【正文】 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 1 本章要求： 167。 1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 167。 4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 167。 2 數(shù)據(jù)模型 167。 3 DBS的結構 本章內容： 了解數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過程 掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念和主要特點 掌握數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 掌握實體、記錄等有關概念和三種數(shù)據(jù)模型 請選擇內容 返回 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 2 一、基本概念 數(shù)據(jù) ：描述事務的符號記錄。可用文字、圖形等多種形式表示，經(jīng)數(shù)字化處理后可存入計算機。 數(shù)據(jù)庫（ DB） ：按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲在計算機內的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ DBMS） ：位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。主要功能包括： 數(shù)據(jù)定義功能 ： DBMS提供 DDL，用戶通過它定義數(shù)據(jù)對象。 數(shù)據(jù)操縱功能 ： DBMS提供 DML，用戶通過它實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的查詢、插入、刪除和修改等操作。 167。 1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 3 數(shù)據(jù)庫的運行管理 ： DBMS對數(shù)據(jù)庫的建立、運 行 和維護進行統(tǒng)一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制及故障恢復。 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能 ：數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉換，數(shù)據(jù)庫的轉儲、恢復、重新組織及性能監(jiān)視與分析等。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ DBS） ：計算機中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，包括 數(shù)據(jù)庫 DB 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) DBMS 應用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫管理員 DBA和用戶 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 4 二、數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)管理 ： 對數(shù)據(jù)收集、整理、組織、存儲、維護、檢索、傳送等 對象 操作 目標：在妥當?shù)臅r候以妥當?shù)男问浇o妥當?shù)娜颂峁┩桩數(shù)臄?shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)處理 ：對數(shù)據(jù)進行加工、計算、提煉， 從而產(chǎn)生新的有效數(shù)據(jù)的過程 數(shù)據(jù) 信息 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 5 管理與處理的關系 ： 管理是處理的基礎 處理為管理服務 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理 …… 源數(shù)據(jù) 新數(shù)據(jù) 新數(shù)據(jù) 管理和處理又可看成一個問題的兩個階段，故可以統(tǒng)一起來，其中心是管理 數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)管理 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 6 三、數(shù)據(jù)管理的發(fā)展階段 ? 人工管理階段（ 50年代中期以前） ? 文件系統(tǒng)階段（ 50年代中期至 60年代后期） ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（ 60年代后期以后） 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 7 人工管理階段（程序員管理階段） 特點 ： ? 數(shù)據(jù)不保存 ? 程序員負責數(shù)據(jù)管理的一切工作 ? 數(shù)據(jù)和程序一一對應，沒有獨立性和共享性 數(shù)據(jù)和程序的關系： 應用程序 1 數(shù)據(jù) 1 應用程序 2 數(shù)據(jù) 2 應用程序 n 數(shù)據(jù) n …… 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 8 又可分為兩個階段 （ 1） 60年代初期出現(xiàn)了初等的文件系統(tǒng) 主要特點： ? 組織方式 ：順序文件 ? 數(shù)據(jù)結構 ：物理結構 = 邏輯結構 ? 軟件功能 ：僅有簡單 I/O操作 （ 2 ） 60年代中期出現(xiàn)了成熟的文件系統(tǒng) 主要特點： ? 組織方式 ：順序和隨機存取并用 ? 數(shù)據(jù)結構 ：物理結構和邏輯結構有了簡單的變換 ? 軟件功能 ：軟件系統(tǒng)提供了存取方法 硬件 ：有了大容量直接存儲外存設備，如磁盤、磁鼓等 軟件 ：有了專門的數(shù)據(jù)管理軟件 文件系統(tǒng) 處理方式 ：有批處理、聯(lián)機實時處理等 文件系統(tǒng)階段 基 礎 { 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 9 三個主要缺點 ： ? 數(shù)據(jù)高度冗余 ：數(shù)據(jù)基本上還是面向應用或特定用戶的。 ? 數(shù)據(jù)共享困難 ：文件基本上是私有的，只能提供很弱的文 件級共享 ? 數(shù)據(jù)和程序缺乏獨立性 ：只有一定的物理獨立性， 完全沒有邏輯獨立性。 