第1章补充.ppt
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1、数数 据据 库库 原原 理理及及 应应 用用为什么要学习数据库?为什么要学习数据库?数据库技术数据库技术产生于六十年代末,是数据管理的产生于六十年代末,是数据管理的最新技术,是计算机科学的重要分支最新技术,是计算机科学的重要分支数据库技术数据库技术是信息系统的核心和基础,它的出是信息系统的核心和基础,它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志标志学习目的学习目的掌握数据库系统的掌握数据库系
2、统的基本概念基本概念理解数据库技术的理解数据库技术的原理和技术原理和技术掌握数据库系统的掌握数据库系统的设计和开发方法设计和开发方法了解数据库技术的了解数据库技术的发展方向发展方向学习方式学习方式 听课听课 (启发式)(启发式)读书读书 (预习、复习)(预习、复习)练习练习 (作业、测验)(作业、测验)数据库概论数据库概论引言引言1963年,美国年,美国Honeywell公司的公司的IDS(Integrated Data Store)系统投入运行,揭开了数据库技术的序幕。系统投入运行,揭开了数据库技术的序幕。20世纪世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代,年代是数据库蓬勃发展的年代,网状系统网状系
3、统和和层次层次系统系统占据了整个数据库商用市场,而关系系统仅处于实验占据了整个数据库商用市场,而关系系统仅处于实验阶段。阶段。20世纪世纪80年代,年代,关系系统关系系统由于使用简便以及硬件性能的改由于使用简便以及硬件性能的改善,逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。善,逐步代替网状系统和层次系统占领了市场。20世纪世纪90年代,年代,关系数据库关系数据库已成为数据库技术的主流。已成为数据库技术的主流。进入进入21世纪以后,无论是市场的需求还是技术条件的成熟,世纪以后,无论是市场的需求还是技术条件的成熟,对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普及已成定局对象数据库技术、网络数据库技术的推广和普
4、及已成定局。第第1章章 数据库系统基础知识数据库系统基础知识本章学习目标:掌握数据库系统基本概念,了解数据库系统的产生与发展状况,了解数据模型,熟练了解关系数据模型.重点:关系数据库的基本概念与基本运算难点:三种数据模型的区别问题问题什么是数据?什么是信息?数据和信息有什么什么是数据?什么是信息?数据和信息有什么区别和联系?区别和联系?请举出数据的例子。请举出数据的例子。什么是数据处理?包括哪些活动?什么是数据处理?包括哪些活动?数据管理包括哪些工作?数据管理包括哪些工作?数据处理是与数据管理的关系是什么?数据处理是与数据管理的关系是什么?1.1 1.1 数据管理技术的发展数据管理技术的发展1
5、.1.11.1.1数据与数据处理数据与数据处理 信息信息:是对客观世界的抽象描述。是对客观世界的抽象描述。数据:数据是用于记录客观事物属性的物理符号。数据:数据是用于记录客观事物属性的物理符号。我是我是数据库原理数据库原理课程的任课老师,有课程的任课老师,有67名学名学生选修这门课程;生选修这门课程;软件工程软件工程课程的任课老师是张课程的任课老师是张老师,有老师,有57名学生选修这门课程;名学生选修这门课程;互联网体系结构互联网体系结构课程的任课老师是李老师,有课程的任课老师是李老师,有60名学生选修这门课名学生选修这门课程;程;课程名称课程名称任课教师任课教师选课人数选课人数数据库原理花老
6、师67软件工程张老师57互联网体系结构李老师60课程信息表课程信息表数据举例数数据据的的含含义义称称为为数数据据的的语语义义,数数据据与与其其语语义义是是不不可可分分的。的。例如 93是一个数据语义1:学生某门课的成绩语义2:某人的体重语义3:计算机系2003级学生人数语义4:请同学给出。数据举例数据举例学生档案中的学生记录学生档案中的学生记录(李明,男,(李明,男,197205,江苏南京市,计算机系,江苏南京市,计算机系,1990)语义:学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间解释:李明是个大学生,1972年5月出生,江苏南京市人,1990年考入计算机系请给出另一个解释和语义请给出
7、另一个解释和语义数据数据(Data)是数据库中存储的基本对象是数据库中存储的基本对象数据的定义数据的定义描述事物的描述事物的符号记录符号记录数据的种类数据的种类文字、图形、图像、声音文字、图形、图像、声音数据通常分为数据通常分为文本形式数据文本形式数据与与多媒体数据多媒体数据:文本形式文本形式的数据是数据的最基本的形式,由数字、的数据是数据的最基本的形式,由数字、字母、文字和其他特殊字符组成。字母、文字和其他特殊字符组成。文本形式的数据有两种基本形式:一种是可以参文本形式的数据有两种基本形式:一种是可以参与数值运算的数值型数据;另一种是由字符组成、不与数值运算的数值型数据;另一种是由字符组成、
