数据库系统概述

“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材 数据库系统原理及应用教程第⑤版 苗雪兰刘瑞新宋歌主编 提供电子课件、习题解答及实验指导 ) http://www.cmpedu.com 机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS

数据库系统概述

• 数据库系统基本概念
  • 信息与数据
    • 信息
      • 信息就是新的、有用的事实和知识。
    • 信息特征（四个基本特征）
      • （1）信息的内容是关于客观事实或思想方面的知识
      • （2）信息是有用的
      • （3）信息能够在空间和时间上被传递
      • （4）信息需要一定的形式表示
    • 信息作用
      • （1）信息可以提高人们对事物的认知，减少人们活动的盲目性。
      • （2）信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展。
      • （3）信息是管理活动的核心。
    • 数据
      • 数据是用于承载信息的物理符号。数据是信息的一种表现形式，在一般意义上被认为是对客观事物特征所进行的一种抽象化、符号化的表示。
    • 数据与信息的关系
      • （1）数据是信息的载体，它表示了信息。
      • （2）信息是数据的内涵，即数据的语义解释。
    • 数据的特征
      • （1）数据有“型”和“值”之分
      • （2）数据受数据类型和取值范围的约束
      • （3）数据有定性表示和定量表示之分
      • （4）数据应具有载体和多种表现形式
  • 数据管理与数据库
    • ★数据管理是数据处理的基础工作，数据库是数据管理的技术和手段。
      • 数据处理及分类
        • 数据处理
          • 围绕着数据所做的工作均称为数据处理。数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。
        • 数据处理分类
          • （1）数据管理
            • 收集信息，将信息用数据表示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据。
          • （2）数据加工
            • 对数据进行变换、抽取和运算，得到更有用的数据，指导或控制人的行为或事物的变化。
          • （3）数据传播
            • 在空间或时间上以各种形式传递信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。
      • 数据管理及内容
        • 数据管理
          • 数据管理是其他数据处理的核心和基础。
        • 数据管理工作内容
          • （1）组织和保存数据
            • 将收集到的数据合理地分类组织，将其存储在物理载体上，使数据能够长期地被保存。
          • （2）进行数据维护
            • 根据需要随时进行插入新数据、修改原数据和删除失效数据的操作。
          • （3）提供数据查询和数据统计功能
            • 以便快速地得到需要的正确数据，满足各种使用要求。
      • 数据库及数据库中数据的性质
        • 数据库
          • 数据库是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。
        • 数据库中数据的性质
          • 整体性
          • 共享性
            • 1）不同的用户可以按各自的用法使用数据库的数据。
            • 2）多个用户可以同时共享数据库中的数据资源，即不同的用户可以同时存取数据库中的同一个数据。
  • 数据库管理系统与数据库应用系统
    • 数据库管理系统
      • 数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。
    • 数据库应用系统
      • 凡是用数据库技术管理数据（信息）的系统都称为数据库应用系统。一个数据库应用系统应携带有较大的数据量。
      • 数据库应用系统按其实现的功能可以被划分为3类系统
        • 数据传递系统
        • 数据处理系统
        • 管理信息系统
    • 管理信息系统及特点
      • 管理信息系统（MIS）
      • 特点
        • （1）管理信息系统是以数据库技术为基础的
        • （2）管理信息系统一般采用功能选单方式控制程序
        • （3）管理信息系统的功能模块大致相同
    • 管理信息系统的主要功能
      • 输入数据
      • 修改数据
      • 删除数据
      • 数据查询
      • 数据统计
      • 打印报表
    • 数据库系统
      • 计算机硬件
      • 数据库
      • 数据库管理系统
      • 数据库应用系统
      • 数据库管理员
• 数据库系统及发展
  • 手工管理数据阶段
    • 特点
      • （1）手工管理阶段不保存大量的数据
      • （2）手工管理阶段没有软件系统对数据进行管理
      • （3）手工管理阶段基本上没有“文件”概念
      • （4）手工管理阶段是一组数据对应一个程序
  • 文件系统数据管理的特点和缺陷
    • 特点
      • （1）管理的数据以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中
