【正文】 60年代后期以來， 計算機用于管理數(shù)據(jù)的規(guī)模更為龐大，應用越來越廣泛，數(shù)據(jù)量也急劇增長。同時，相同數(shù)據(jù)的重復存儲、各自管理，可能 造成數(shù)據(jù)的不一致性 ，給數(shù)據(jù)維護帶來困難。 文件系統(tǒng)把數(shù)據(jù)組織成內(nèi)部有一定結(jié)構(gòu)的記錄，并以文件的形式存儲在存儲設(shè)備上，這樣，程序只與存儲設(shè)備上的文件打交道， 不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理存儲 （存儲位置、結(jié)構(gòu)等），而由 文件系統(tǒng)提供的存取方法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取，從而實現(xiàn)按文件名訪問，按記錄進行存取的管理技術(shù)。這時的計算機除了科學計算外，還被用來進行大量的數(shù)據(jù)處理。 （ 4） 程序與數(shù)據(jù)不具有獨立性。 （ 3） 數(shù)據(jù)不共享，冗余度大。 下頁展開 （ 1） 不保存數(shù)據(jù)。通過本章的學習，主要掌握 數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)模型及其三要素等知識，了解數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展、常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新發(fā)展，重點掌握概念模型、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式和二級映像功能 ，為后面的學習打下基礎(chǔ)。 ?計算機誕生之初主要用于科學計算，隨著 軟、硬件技術(shù) 的發(fā)展，具有了數(shù)據(jù)處理能力 ?數(shù)據(jù)處理的中心問題是 數(shù)據(jù)管理 ?數(shù)據(jù)庫技術(shù) 是應數(shù)據(jù)管理的任務而產(chǎn)生的，主要研究如何存儲、使用和管理數(shù)據(jù) ?數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷 三個階段 ： 手工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 數(shù)據(jù)管理 是指對數(shù)據(jù)進行收集、組織、編碼、存儲、檢索和維護等活動 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的演變 手工管理階段 文件系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 數(shù)據(jù)不保存，不共享，無獨立性， 無專用軟件管理數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)以文件形式長期保存，由文件系統(tǒng)管理 數(shù)據(jù) ，程序與數(shù)據(jù)間 有一定獨立性 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 ，共享性高、冗余度低 ， 獨立性高 ，有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能 DBMS 數(shù)據(jù)的安全性控制 數(shù)據(jù)的完整性控制 并發(fā)控制 數(shù)據(jù)恢復 ?簡介 ： ?特點 ： ? 數(shù)據(jù)不保存 ? 應用程序管理數(shù)據(jù) ? 數(shù)據(jù) 不共享，冗余度大 ? 數(shù)據(jù) 不具有獨立性 20世紀 50年代中期以前 ，計算機硬件存儲設(shè)備主要有磁帶、卡片、紙帶等，還沒有磁盤等直接存取的存儲設(shè)備；軟件也處于初級階段，沒有操作系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)的工具。 計算機主要用于科學計算，不要求將數(shù)據(jù)長期保存，只是在每次計算時，將數(shù)據(jù)和程序輸入計算機內(nèi)存中，然后進行計算，最后將計算結(jié)果輸出。 每個程序都有自己的一組數(shù)據(jù)，程序與數(shù)據(jù)融為一體，相互依賴。 程序依賴于數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的類型、格式或輸入 /輸出方式等邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，必須對應用程序做相應的修改，因而，數(shù)據(jù)與程序不具有獨立性，這也進一步增加了程序員的工作量。 下頁展開 （ 1）數(shù)據(jù)可以長期保存。 （ 3）數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大。 （ 4） 數(shù)據(jù)獨立性差。