【正文】 第一章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 上世紀(jì)六十年代，數(shù)據(jù)處理已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)的主要應(yīng)用。數(shù)據(jù)處 理是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行的收集、存儲(chǔ)、加工和傳播等一系列活動(dòng) 的總和。數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù) 的分類、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)。早期的數(shù)據(jù)管理采用 文件系統(tǒng)方式，許多的缺點(diǎn)使得這種方式無法適應(yīng)用戶的要求。 數(shù)據(jù)庫技術(shù)是上世紀(jì)六十年代末在文件系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù) 據(jù)管理技術(shù)。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)形成相當(dāng)規(guī)模的理論 體系和應(yīng)用技術(shù)。本章介紹數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和發(fā)展歷史， 使同學(xué)們對(duì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概貌有所了解。 第一節(jié) 數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第二節(jié) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能 第三節(jié) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的用戶 第四節(jié) 數(shù)據(jù)抽象 第五節(jié) 數(shù)據(jù)模型 第六節(jié) 數(shù)據(jù)庫語言 第七節(jié) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第八節(jié) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展 a 第一章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 第一節(jié) 數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是本課程的基本概 念。在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模型之前，我們對(duì)它們作如下初步的描述： (DB)： 數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)是描述現(xiàn)實(shí)世界中各種 具體事物和抽象概念的可存儲(chǔ)并有明確意義的信息。數(shù)據(jù)能 夠?yàn)樘囟ńM織 (如企事業(yè)單位 )的多種應(yīng)用服務(wù)。 (DBMS)： 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是一個(gè)軟件系統(tǒng)，能對(duì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施有效管理， 包括存儲(chǔ)管理、安全性管理和完整性管理等。合法用戶利用 它提供的命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的定義和操作。 (DBS)： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的聯(lián)合系統(tǒng)。有時(shí) 候把應(yīng)用程序和有關(guān)人員也添加到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，形成一個(gè) 廣義的概念。 a1 1. 數(shù)據(jù)庫 (DB) 數(shù)據(jù)庫是相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。 例：課程安排數(shù)據(jù)庫實(shí)例 班級(jí) 人數(shù) 班主任 聯(lián)系電話 物 01 50 陳春 84130291 信 00 55 蘇夏 84133310 電 99 60 徐秋 84130780 課程名稱 教師編號(hào) 班級(jí) 時(shí)間 地點(diǎn) 量子力學(xué) 4409 物 01 412 1301 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 4410 信 00 434 1301 微波原理 4413 電 99 456 1301 student course teacher,student和 course 等文件組成了該數(shù)據(jù) 庫，存儲(chǔ)了教師、班 級(jí)和課程安排的信息。 為了定義這個(gè)數(shù)據(jù)庫， 要說明每個(gè)文件的記 錄結(jié)構(gòu)，即各個(gè)數(shù)據(jù) 元素的名稱、類型和 寬度等信息。文件之 間存在著數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。 例如，利用前兩個(gè)文 件，可得到第三個(gè)文 件中各門課程的教師 信息和班級(jí)信息。 a11 教師編號(hào) 姓名 所屬系 4409 周東 物理系 4410 林西 信息系 4413 趙南 電子系 teacher 2. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對(duì)數(shù)據(jù)庫實(shí)施有效管理的軟件系統(tǒng)。 它的主要功能是： (1)數(shù)據(jù)庫的定義 (2)數(shù)據(jù)庫的操縱 DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言 (DML)實(shí)現(xiàn)對(duì) 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的操作 (查詢和更新 )。 (3)數(shù)據(jù)庫的保護(hù) DBMS通過安全性控制和完整性控制實(shí) 現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的保護(hù)。安全性控制的目的是防止對(duì)數(shù)據(jù) 庫未經(jīng)授權(quán)的訪問和惡意攻擊。完整性一般是指語義 完整性和事務(wù)完整性。前者是指對(duì)數(shù)據(jù)的語義約束， 后者包括并發(fā)控制和系統(tǒng)恢復(fù)。 (4)數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)管理 (5)數(shù)據(jù)庫的維護(hù) (6)數(shù)據(jù)字典 (DD) 數(shù)據(jù)字典是一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫，存放數(shù)據(jù) 庫的描述信息和控制信息。 DBMS提供軟件環(huán)境，使用戶高效地進(jìn)行對(duì)信息的建立、 維護(hù)、存取和處理。 DBMS是用戶與數(shù)據(jù)庫的接口。