【正文】 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 1 本章要求： 167。 1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 167。 4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 167。 2 數(shù)據(jù)模型 167。 3 DBS的結(jié)構(gòu) 本章內(nèi)容： 了解數(shù)據(jù)管理的發(fā)展過(guò)程 掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念和主要特點(diǎn) 掌握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成 掌握實(shí)體、記錄等有關(guān)概念和三種數(shù)據(jù)模型 請(qǐng)選擇內(nèi)容 返回 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 2 一、基本概念 數(shù)據(jù) ：描述事務(wù)的符號(hào)記錄?？捎梦淖?、圖形等多種形式表示，經(jīng)數(shù)字化處理后可存入計(jì)算機(jī)。 數(shù)據(jù)庫(kù)（ DB） ：按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)它定義數(shù)據(jù)對(duì)象。 數(shù)據(jù)操縱功能 ： DBMS提供 DML，用戶通過(guò)它實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢、插入、刪除和修改等操作。 167。 1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 3 數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理 ： DBMS對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、運(yùn) 行 和維護(hù)進(jìn)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(fù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能 ：數(shù)據(jù)庫(kù)初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)、重新組織及性能監(jiān)視與分析等。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（ DBS） ：計(jì)算機(jī)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的系統(tǒng)，包括 數(shù)據(jù)庫(kù) DB 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) DBMS 應(yīng)用系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 DBA和用戶 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)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(duì)數(shù)據(jù)收集、整理、組織、存儲(chǔ)、維護(hù)、檢索、傳送等 對(duì)象 操作 目標(biāo)：在妥當(dāng)?shù)臅r(shí)候以妥當(dāng)?shù)男问浇o妥當(dāng)?shù)娜颂峁┩桩?dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)處理 ：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、計(jì)算、提煉， 從而產(chǎn)生新的有效數(shù)據(jù)的過(guò)程 數(shù)據(jù) 信息 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 5 管理與處理的關(guān)系 ： 管理是處理的基礎(chǔ) 處理為管理服務(wù) 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(gè)問(wèn)題的兩個(gè)階段，故可以統(tǒng)一起來(lái)，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(kù)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(kù)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(kù)系統(tǒng) 7 人工管理階段（程序員管理階段） 特點(diǎn) ： ? 數(shù)據(jù)不保存 ? 程序員負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理的一切工作 ? 數(shù)據(jù)和程序一一對(duì)應(yīng)，沒(méi)有獨(dú)立性和共享性 數(shù)據(jù)和程序的關(guān)系： 應(yīng)用程序 1 數(shù)據(jù) 1 應(yīng)用程序 2 數(shù)據(jù) 2 應(yīng)用程序 n 數(shù)據(jù) n …… 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 8 又可分為兩個(gè)階段 （ 1） 60年代初期出現(xiàn)了初等的文件系統(tǒng) 主要特點(diǎn)： ? 組織方式 ：順序文件 ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ：物理結(jié)構(gòu) = 邏輯結(jié)構(gòu) ? 軟件功能 ：僅有簡(jiǎn)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(diǎn)： ? 組織方式 ：順序和隨機(jī)存取并用 ? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ：物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)有了簡(jiǎn)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(chǔ)外存設(shè)備，如磁盤(pán)、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(jī)實(shí)時(shí)處理等 文件系統(tǒng)階段 基 礎(chǔ) { 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 9 三個(gè)主要缺點(diǎn) ： ? 數(shù)據(jù)高度冗余 ：數(shù)據(jù)基本上還是面向應(yīng)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(jí)共享 ? 數(shù)據(jù)和程序缺乏獨(dú)立性 ：只有一定的物理獨(dú)立性， 完全沒(méi)有邏輯獨(dú)立性。 應(yīng)用程序 1 數(shù)據(jù) 1 應(yīng)用程序 2 數(shù)據(jù) 2 應(yīng)用程序 n 數(shù)據(jù) n …… …… 數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系： 存取方法 操作系統(tǒng)負(fù)責(zé) 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 10 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段 文件系統(tǒng)不能適應(yīng)大數(shù)據(jù)量、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的根本原因： 數(shù)據(jù)沒(méi)有集中管理 數(shù)據(jù)庫(kù)方法的基本出發(fā)點(diǎn)： 把數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、控制，共享使用 應(yīng)用程序 1 應(yīng)用程序 2 應(yīng)用程序 n …… 數(shù)據(jù)與程序的關(guān)系： DBMS 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 11 （ 1） 數(shù)據(jù)高度結(jié)構(gòu)化集成，面向全組織 （ 2） 數(shù)據(jù)共享性好?？