在計算機軟、硬件方面，已有了大容量的磁盤，硬件價格下降、軟件價格上升；在處理方式上， 聯(lián)機實時和分布式處理 的應用更多。 （ 2） 1969年，美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言協(xié)會 CODASYL（ Conference on Data System Language）下屬的數(shù)據(jù)庫任務組 DBTG（ DataBase Task Group）發(fā)表了一系列研究數(shù)據(jù)庫方法的DBTG報告 ，提出了 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是 面向所有用戶 的數(shù)據(jù)需求組織的，可以共享。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 ?數(shù)據(jù)獨立性高（邏輯獨立性、物理獨立性） 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)獨立性一般分為數(shù)據(jù)的邏輯獨立性和物理獨立性。 改變數(shù)據(jù)庫中的存儲結(jié)構(gòu)時，不影響邏輯結(jié)構(gòu)，只要不改變邏輯結(jié)構(gòu)，就不影響應用程序 。 （ 2）數(shù)據(jù)的完整性（ Integrity）控制。 ◆正確性：指數(shù)據(jù)的合法性。 ◆相容性：指表示同一事實的兩個數(shù)據(jù)應相同，不一致就是不相容。 ?并發(fā)控制（ Concurrency Control） ?數(shù)據(jù)庫恢復（ Recovery） 并發(fā)控制是指多個用戶同時存取或修改數(shù)據(jù)庫時，避免因發(fā)生相互干擾而提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)庫受到破壞的各種技術(shù)。 2022/3/13 20 數(shù)據(jù)管理技術(shù) 3個階段的比較 階段 要素 手工管理階段 文件系統(tǒng)管理階段 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段 時間 20 世紀 50 年代中期 20 世紀 50 年代后期～ 20 世紀 60 年代中期 20 世紀 60 年代后期至今 應用背景 科學計算 科學計算、管理 大規(guī)模管理 硬件背景 無直接存取的存儲設(shè)備 磁盤、磁鼓 大容量磁盤 軟件背景 沒有操作系統(tǒng) 有操作系統(tǒng)（文件系統(tǒng)） 有 DBMS 處理方式 批處理 批處理、聯(lián)機實時處理 批處理、聯(lián)機實時處理、分布處理 數(shù)據(jù) 保存方式 數(shù)據(jù)不保存 以文件的形式長期保存，但無結(jié)構(gòu) 以數(shù)據(jù)庫形式保存，有結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)管理 考慮安排數(shù)據(jù)的物理存儲位置 與數(shù)據(jù)文件名打交道 對所有數(shù)據(jù)實行統(tǒng)一、集中、獨立的管理 數(shù)據(jù)與程序 數(shù)據(jù)面向程序 數(shù)據(jù)與程序脫離 數(shù)據(jù)與程序脫離，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享 數(shù)據(jù)的管理者 用戶 文件系統(tǒng) DBMS 數(shù)據(jù)面向的對象 某一應用程序 某一應用程序 現(xiàn)實世界 數(shù)據(jù)的共享程度 無共享 共享性差 共享性高 數(shù)據(jù)的冗余度 冗余度極大 冗余度大 冗 余度小 數(shù)據(jù)的獨立性 不獨立，完全依賴于程序 獨立性差 具有高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性 數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化 無結(jié)構(gòu) 記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)，整體無結(jié)構(gòu) 整體結(jié)構(gòu)化，用數(shù)據(jù)模型描述 數(shù)據(jù)的控制能力 應用程序控制 應用程序控制 由 DBMS 提供數(shù)據(jù)的安全性、完整性、并發(fā)控制和恢復能力 2022/3/13 21 數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（ DBS）是引入了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的 計算機系統(tǒng) 。 （ 3）數(shù)據(jù)集合是有結(jié)構(gòu)的，這一點也是和文件系統(tǒng) 相比最大的特點之一。