      • （2）文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能
      • （3）文件系统中的数据文件已经具有多样化
      • （4）文件系统的数据存取是以记录为单位的
    • 缺点
      • （1）文件系统的数据冗余度大
      • （2）文件系统中缺乏数据与程序之间的独立性
        • 1）文件系统中的数据文件是为某一特定应用服务的，数据文件的可重复利用率非常低。
        • 2）当数据的逻辑结构改变时，必须修改它的应用程序，同时也要修改文件结构的定义。
        • 3）应用程序的改变将影响到文件数据结构的改变。
  • 数据库技术的发展历程和研究方向
    • 数据库技术的发展历程
      • 从20世纪60年代中期开始萌芽，至20世纪60年代末和70年代初，出现了此领域的3件大事
      • 进入20世纪70年代后，数据库技术又有了很大的发展。发展表现在3个方面
        • （1）出现了许多商品化的数据库管理系统
        • （2）数据库技术成为实现和优化信息系统的基本技术
        • （3）关系方法的理论研究和软件系统的研制取得了很大成果
    • 当代数据库研究的范围和方向
      • （1）数据库管理系统软件的研制
      • （2）数据库设计技术的开发
      • （3）数据库理论的研究
  • 数据库系统管理数据的特点
    • 数据库系统以数据模型为基础
    • 数据库系统的数据冗余度小、数据共享度高
      • 1）系统现有用户或程序可以共同享用数据库中的数据。
      • 2）当系统需要扩充时，再开发的新用户或新程序还可以共享原有的数据资源。
      • 3）多用户或多程序可以在同一时刻共同使用同一数据。
    • 数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性
      • （1）数据的物理独立性。
      • （2）数据的逻辑独立性。
    • 数据库系统通过DBMS进行数据安全性和完整性的控制
      • 数据安全性被破坏有以下两种情况：
        • 1）用户有超越自身拥有的数据操作权的行为。
        • 2）出现了违背用户操作意愿的结果。
      • 数据库系统的完整性控制包括两项内容：
        • 一是提供进行数据完整性定义的方法，用户要利用其方法定义数据应满足的完整性条件。
        • 二是提供进行检验数据完整性的功能，特别是在数据输入和输出时，系统应自动检查其是否符合已定义的完整性条件，以避免错误的数据进入到数据库或从数据库中流出，造成不良的后果。
    • 数据库中数据的最小存取单位是数据项
• 数据库系统的结构
  • 数据库系统的体系结构
    • 数据库系统需要的硬件资源及对硬件的要求
      • （1）计算机内存要尽量大
      • （2）计算机外存也要尽量大
      • （3）计算机的数据传输速度要快
    • 数据库系统的软件组成
      • （1）操作系统
      • （2）数据库管理系统和主语言系统
      • （3）数据库应用开发工具
      • （4）数据库应用系统及数据库
    • 数据库系统的人员组成及数据库管理员的职责
      • 数据库系统的人员由软件开发人员、软件使用人员及软件管理人员组成。
      • 职责
        • （1）数据库管理员应参与数据库和应用系统的设计
        • （2）数据库管理员应参与决定数据库的存储结构和存取策略的工作
        • （3）数据库管理员要负责定义数据的安全性要求和完整性条件
        • （4）数据库管理员负责监视和控制数据库系统的运行，负责系统的维护和数据恢复工作
        • （5）数据库管理员负责数据库的改进和重组
  • 数据库管理系统的功能结构
    • 数据定义功能
      • 能够提供数据定义语言（Date Description Language，DDL），并提供相应的建库机制。用户利用DDL可以方便地建立数据库
    • 数据操纵功能
      • 实现数据的插入、修改、删除、查询和统计等数据存取操作的功能称为数据操纵功能。
      • 数据操纵语言（DML）有两种形式
        • （1）宿主型DML
        • （2）自主型DML
    • 数据库的建立和维护功能
      • 指数据的载入、转储、重组织功能及数据库的恢复功能。数据库的维护功能指数据库结构的修改、变更及扩充功能。
    • 数据库的运行管理功能
      • 数据库的运行管理功能是数据库管理系统的核心功能，包括并发控制、数据的存取控制、数据完整性条件的检查和执行、数据库内部的维护等。
    • 数据通信接口
  • 数据库系统的三级数据模式结构
    • 数据库的三级模式结构
      • 逻辑模式
        • 它是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。
          • 以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。
      • 内模式
        • 内模式是对数据的内部表示或底层描述。
          • 以物理模式为框架的数据库为物理数据库。
      • 外模式
        • 它是对各个用户或程序所涉及的数据的逻辑结构和数据特征的描述。
          • 以子模式为框架的数据库为用户数据库。
    • 数据库系统的二级映像技术及作用
      • 外模式/逻辑模式的映像
        • 数据的逻辑独立性。
      • 逻辑模式/内模式的映像
        • 数据的物理独立性。