3.4网状模型（NetworkModel）用网络结构表示实体类型及其实体之间联系的模型称为网状模型。

在网状模型中，节点表示实体，即记录型。

每个记录型可包含若干个字段，字段表示实体的一个属性。

节点之间用有向线连接表示记录型之间的父子联系，箭头指向“多”方。

1.3数据模型,1.3.5关系模型（RelationalModel）用二维表结构表示实体以及实体之间的联系的数据模型称为关系模型。

关系数据库系统就是采用关系模型构建数据库的。

1.3数据模型,关系模型的主要优点有：

（1）用关系表达实体及实体之间的各种联系，包括1:

1，1:

n，n:

m，简单、灵活、直观，用户易懂易用。

（2）有关系代数和关系操作作为关系模型的数学基础，与一阶谓词逻辑在理论上密切相关，易于开发为演绎数据库。

（3）关系模型的物理存取路径对应用时不可见的，不仅为存取数据提供了非过程化的操作，减少了数据库建立和开发的工作量，并且使数据的独立性更高、安全保密性更好。

关系模型的主要缺点：

（1）关系模型数据库的运行效率不高。

为了提高运行效率，需要做许多优化工作，这也会增加开发数据库管理系统的负担。

（2）不能直接描述复杂的数据对象和数据类型。

例如，难以描述超文本、图像、音频、视频等复杂对象；难以表达工程、地理等领域一些非格式化的数据定义；语义的建模能力也较弱。

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