《數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理》PPT課件.ppt

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1、,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理,韶關學院計算機科學與技術系,,,第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念 第2章 數(shù)據(jù)模型與概念模型 第3章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設計的步驟和方法 第4章 關系數(shù)據(jù)庫 第5章 關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL 第6章 SQL Server 2000關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 第7章 關系數(shù)據(jù)庫理論 第8章 數(shù)據(jù)庫保護及SQL Server的數(shù)據(jù)庫保護技術 第9章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與發(fā)展,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理章節(jié),第1章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本概念,1.1 數(shù)據(jù)庫的特點及相關概念 1.1.1 信息與數(shù)據(jù) 1.1.2 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫 1.1.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng) 1.2 數(shù)據(jù)庫技術及發(fā)展 1.2.1 手工管

2、理數(shù)據(jù)階段的特點 1.2.2 文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點和缺陷 1.2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的到來及其發(fā)展 1.2.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點 1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結構 1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構 1.3.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能結構 1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級數(shù)據(jù)模式結構,1.1 數(shù)據(jù)庫的特點及相關概念 1.1.1 信息與數(shù)據(jù),“信息”可以告訴我們有用的事實和知識，“數(shù)據(jù)”可以更有效地表示、存儲和抽取信息。1. 信息（Information）、信息特征及作用信息就是新的、有用的事實和知識。 信息具有四個基本特征：1) 信息的內(nèi)容是關于客觀事物或思想方面的知識

3、；2) 信息是有用的，它是人們活動的必需知識；3) 信息能夠在空間和時間上被傳遞，在空間上傳遞信息稱為信息通信，在時間上傳遞信息稱為信息存儲；4) 信息需要一定的形式表示，信息與其表現(xiàn)符號不可分離。 信息的作用：1) 它可以提高人們對事物的認識，減少人們活動的盲目性；2) 信息是社會機體進行活動的紐帶，社會的各個組織通過信息網(wǎng)相互了解并協(xié)同工作，使整個社會協(xié)調(diào)發(fā)展；3) 信息又是管理活動的核心。,2. 數(shù)據(jù)（Data）、數(shù)據(jù)和信息的關系及數(shù)據(jù)的特征,數(shù)據(jù)是用于載荷信息的物理符號。 數(shù)據(jù)的4個特征： 1) 數(shù)據(jù)有“型”和“值”之分。 2) 數(shù)據(jù)受數(shù)據(jù)類型和取值范圍的約束。 3) 數(shù)據(jù)有定性表示和

4、定量表示之分。 4) 數(shù)據(jù)應具有載體和多種表現(xiàn)形式。,,,1.1.2 數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)處理是指對數(shù)據(jù)的收集、組織、整理、加工、存儲和傳播等工作. (1) 數(shù)據(jù)管理：收集信息、將信息用數(shù)據(jù)表示并按類別組織保存，在需要的時候能夠提供數(shù)據(jù)； (2) 數(shù)據(jù)加工：對數(shù)據(jù)進行變換、抽取和運算，通過數(shù)據(jù)加工會得到更有用的數(shù)據(jù)，以指導或控制人的行為或事物的變化趨勢； (3) 數(shù)據(jù)傳播：在空間或時間上以各種形式傳播信息，而不改變數(shù)據(jù)的結構、性質(zhì)和內(nèi)容，使更多的人得到信息。,1. 數(shù)據(jù)處理（Data Processing）及分類,組織和保存數(shù)據(jù)，即將收集到的數(shù)據(jù)合理地分類組織，將其存儲在物理載體上，使數(shù)據(jù)能

5、夠長期地被保存；進行數(shù)據(jù)維護，即根據(jù)需要插入新數(shù)據(jù)、修改原數(shù)據(jù)和刪除失效數(shù)據(jù)的操作；提供數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，以便快速地得到需要的正確數(shù)據(jù)，滿足各種使用要求。,2. 數(shù)據(jù)管理及內(nèi)容,數(shù)據(jù)管理是其他數(shù)據(jù)處理的核心和基礎。,,,,3. 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的性質(zhì),數(shù)據(jù)庫方法與文件方法相比，具有以下兩個特征。 1) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)整體性。 2) 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)共享性。 不同的用戶可以按各自的用法使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 多個用戶可以同時共享數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源。,數(shù)據(jù)庫（DB）是一個按數(shù)據(jù)結構來存儲和管理數(shù)據(jù)的計算機軟件系統(tǒng)。,,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是專門用于管理數(shù)據(jù)庫的計算機系統(tǒng)