8、不能参与数值运算的字符型数据。能参与数值运算的字符型数据。多媒体数据多媒体数据是通过各种输入设备输入到计算机中是通过各种输入设备输入到计算机中以二进制形式存储在磁介质、光介质和半导体存储器以二进制形式存储在磁介质、光介质和半导体存储器里的图形、图像、动画、影像、声音等数据里的图形、图像、动画、影像、声音等数据。信信息息:信信息息是是关关于于现现实实世世界界事事物物的的存存在在方方式式或或运运动动状状态态的的反反映映的的综综合合,具具体体说说是是一一种种被被加工为特定形式的数据。加工为特定形式的数据。数据:数据:数据是用来记录信息的可识别的符号,数据是用来记录信息的可识别的符号,是信息的具体表现
9、形式。是信息的具体表现形式。定义定义信息和数据的区别:信息和数据的区别:1.1.信息信息是抽象的、是抽象的、观观念性的,念性的,数据数据是具体的、物理性是具体的、物理性的。的。2.2.信息信息的形式的形式单一,而单一,而数据数据的形式可以多种多的形式可以多种多样样。3.3.数据是信息的具体表示形式。数据是信息的具体表示形式。数据不数据不仅仅仅仅指数字、字母、文字和其他特殊字符指数字、字母、文字和其他特殊字符组组成的文本形式的数据,而且成的文本形式的数据,而且还还包括包括图图形、形、图图像、像、动动画、影像、声音(包括画、影像、声音(包括语语音、音音、音乐乐)等多媒体数据。)等多媒体数据。数据处
10、理数据处理是将数据转换成信息的过程,包括是将数据转换成信息的过程,包括对数对数据的收集、存储、加工、分类、排序、检索、传播等据的收集、存储、加工、分类、排序、检索、传播等一系列活动。一系列活动。其目的其目的是从大量的原始数据中抽取和推是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息,作为决策的依据。导出有价值的信息,作为决策的依据。信息、数据与数据处理的关系可用下式简单表示:信息、数据与数据处理的关系可用下式简单表示:信息信息 =数据数据 +数据处理数据处理 数据是原料(输入),信息是产出(输出),数据是原料(输入),信息是产出(输出),“信息处理信息处理”则是为了产生信息而处理数据。则是为了产生
11、信息而处理数据。2 数据处理数据处理数据库的由来和发展数据库的由来和发展磁盘容量的发展变化磁盘容量的发展变化 存储器的发展为数据库技术的发展提供了良好的物资基础。存储器的发展为数据库技术的发展提供了良好的物资基础。那么,数据管理技术的发展经历了哪些阶段呢?那么,数据管理技术的发展经历了哪些阶段呢?时间时间(年)(年)1956195619651965197119711978197819811981198519851995199520032003容量容量(MBMB轴轴)5 530301001006006001200120050005000100001000018000180000 0数据库管理技术
12、的发展阶段数据库管理技术的发展阶段数据管理技术的发展过程数据管理技术的发展过程人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)文件系统阶段文件系统阶段(50年代末年代末-60年代中年代中)数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末年代末-80年代年代)高高级级数数据据库库阶阶段段(标标志志:80年年代代的的分分布布式式数数据据库库、90年年代的对象数据库和代的对象数据库和21世纪初的网络数据库)世纪初的网络数据库)1.1.2 1.1.2 1.1.2 1.1.2 数据管理技术数据管理技术数据管理技术数据管理技术大致可分为大致可分为3个阶段:个阶段:1人工管理阶段人工管理阶段 时间:时
13、间:20世纪世纪50年代中期以前年代中期以前 应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据组数据组1 1数据组数据组2 2数据组数据组n n(3)特点:)特点:数据不保存数据不保存 应用程序管理数据应用程序管理数据 应用程序承担设计数据的逻辑结构和物理应用程序承担设计数据的逻辑结构和物理结构任务。结构任务。数据不能共享数据不能共享 一组数据只能对应一个程序。一组数据只能对应一个程序。数据不具有独立性数据不具有独立性 数据的逻辑或物理结构改变,应用程序随数据的逻辑或物理结构改变,应用程序随之改变。之改变。2文件系统阶段文件系统阶段 时间:时间:20世纪世纪50年代后期至