應(yīng) 用程序一般要通過 DBMS才能訪問數(shù)據(jù)庫。 a12 DBS： 是指數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的復(fù)合系統(tǒng) . 有時(shí)候把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)廣義地定義為由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)庫管理員、應(yīng)用程序和用戶構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)。 a13 應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)庫操作 數(shù)據(jù)庫操作 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS)軟件 數(shù)據(jù) 字典 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù) 用戶 用戶 簡化的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)環(huán)境 應(yīng)用程序 用戶 數(shù)據(jù)文 件數(shù)據(jù) 操作系統(tǒng) 利用文件系統(tǒng)直 接編程管理數(shù)據(jù) 查詢 更新 文件結(jié)構(gòu) 完整約束 第一章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 第二節(jié) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能 文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是數(shù)據(jù)管理的兩種不同的機(jī)制。 后者是在前者的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 數(shù)據(jù)管理的這兩種機(jī)制具有本質(zhì)上的區(qū)別。 為了理解這種區(qū)別， 我們首先分別敘述它們的的特點(diǎn)，然后作綜合比較。 1. 數(shù)據(jù)管理的文件系統(tǒng)方法。 2 .數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方法。 3 .數(shù)據(jù)管理的兩種方法的比較。 a2 數(shù)據(jù)管理的文件系統(tǒng)方法 文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)用于管理輔存數(shù)據(jù)的子系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù) 的物理存儲(chǔ)和存取方法。在文件系統(tǒng)中，一個(gè)命名的數(shù)據(jù)集 合稱為文件。文件是操作系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的基本單位。 文件管理方式本質(zhì)上是把數(shù)據(jù)組織成文件形式存儲(chǔ)在磁盤上。 用戶通過編程，定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和輸入輸出格式。 應(yīng)用程序由于必須直接訪問所使用的數(shù)據(jù)文件，所以完全依 賴于數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。當(dāng)數(shù)據(jù)文件修改時(shí)，應(yīng)用程序也 必須作相應(yīng)修改。這導(dǎo)致了 這種管理數(shù)據(jù)的方法有以下缺點(diǎn)： (1)數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大。相同數(shù)據(jù)在不同的程序使用時(shí) 需要重復(fù)定義和重復(fù)存儲(chǔ)。 (2)數(shù)據(jù)不一致性。重復(fù)存儲(chǔ)導(dǎo)致重復(fù)更新，并且容易造成數(shù) 據(jù)不一致。 (3)數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。文件結(jié)構(gòu)的任何改變都需要修改應(yīng)用程序。 (4)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度低。 數(shù)據(jù)文件之間是孤立的，沒有反映客 觀世界事物之間的關(guān)聯(lián)。 a21 數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方法 由于文件管理系統(tǒng)的缺陷，人們?cè)诖嘶A(chǔ)上發(fā)展出了數(shù)據(jù)庫 管理系統(tǒng) (DBMS)。 DBMS在用戶應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件之間起 到了橋梁作用。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等元數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中， 它實(shí)現(xiàn)了程序和數(shù)據(jù)的互相獨(dú)立性，從而克服了文件系統(tǒng)的 上述缺點(diǎn)，并有以下的特點(diǎn)功能： (1) 信息完整功能通用 (2) 程序與數(shù)據(jù)獨(dú)立 (3) 數(shù)據(jù)抽象 (4) 支持?jǐn)?shù)據(jù)的不同視圖 (5) 控制數(shù)據(jù)冗余 (6) 支持?jǐn)?shù)據(jù)共享 (7) 限制非授權(quán)的存取 (8) 提供多種用戶界面 (9) 表示數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜聯(lián)系 (10)完整性約束 (11)數(shù)據(jù)恢復(fù) . A22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特點(diǎn)之一：信息完整和功能通用 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的通用性是由于抽象出所有文件的元數(shù)據(jù)并統(tǒng)一 存儲(chǔ)管理。所謂 元數(shù)據(jù) 是指數(shù)據(jù)庫的說明信息，包括數(shù)據(jù)庫 每個(gè)文件的結(jié)構(gòu)、每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的存儲(chǔ)格式和數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù) 的完整性約束等。元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在稱為 數(shù)據(jù)字典 的特殊文件中。 應(yīng)用程序如果要訪問數(shù)據(jù)庫，首先通過 DBMS從數(shù)據(jù)字典取 得有關(guān)的元數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些信息存取數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。 在文件系統(tǒng)中，文件的元數(shù)據(jù)分散在不同的應(yīng)用程序中，故 文件與能夠閱讀這些文件的應(yīng)用程序形成特定的關(guān)