6、軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠為數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)的定義、建立、維護、查詢和統(tǒng)計等操作功能，并完成對數(shù)據(jù)完整性、安全性進行控制的功能。,2. 信息系統(tǒng)（Information System）及分類,凡輸入和輸出的內(nèi)容是信息的系統(tǒng)都稱為信息系統(tǒng)。一個信息系統(tǒng)應攜帶有足夠的信息量。 信息系統(tǒng)可以被劃分為信息傳遞系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)。,1.1.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng),1. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System）,,4. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及特點,使用數(shù)據(jù)庫技術設計的計算機系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要為信息管理系統(tǒng)。一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應由計算機硬件、數(shù)據(jù)庫

7、、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用軟件和數(shù)據(jù)庫管理員等5部分構成。,3. 信息管理系統(tǒng)及特點,1) 信息管理系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫技術為基礎的。 2) 信息管理系統(tǒng)一般采用功能選單方式控制程序。 3) 信息管理系統(tǒng)的功能模塊大致相同。,,,1) 手工管理階段不保存大量的數(shù)據(jù)。 2) 手工管理階段沒有軟件系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行管理。 3) 手工管理階段基本上沒有“文件”概念。 4) 手工管理階段一組數(shù)據(jù)對應一個程序。,1.2 數(shù)據(jù)庫技術及發(fā)展 1.2.1 手工管理數(shù)據(jù)階段的特點,,,1.2.2 文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點和缺陷,1. 文件管理階段的數(shù)據(jù)管理特點,1) 管理的數(shù)據(jù)以文件的形式長久地被保存在計算機的外存中。 2

8、) 文件系統(tǒng)有專門的數(shù)據(jù)管理軟件提供有關數(shù)據(jù)存取、查詢及維護功能。 3) 文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件已經(jīng)具有多樣化。 4) 文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取是以記錄為單位的。,2. 文件系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理上的主要缺點,,1) 文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余度（Redundancy）大。 2) 文件系統(tǒng)中缺乏數(shù)據(jù)與程序獨立性。 文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件是為某一特定應用服務的，數(shù)據(jù)文件的可重復利用率非常低。 當數(shù)據(jù)的邏輯結構改變時，必須修改它的應用程序，同時也要修改文件結構的定義。 3) 應用程序的改變將影響到文件數(shù)據(jù)結構的改變。,1.2.3數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的到來及其發(fā)展（略）,,1.2.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點,1. 數(shù)據(jù)庫

9、設計時面向數(shù)據(jù)模型對象,2. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余度小、數(shù)據(jù)共享度高,數(shù)據(jù)共享度高的優(yōu)點： 1) 系統(tǒng)現(xiàn)有用戶或程序可以共同享用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。 2) 當系統(tǒng)需要擴充時，新用戶或新程序還可以共享原有的數(shù)據(jù)資源。 3) 多用戶或多程序可以在同一時刻共同使用同一數(shù)據(jù)。,,,,,,,,3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和程序之間具有較高的獨立性,,(1)數(shù)據(jù)的物理獨立性（Physical Data Independence） 應用程序對數(shù)據(jù)存儲結構（也稱物理結構）的依賴程度。數(shù)據(jù)物理獨立性高是指當數(shù)據(jù)的物理結構發(fā)生變化時，應用程序不需要修改也可以正常工作。 (2) 數(shù)據(jù)的邏輯獨立性（Logical Data

10、Independence） 應用程序對數(shù)據(jù)全局邏輯結構的依賴程度。數(shù)據(jù)邏輯獨立性高是指當數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全局邏輯結構改變時，它們對應的應用程序不需要改變?nèi)钥梢哉＿\行。,4. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過DBMS進行數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復控制,5. 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項,數(shù)據(jù)的安全性控制是指保護數(shù)據(jù)庫，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)泄漏、破壞和更改。 數(shù)據(jù)的完整性控制是指為保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性，防止不符合語義的數(shù)據(jù)輸入或輸出所采用的控制機制。 數(shù)據(jù)的并發(fā)控制是指排除由于數(shù)據(jù)共享，即用戶并行使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時，所造成的數(shù)據(jù)不完整和系統(tǒng)運行錯誤問題。 數(shù)據(jù)恢復是通過記