應用程序 1 數(shù)據(jù) 1 應用程序 2 數(shù)據(jù) 2 應用程序 n 數(shù)據(jù) n …… …… 數(shù)據(jù)與程序的關系： 存取方法 操作系統(tǒng)負責 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 10 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 文件系統(tǒng)不能適應大數(shù)據(jù)量、多應用共享數(shù)據(jù)的根本原因： 數(shù)據(jù)沒有集中管理 數(shù)據(jù)庫方法的基本出發(fā)點： 把數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、控制，共享使用 應用程序 1 應用程序 2 應用程序 n …… 數(shù)據(jù)與程序的關系： DBMS 數(shù) 據(jù) 庫 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 11 （ 1） 數(shù)據(jù)高度結構化集成，面向全組織 （ 2） 數(shù)據(jù)共享性好?？蔀槎鄠€不同的用戶共同使用 （ 3） 數(shù)據(jù)冗余少，易擴充 （ 4） 數(shù)據(jù)和程序的獨立性高 物理獨立性 : 存儲結構變，邏輯結構可以不變，從 而應用程序也不必改變。 邏輯獨立性 : 總體邏輯結構變，局部邏輯結構可以 不變，從而應用程序也不必改變。 好處：簡化應用程序的編寫和維護 （ 5）數(shù)據(jù)控制統(tǒng)一 安全性控制 ：防止泄密和破壞 完整性控制 ：正確、有效、相容 并發(fā)控制 ： 多用戶并發(fā)操作的協(xié)調控制 故障恢復： 發(fā)生故障時，將數(shù)據(jù)庫恢復到正確狀態(tài) 主 要 優(yōu) 點 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 12 各個階段的比較 ： 從四個方面 人工管理 文件系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 誰管理數(shù)據(jù) 面向誰 共享性 數(shù)據(jù)獨立性 程序員 特定應用 不能 沒有 操作系統(tǒng)提供存取方法 系統(tǒng)集中管理 基本上是特定用戶 共享很弱 面向系統(tǒng) 充分共享 一定的物理獨立性 較高的獨立性 文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的本質區(qū)別 ： 內部 ：數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是結構化的，有聯(lián)系的 文件系統(tǒng)的各記錄無聯(lián)系 外部 ：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是共享的 文件系統(tǒng)基本上是面向特定用戶的 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 13 167。 2 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)處理的抽象過程（涉及三個領域） ? ? 建立概念模型 建立數(shù)據(jù)模型 （便于用戶和 DB設計人員交流） （便于機器實現(xiàn)） 一、概念模型 (信息模型） 把現(xiàn)實世界中的客觀對象抽象成的某種信息結構，主要用于數(shù)據(jù)庫設計。 ? 獨立于具體的計算機系統(tǒng) ?獨立于具體的 DBMS支持的數(shù)據(jù)模型 現(xiàn)實世界 ===? 信息世界 抽象 =====? 機器世界（數(shù)據(jù)世界） 轉換 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 14 實體 ：客觀存在并可相互區(qū)分的事物。 實體集 ：性質相同的同類實體的集合。 屬性 ： 實體具有的某一特性。 實體標識符 ：能將一個實體與其它實體區(qū)分開來的一個 或一組屬性 。 信 息 世 界 記錄 ?? 實體 （抽象表示） 文件 ?? 實體集 字段或數(shù)據(jù)項 ?? 屬性 關鍵字 ?? 實體標識符。唯一地標識一個記錄 。 又稱 碼 、 鍵 。 數(shù) 據(jù) 世 界 實體與記錄 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 15 型與值 在 DBS中，每一個對象廣義上講都有型與值之分： 型 是對象的結構或特性描述， 值 是一個具體的對象實例。 類似于程序設計語言中 數(shù)據(jù)類型 與 數(shù)據(jù)值 的概念。 （ 1） 實體型：對實體固有特性或結構的描述。 用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫。 如 汽車（車牌號，車型，車主） 實體值：實體型的一個實例，即一個具體的實體。 如 （豫 A00001，豐田，張三） （ 2） 記錄型：記錄格式。 記錄值：一個具體的記錄。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 16 如： 車牌號 名稱 車主 豫 A00001 豐田 張三 （ 3）幾點說明 ? 區(qū)分型與值的實質 ? DBS中討論的重點是型 ? 通常只說實體、記錄，含義根據(jù)上下文自明 實體間的聯(lián)系 ? 實體內部的聯(lián)系 （屬性間的聯(lián)系）： 反映在數(shù)據(jù)上就是記錄內部數(shù)據(jù)項間的聯(lián)系 ? 實體之間的聯(lián)系 ： 反映在數(shù)據(jù)上就是記錄之間的聯(lián)系 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 17 （ 1） 1對 1聯(lián)系（ 1 ： 1）： 兩個實體集中的每一個實體至多和另一個實體集中的一個實體有聯(lián)系。 如 國家 —— 部長 學員隊 —— 學員 （ 2） 1對多聯(lián)系（ 1 ： n）： 若實體集 A中的每個實體與實體集 B中 0個或多個實體有聯(lián)系，而 B中每個實體至多與 A中的一個實體有聯(lián)系，則稱從 A到 B為 1對多的聯(lián)系。 如 國家 —— 總統(tǒng) 學員隊 —— 隊長 實體之間的聯(lián)系可歸結為三類： （ 3） 多對多聯(lián)系（ m ： n）： 兩個實體集中的每一個實體都和另一個實體集中 0個或多個實體有聯(lián)系 。 如 學員 —— 課程 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 18 DBS的核心問題之一： 如何表示和處理實體及實體間的聯(lián)系 。 概念模型的表示方法之一： 實體 —聯(lián)系方法 （ EntityRelationship Approach） 用 E— R圖（ EntityRelationship Diagram）描述： ? 實體型：用長方形表示 聯(lián)系 ：用菱形表示 屬性 ：用橢圓形表示 ? 框內寫上相應的名稱 ? 用無向邊連接： 實體與其屬性 聯(lián)系與其屬性 聯(lián)系與有關實體， 并標上聯(lián)系類型 實體名 聯(lián)系名 實體名 屬性名 屬性名 屬性名 1 n 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 19 說明： ? 聯(lián)