蔀槎鄠€(gè)不同的用戶共同使用 （ 3） 數(shù)據(jù)冗余少，易擴(kuò)充 （ 4） 數(shù)據(jù)和程序的獨(dú)立性高 物理獨(dú)立性 : 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)變，邏輯結(jié)構(gòu)可以不變，從 而應(yīng)用程序也不必改變。 邏輯獨(dú)立性 : 總體邏輯結(jié)構(gòu)變，局部邏輯結(jié)構(gòu)可以 不變，從而應(yīng)用程序也不必改變。 好處：簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的編寫(xiě)和維護(hù) （ 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(diào)控制 故障恢復(fù)： 發(fā)生故障時(shí)，將數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到正確狀態(tài) 主 要 優(yōu) 點(diǎn) 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 12 各個(gè)階段的比較 ： 從四個(gè)方面 人工管理 文件系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 誰(shuí)管理數(shù)據(jù) 面向誰(shuí) 共享性 數(shù)據(jù)獨(dú)立性 程序員 特定應(yīng)用 不能 沒(méi)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(dú)立性 較高的獨(dú)立性 文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別 ： 內(nèi)部 ：數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，有聯(lián)系的 文件系統(tǒng)的各記錄無(wú)聯(lián)系 外部 ：數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)系統(tǒng) 13 167。 2 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)處理的抽象過(guò)程（涉及三個(gè)領(lǐng)域） ? ? 建立概念模型 建立數(shù)據(jù)模型 （便于用戶和 DB設(shè)計(jì)人員交流） （便于機(jī)器實(shí)現(xiàn)） 一、概念模型 (信息模型） 把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀對(duì)象抽象成的某種信息結(jié)構(gòu)，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。 ? 獨(dú)立于具體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ?獨(dú)立于具體的 DBMS支持的數(shù)據(jù)模型 現(xiàn)實(shí)世界 ===? 信息世界 抽象 =====? 機(jī)器世界（數(shù)據(jù)世界） 轉(zhuǎn)換 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 14 實(shí)體 ：客觀存在并可相互區(qū)分的事物。 實(shí)體集 ：性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合。 屬性 ： 實(shí)體具有的某一特性。 實(shí)體標(biāo)識(shí)符 ：能將一個(gè)實(shí)體與其它實(shí)體區(qū)分開(kāi)來(lái)的一個(gè) 或一組屬性 。 信 息 世 界 記錄 ?? 實(shí)體 （抽象表示） 文件 ?? 實(shí)體集 字段或數(shù)據(jù)項(xiàng) ?? 屬性 關(guān)鍵字 ?? 實(shí)體標(biāo)識(shí)符。唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)記錄 。 又稱 碼 、 鍵 。 數(shù) 據(jù) 世 界 實(shí)體與記錄 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 15 型與值 在 DBS中，每一個(gè)對(duì)象廣義上講都有型與值之分： 型 是對(duì)象的結(jié)構(gòu)或特性描述， 值 是一個(gè)具體的對(duì)象實(shí)例。 類似于程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中 數(shù)據(jù)類型 與 數(shù)據(jù)值 的概念。 （ 1） 實(shí)體型：對(duì)實(shí)體固有特性或結(jié)構(gòu)的描述。 用實(shí)體名及其屬性名集合來(lái)抽象和刻畫(huà)。 如 汽車（車牌號(hào)，車型，車主） 實(shí)體值：實(shí)體型的一個(gè)實(shí)例，即一個(gè)具體的實(shí)體。 如 （豫 A00001，豐田，張三） （ 2） 記錄型：記錄格式。 記錄值：一個(gè)具體的記錄。 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 16 如： 車牌號(hào) 名稱 車主 豫 A00001 豐田 張三 （ 3）幾點(diǎn)說(shuō)明 ? 區(qū)分型與值的實(shí)質(zhì) ? DBS中討論的重點(diǎn)是型 ? 通常只說(shuō)實(shí)體、記錄，含義根據(jù)上下文自明 實(shí)體間的聯(lián)系 ? 實(shí)體內(nèi)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(nèi)部數(shù)據(jù)項(xiàng)間的聯(lián)系 ? 實(shí)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(kù)系統(tǒng) 17 （ 1） 1對(duì) 1聯(lián)系（ 1 ： 1）： 兩個(gè)實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體至多和另一個(gè)實(shí)體集中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系。 如 國(guó)家 —— 部長(zhǎng) 學(xué)員隊(duì) —— 學(xué)員 （ 2） 1對(duì)多聯(lián)系（ 1 ： n）： 若實(shí)體集 A中的每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集 B中 0個(gè)或多個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，而 B中每個(gè)實(shí)體至多與 A中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，則稱從 A到 B為 1對(duì)多的聯(lián)系。 如 國(guó)家 —— 總統(tǒng) 學(xué)員隊(duì) —— 隊(duì)長(zhǎng) 實(shí)體之間的聯(lián)系可歸結(jié)為三類： （ 3） 多對(duì)多聯(lián)系（ m ： n）： 兩個(gè)實(shí)體集中的每一個(gè)實(shí)體都和另一個(gè)實(shí)體集中 0個(gè)或多個(gè)實(shí)體有聯(lián)系 。 如 學(xué)員 —— 課程 第一章 緒 論 2022/8/22 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 18 DBS的核心問(wèn)題之一： 如何表示和處理實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系 。 概念模型的表示方法之一： 實(shí)體 —聯(lián)系方法 （ EntityRelationship Approach） 用 E— R圖（ EntityRelationship Diagram）描述： ? 實(shí)體型：用長(zhǎng)方形表示 聯(lián)系 ：用菱形表示 屬性 ：用橢圓形表示 ? 框內(nèi)寫(xiě)上相應(yīng)的名稱 ? 用無(wú)向邊連接： 實(shí)體與其屬性 聯(lián)系與其屬性 聯(lián)系與有關(guān)實(shí)體， 并標(biāo)上聯(lián)系類型 實(shí)體名 聯(lián)系名 實(shí)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(kù)系統(tǒng) 19 說(shuō)明： ? 聯(lián)