《數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理》PPT課件.ppt

,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理,韶關(guān)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系,第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟和方法 第4章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 第5章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言SQL 第6章 SQL Server 2000關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 第7章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)理論 第8章 數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)及SQL Server的數(shù)據(jù)庫(kù)保護(hù)技術(shù) 第9章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究與發(fā)展,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)原理章節(jié),第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念,1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)及相關(guān)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(kù) 1.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng) 1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及發(fā)展 1.2.1 手工管理數(shù)據(jù)階段的特點(diǎn) 1.2.2 文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn)和缺陷 1.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的到來(lái)及其發(fā)展 1.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn) 1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1.3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 1.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu) 1.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)數(shù)據(jù)模式結(jié)構(gòu),1.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)及相關(guān)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(shí)和知識(shí)，“數(shù)據(jù)”可以更有效地表示、存儲(chǔ)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(shí)和知識(shí)。 信息具有四個(gè)基本特征：1) 信息的內(nèi)容是關(guān)于客觀事物或思想方面的知識(shí)；2) 信息是有用的，它是人們活動(dòng)的必需知識(shí)；3) 信息能夠在空間和時(shí)間上被傳遞，在空間上傳遞信息稱為信息通信，在時(shí)間上傳遞信息稱為信息存儲(chǔ)；4) 信息需要一定的形式表示，信息與其表現(xiàn)符號(hào)不可分離。 信息的作用：1) 它可以提高人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)，減少人們活動(dòng)的盲目性；2) 信息是社會(huì)機(jī)體進(jìn)行活動(dòng)的紐帶，社會(huì)的各個(gè)組織通過(guò)信息網(wǎng)相互了解并協(xié)同工作，使整個(gè)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展；3) 信息又是管理活動(dòng)的核心。,2. 數(shù)據(jù)（Data）、數(shù)據(jù)和信息的關(guān)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(hào)。 數(shù)據(jù)的4個(gè)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)有定性表示和定量表示之分。 4) 數(shù)據(jù)應(yīng)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(kù),數(shù)據(jù)處理是指對(duì)數(shù)據(jù)的收集、組織、整理、加工、存儲(chǔ)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(shí)候能夠提供數(shù)據(jù)； (2) 數(shù)據(jù)加工：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、抽取和運(yùn)算，通過(guò)數(shù)據(jù)加工會(huì)得到更有用的數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)或控制人的行為或事物的變化趨勢(shì)； (3) 數(shù)據(jù)傳播：在空間或時(shí)間上以各種形式傳播信息，而不改變數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、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(chǔ)在物理載體上，使數(shù)據(jù)能夠長(zhǎng)期地被保存；進(jìn)行數(shù)據(jù)維護(hù)，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(jì)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(chǔ)。,3. 數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的性質(zhì),數(shù)據(jù)庫(kù)方法與文件方法相比，具有以下兩個(gè)特征。 1) 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)整體性。 2) 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)中的數(shù)據(jù)。 多個(gè)用戶可以同時(shí)共享數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)資源。,數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）是一個(gè)按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。,數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）是專門用于管理數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)的定義、建立、維護(hù)、查詢和統(tǒng)計(jì)等操作功能，并完成對(duì)數(shù)據(jù)完整性、安全性進(jìn)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(gè)信息系統(tǒng)應(yīng)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(kù)管理系統(tǒng)與信息管理系統(tǒng),1. 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（Database Management System）,4. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及特點(diǎn),使用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要為信息管理系統(tǒng)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)由計(jì)算機(jī)硬件、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員等5部分構(gòu)成。,3. 信息管理系統(tǒng)及特點(diǎn),1) 信息管理系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)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(méi)有軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 3) 手工管理階段基本上沒(méi)有“文件”概念。 4) 手工管理階段一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。,1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及發(fā)展 1.2.1 手工管理數(shù)據(jù)階段的特點(diǎn),1.2.2 文件系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn)和缺陷,1. 文件管理階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn),1) 管理的數(shù)據(jù)以文件的形式長(zhǎng)久地被保存在計(jì)算機(jī)的外存中。 2) 文件系統(tǒng)有專門的數(shù)據(jù)管理軟件提供有關(guān)數(shù)據(jù)存取、查詢及維護(hù)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(diǎn),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(dú)立性。 文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)文件是為某一特定應(yīng)用服務(wù)的，數(shù)據(jù)文件的可重復(fù)利用率非常低。 當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，必須修改它的應(yīng)用程序，同時(shí)也要修改文件結(jié)構(gòu)的定義。 