14、年代后期至60年代。年代。特点特点:数据以文件形式长期保存;数据以文件形式长期保存;数据与程序数据与程序有一定的独立性有一定的独立性。缺点缺点:数据冗余度大数据冗余度大;数据独立性差;数据独立性差;缺乏缺乏对数据的统一控制管理对数据的统一控制管理。应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据组数据组1 1数据组数据组2 2数据组数据组n n操作系统操作系统文件系统管理数据的缺点:文件系统管理数据的缺点:编写应用程序不方便编写应用程序不方便 数据冗余不可避免数据冗余不可避免应用程序有依赖性应用程序有依赖性 不支持对文件的并发访问不支持对文件的并发访问 数据间联系弱数据间
15、联系弱 难以按不同用户需求表示数据难以按不同用户需求表示数据 无安全控制功能无安全控制功能 3 3数据库系统阶段数据库系统阶段 时间:时间:2020世纪世纪6060年代后期开始年代后期开始 特点:特点:(1)(1)有了数据库管理系有了数据库管理系(DBMS)(DBMS)(Database Management Systems(Database Management Systems)。)。(2)(2)面向全局。面向全局。(3)(3)具有具有较高的数据独立性。高的数据独立性。(4)(4)有有统一的数据控制功能。一的数据控制功能。应用程序应用程序1 1应用程序应用程序2 2应用程序应用程序n n数据
16、库数据库数据库管理系统数据库管理系统硬件平台硬件平台基础软件平台基础软件平台软件基础构架平台软件基础构架平台应用软件平台应用软件平台软件产品软件产品协同软件协同软件办公软件办公软件数据库系统数据库系统数据库系统数据库系统操作系统操作系统操作系统操作系统 中间件中间件 应用服务器应用服务器数据库在计算机系统中的位置数据库在计算机系统中的位置数据库阶段(一)数据库阶段(一)数据管理技术进入数据库阶段的标志是数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪世纪60年代末的三件大事:年代末的三件大事:1968年美国年美国IBM公司推出公司推出层次模型层次模型的的IMS系统。系统。1969年美国年美国CODA
17、SYL组织发布了组织发布了DBTG报告,总结报告,总结了当时各式各样的数据库,提出了当时各式各样的数据库,提出网状模型网状模型。1970年美国年美国IBM公司公司的的E.F.Codd 连续发表论文,提出连续发表论文,提出关系模型关系模型,奠定了关系数据库的理论基础。,奠定了关系数据库的理论基础。产生的背景产生的背景应用背景应用背景大规模管理大规模管理硬件背景硬件背景大容量磁盘大容量磁盘软件背景软件背景有数据库管理系统有数据库管理系统处理方式处理方式联机实时处理联机实时处理,分布处理分布处理,批处理批处理数据库阶段(二)数据库阶段(二)数据库系统的结构数据库系统的结构数据库阶段(三)数据库阶段(
18、三)程序和数据间的联系程序和数据间的联系 文件系统阶段信息处理的传统方式文件系统阶段信息处理的传统方式数据库阶段(四)数据库阶段(四)数据库阶段信息处理方式的演变数据库阶段信息处理方式的演变 数据库阶段(五)数据库阶段(五)数据库阶段的数据管理具有以下特点:数据库阶段的数据管理具有以下特点:数据的管理者:数据的管理者:DBMS数据面向的对象:数据面向的对象:现实世界现实世界数据的共享程度:数据的共享程度:共享性高共享性高数据的独立性:数据的独立性:高度的物理独立性和一定的逻辑独立高度的物理独立性和一定的逻辑独立性性数据的结构化:数据的结构化:采用数据模型表示复杂的数据结构采用数据模型表示复杂的
19、数据结构,整体结构化整体结构化数据控制能力:数据控制能力:由由DBMS统一管理和控制,提供数据统一管理和控制,提供数据库的并发控制,数据库的恢复,数据的完整性和数据库的并发控制,数据库的恢复,数据的完整性和数据安全性等功能安全性等功能数据库系统为用户提供了方便的数据库系统为用户提供了方便的用户接口用户接口。数据数据库库技技术术不断向前不断向前发发展,涌展,涌现现出出许许多不同多不同类类型的型的新型数据新型数据库库系系统统:1 1)分布式数据库系统。分布式数据库系统。2 2)面向对象数据库系统。)面向对象数据库系统。3 3)多媒体数据库系统。)多媒体数据库系统。4 4)数据仓库。)数据仓库。高级
20、数据库技术阶段高级数据库技术阶段分布式数据库系统主要有下面三个特点:分布式数据库系统主要有下面三个特点:数据库的数据物理上分布在各个场地,但逻辑上数据库的数据物理上分布在各个场地,但逻辑上是一个整体。是一个整体。每个场地既可以执行局部应用(访问本地每个场地既可以执行局部应用(访问本地DB),),也可以执行全局应用(访问异地也可以执行全局应用(访问异地DB)。)。各地的计算机由数据通信网络相联系。本地计算各地的计算机由数据通信网络相联系。本地计算机单独不能胜任的处理任务,可以通过通信网络机单独不能胜任的处理任务,可以通过通信网络取得其它取得其它DB和计算机的支持。和计算机的支持。分布式数据库系统
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