11、錄數(shù)據(jù)庫運行的日志文件和定期做數(shù)據(jù)備份工作，保證數(shù)據(jù)在受到破壞時，能夠及時使數(shù)據(jù)庫恢復到正確狀態(tài)。,,,,,,,,,1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結構 1.3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結構,1. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要的硬件資源及對硬件的要求,CPU、內(nèi)存、外存及其他外部設備。 1) 計算機內(nèi)存要盡量大。 2) 計算機外存也要盡量大。 3) 計算機的數(shù)據(jù)傳輸速度要快。,2. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的軟件組成,操作系統(tǒng)（OS）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、主語言系統(tǒng)、應用程序軟件和數(shù)據(jù)庫。,,,,3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員組成及數(shù)據(jù)庫管理員的職責,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的人員由開發(fā)人員、軟件使用人員及軟件管理人員組成。 軟件管理人員稱為數(shù)據(jù)庫

12、管理員（Data Base Administrator，簡稱DBA），職責為： 1) DBA應參與數(shù)據(jù)庫和應用系統(tǒng)的設計。 2) DBA應參與決定數(shù)據(jù)庫的存儲結構和存取策略的工作。 3) DBA要負責定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性條件。 4) DBA負責監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行，負責系統(tǒng)的維護和數(shù)據(jù)恢復工作。 5) DBA負責數(shù)據(jù)庫的改進和重組。,1.3.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能結構,,,1. 數(shù)據(jù)定義功能,2. 數(shù)據(jù)操縱功能,3. 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能,4. 數(shù)據(jù)庫的運行管理功能,能夠提供數(shù)據(jù)定義語言（Data Description Language，簡稱DDL）和相應的建庫機制。用戶利

13、用DDL可以方便地建立數(shù)據(jù)庫。,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的插入、修改、刪除、查詢、統(tǒng)計等數(shù)據(jù)存取操作的功能稱為數(shù)據(jù)操縱功能。數(shù)據(jù)操縱功能是數(shù)據(jù)庫的基本操作功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過提供數(shù)據(jù)操縱語言（Data Manipulation language，簡稱DML）實現(xiàn)其數(shù)據(jù)操縱功能。,指數(shù)據(jù)的載入、轉儲、重組織功能及數(shù)據(jù)庫的恢復功能;指數(shù)據(jù)庫結構的修改、變更及擴充功能。,包括并發(fā)控制、數(shù)據(jù)的存取控制、數(shù)據(jù)完整性條件的檢查和執(zhí)行、數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的維護等。,,,1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級數(shù)據(jù)模式結構,模式內(nèi)模式映象,數(shù)據(jù)模型用數(shù)據(jù)描述語言給出的精確描述稱為數(shù)據(jù)模式。,,,,,數(shù)據(jù)庫的三級模式是邏輯模式、外模式（子模式

14、）、內(nèi)模式（物理模式）。,1. 數(shù)據(jù)庫的三級模式結構,(1) 邏輯模式（Schema）及概念數(shù)據(jù)庫,對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的整體邏輯結構和特征的描述。以邏輯模式為框架的數(shù)據(jù)庫為概念數(shù)據(jù)庫。 (2) 外模式（External Schema）及用戶數(shù)據(jù)庫 對各個用戶或程序所涉及到的數(shù)據(jù)的邏輯結構和數(shù)據(jù)特征的描述。以子模式為框架的數(shù)據(jù)庫為用戶數(shù)據(jù)庫。 (3) 內(nèi)模式（Internal Schema）及物理數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)的內(nèi)部表示或底層描述。以物理模式為框架的數(shù)據(jù)庫為物理數(shù)據(jù)庫。,,2. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映象技術及作用,1) 外模式/模式的映象：定義并保證了外模式與數(shù)據(jù)模式之間的對應關系。 2) 模式/內(nèi)模式的映象及作用：定義并保證了數(shù)據(jù)的邏輯模式與內(nèi)模式之間的對應關系。,本章結束 謝謝,