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的相關(guān)概念及組成 多臺機子 2022/3/13 22 （ 1）數(shù)據(jù)定義功能 ； （ 2）數(shù)據(jù)操縱 ； （ 3）數(shù)據(jù)庫運行管理功能 ； （ 4）數(shù)據(jù)組織、存儲和管理功能 ； （ 5）數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能 ； （ 6）通信功能。 (3)數(shù)據(jù)庫的運行進行管理是 DBMS的核心功能。重組功能是指 DBMS提供重組程序來重新 整理 零亂的數(shù)據(jù)庫，以便回收已刪除數(shù)據(jù)所占用的存儲空間，并把記錄從溢出區(qū)移到主數(shù)據(jù)區(qū)的自由空間中；重構(gòu)功能是指 DBMS提供重構(gòu)程序來改善數(shù)據(jù)庫的性能 DBMS需要提供與其他軟件系統(tǒng)進行通信的功能 。 (3)數(shù)據(jù)庫運行控制程序 DBMS提供了一些系統(tǒng)運行控制程序，負責在運行過程中實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的控制與管理，主要包括系統(tǒng)總控、安全性控制、完整性檢查、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)存取和更新及通信控制程序等。 （ 6）對得到的結(jié)果進行必要的處理，如格式轉(zhuǎn)換等。設(shè)計數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)時，不需要自己編寫，但必須了解中間驅(qū)動的運作原理和使用方法。 不同的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)由于其業(yè)務要求和運行環(huán)境不同，用于存取和管理數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的應用程序也不同 ，這是終端用戶使用數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)必不可少的操作界面。 模型 ：現(xiàn)實世界特征的 模擬 和抽象 數(shù)據(jù)模型是指現(xiàn)實世界事物和信息的模擬及抽象，是 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ) ，應滿足 3方面的要求：一是能比較真實地模擬現(xiàn)實世界；二是容易理解；三是便于在計算機上實現(xiàn)。 現(xiàn)實世界 信息世界（ 概念模型 ） 計算機世界（ D B M S 支持的數(shù)據(jù)模型 ）分析 、 抽象 轉(zhuǎn)換 從圖可以看出，數(shù)據(jù)處理中， 數(shù)據(jù)加工經(jīng)歷了現(xiàn)實世界、信息世界和計算機世界 3個不同世界的兩級抽象和轉(zhuǎn)換。 ER圖的基本成分有 ： ①實體型： 矩形，矩形框內(nèi)寫明實體名。 （ 1）記錄（ Record） （ 2）字段（ Field）或數(shù)據(jù)項 （ 3）文件（ File） （ 4）關(guān)鍵字（ Key Word） ? 字段 （ Field） ? 記錄 ? 文件 ? 關(guān)鍵字 如學生學號 2022/3/13 43 三個世界各術(shù)語的對應關(guān)系 現(xiàn) 實 世 界 信 息 世 界 計算機世界 事物 實體集 文件 實體 記錄 特性 屬性 數(shù)據(jù)項 唯一特征 碼 關(guān)鍵字 在計算機世界中，信息模型抽象為數(shù)據(jù)模型，實體型內(nèi)部的聯(lián)系抽象為同一記錄內(nèi)部各字段間的聯(lián)系，實體型之間的聯(lián)系抽象為記錄與記錄之間的聯(lián)系 2022/3/13 數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域最常用的數(shù)據(jù)模型主要有 3種 專業(yè)編號 專業(yè)名稱 教研室編號 教研室名稱 班級編號 班級名稱 教師編號 姓名 性別 學生編號 姓名 性別 專業(yè) 教研室 教師 班級 學生 高校中專業(yè)的組織機構(gòu)層次關(guān)系 常用的模型 1． 層次模型 層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 無雙親，根節(jié) 點 ?根以外的其他結(jié)點有且僅 有一個雙親結(jié)點； ?父子結(jié)點之間的聯(lián)系是一 對多（ 1:n）的聯(lián)系 。 ?樹 》 森林 （ 1）執(zhí)行插入操作時，不能插入無雙親的子結(jié)點。 （ 3）執(zhí)行更新操作時，應更新所有相應的記錄，以保證數(shù)據(jù)的一致性。 網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀模型的特點： ?有一個以上的結(jié)點沒有雙親結(jié)點。 ? 刪除數(shù)據(jù)時，允許只刪除雙親結(jié)點值。 ? 關(guān)系模型把對數(shù)據(jù)的存取路徑隱蔽起來，用戶只要指出“干什么”，而不必詳細說明“怎么干”，從而大大地提高了數(shù)據(jù)的