3) 應(yīng)用程序的改變將影響到文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變。,1.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的到來(lái)及其發(fā)展（略）,1.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn),1. 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)面向數(shù)據(jù)模型對(duì)象,2. 數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)： 1) 系統(tǒng)現(xiàn)有用戶或程序可以共同享用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。 2) 當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)充時(shí)，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(shí)刻共同使用同一數(shù)據(jù)。,3. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和程序之間具有較高的獨(dú)立性,(1)數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性（Physical Data Independence） 應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（也稱物理結(jié)構(gòu)）的依賴程度。數(shù)據(jù)物理獨(dú)立性高是指當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)用程序不需要修改也可以正常工作。 (2) 數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性（Logical Data Independence） 應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的依賴程度。數(shù)據(jù)邏輯獨(dú)立性高是指當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，它們對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序不需要改變?nèi)钥梢哉＿\(yùn)行。,4. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)DBMS進(jìn)行數(shù)據(jù)安全性、完整性、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)恢復(fù)控制,5. 數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項(xiàng),數(shù)據(jù)的安全性控制是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，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(yǔ)義的數(shù)據(jù)輸入或輸出所采用的控制機(jī)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(kù)中的數(shù)據(jù)時(shí)，所造成的數(shù)據(jù)不完整和系統(tǒng)運(yùn)行錯(cuò)誤問(wèn)題。 數(shù)據(jù)恢復(fù)是通過(guò)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)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(shí)，能夠及時(shí)使數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到正確狀態(tài)。,1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 1.3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),1. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)需要的硬件資源及對(duì)硬件的要求,CPU、內(nèi)存、外存及其他外部設(shè)備。 1) 計(jì)算機(jī)內(nèi)存要盡量大。 2) 計(jì)算機(jī)外存也要盡量大。 3) 計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速度要快。,2. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的軟件組成,操作系統(tǒng)（OS）、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）、主語(yǔ)言系統(tǒng)、應(yīng)用程序軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)。,3. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的人員組成及數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的職責(zé),數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的人員由開(kāi)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(kù)管理員（Data Base Administrator，簡(jiǎn)稱DBA），職責(zé)為： 1) DBA應(yīng)參與數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 2) DBA應(yīng)參與決定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取策略的工作。 3) DBA要負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性條件。 4) DBA負(fù)責(zé)監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)行，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)和數(shù)據(jù)恢復(fù)工作。 5) DBA負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的改進(jìn)和重組。,1.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu),1. 數(shù)據(jù)定義功能,2. 數(shù)據(jù)操縱功能,3. 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能,4. 數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理功能,能夠提供數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（Data Description Language，簡(jiǎn)稱DDL）和相應(yīng)的建庫(kù)機(jī)制。用戶利用DDL可以方便地建立數(shù)據(jù)庫(kù)。,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的插入、修改、刪除、查詢、統(tǒng)計(jì)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(kù)的基本操作功能，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)通過(guò)提供數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（Data Manipulation language，簡(jiǎn)稱DML）實(shí)現(xiàn)其數(shù)據(jù)操縱功能。,指數(shù)據(jù)的載入、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、重組織功能及數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)功能;指數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的修改、變更及擴(kuò)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(kù)內(nèi)部的維護(hù)等。,1.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)數(shù)據(jù)模式結(jié)構(gòu),模式內(nèi)模式映象,數(shù)據(jù)模型用數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言給出的精確描述稱為數(shù)據(jù)模式。,數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式是邏輯模式、外模式（子模式）、內(nèi)模式（物理模式）。,1. 數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu),(1) 邏輯模式（Schema）及概念數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。以邏輯模式為框架的數(shù)據(jù)庫(kù)為概念數(shù)據(jù)庫(kù)。 (2) 外模式（External Schema）及用戶數(shù)據(jù)庫(kù) 對(duì)各個(gè)用戶或程序所涉及到的數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)特征的描述。以子模式為框架的數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。 (3) 內(nèi)模式（Internal Schema）及物理數(shù)據(jù)庫(kù) 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(kù)為物理數(shù)據(jù)庫(kù)。,2. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的二級(jí)映象技術(shù)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(duì)應(yīng)關(guān)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(duì)應(yīng)關(guān)系。,本章結(jié)束 謝謝,