数据库系统原理与开发-数据库应用系统
数据库管理系统的基本原理与构建方法
数据库管理系统的基本原理与构建方法数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是指一种用于管理大量数据的软件系统。
它能够提供高效、可靠、安全的数据存储、访问和管理功能，为用户和应用程序提供了方便的数据操作手段。
数据库管理系统的基本原理和构建方法对于数据的组织、管理和运维至关重要。
本文将详细介绍数据库管理系统的基本原理以及构建方法。
1. 数据库管理系统的基本原理数据库管理系统的基本原理包括数据模型、数据结构和数据操作。
首先，数据模型定义了数据在数据库中的组织方式，描述了数据之间的关系和属性。
常用的数据模型主要有层次模型、网状模型和关系模型。
其中，关系模型是最为常用和广泛应用的数据模型，它使用表格来表示数据，并通过关系代数和关系演算来操作数据。
其次，数据结构是指数据库中数据的存储方式和组织形式。
常用的数据结构有B树、B+树、哈希表等。
其中，B树和B+树常用于索引的构建，能够提高数据的查找速度。
哈希表则常用于数据的快速存取，它通过哈希函数将关键字映射为哈希地址，并将数据存储在哈希桶中。
最后，数据操作是对数据库中数据进行查询、插入、修改和删除等操作。
数据库管理系统提供了丰富的数据操作语言和接口，如结构化查询语言（SQL）和程序接口（API）。
用户和应用程序可以通过这些接口与数据库进行交互，并执行各种数据操作。
2. 数据库管理系统的构建方法数据库管理系统的构建方法主要包括数据库设计、数据库实现和数据库运维。
首先，数据库设计是指确定数据库的逻辑结构和物理结构。
在数据库设计中，需要进行数据需求分析、数据模型设计、关系模式设计和数据库规范化等工作。
数据需求分析是通过与用户和应用程序的沟通，确定数据库中存储的数据和数据之间的关系。
数据模型设计是根据数据需求分析结果，选择合适的数据模型，并进行实体-关系图（ER 图）的设计。
关系模式设计是将ER图转化为关系数据库中的表结构和键值。
数据库系统原理与应用课后习题答案
数据库系统原理与应用课后习题答案第1章绪论1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
答：(l)数据(Data)：描述事物的符号记录称为数据。
数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。
数据与其语义是不可分的。
解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。
早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。
现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。
数据与其语义是不可分的。
500这个数字可以表示一件物品的价格是500元，也可以表示一个学术会议参加的人数有500人，还可以表示一袋奶粉重500克。
(2)数据库(DataBase，简称DB)：数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
(3)数据库系统(DataBas。
Sytem，简称DBS)：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。
解析数据库系统和数据库是两个概念。
数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。
但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。
希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分"数据库系统"和"数据库"，不要引起混淆。
(4)数据库管理系统(DataBase Management sytem，简称DBMs)：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
解析DBMS是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。
目前，专门研制DBMS的厂商及其研制的DBMS产品很多。
数据库系统原理及应用
数据库系统原理及应用数据库系统原理及应用数据库系统原理是数据管理的基础理论研究，而数据库系统应用是指将这些理论应用于实际生产环境中，进行数据管理和操作。
一、数据库系统原理数据库系统原理是对数据库技术的基本概念、原则、方法和理论进行探讨的学科，它是数据库技术的理论基础。
数据库系统原理包括以下几个方面：1. 数据模型：数据模型是数据库系统中描述和组织数据的抽象概念，常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型等。
关系模型最为常见和广泛应用，它以关系表的形式来描述数据之间的联系和依赖关系。
2. 数据库设计：数据库设计是指根据实际需求，将数据按照一定的组织结构（如关系模型）来设计和建立数据库。
数据库设计需要进行实体关系图设计、数据完整性约束设计、范式设计等。
设计一个好的数据库结构，能够提高数据的查询效率、减少数据冗余、保证数据的一致性和完整性。
3. 数据库语言：数据库系统提供了一种结构化查询语言（如SQL）来对数据库进行操作和查询。
数据库语言主要包括数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）和数据控制语言（DCL）。
DDL用来定义数据库的结构，DML用来对数据库中的数据进行操作，DCL用来定义数据库的安全性和权限。
4. 数据库管理系统（DBMS）：数据库管理系统是数据库系统的核心组成部分，它负责数据库的管理和应用程序的调度。
DBMS可以提供数据的高效存储和访问机制，通过事务管理来保证数据的完整性和一致性，同时还提供了并发控制和恢复机制等功能。
二、数据库系统应用数据库系统应用是将数据库系统原理应用于实际生产环境中，进行数据管理和操作的过程。
数据库系统应用包括以下几个方面：1. 数据库开发：数据库开发是指根据实际需求，通过数据库系统的原理和技术来构建和实现数据库应用。
数据库开发需要进行需求分析、数据库设计、程序开发、测试和部署等过程。
常见的数据库开发应用有企业管理系统、电子商务系统、物流管理系统等。
2. 数据库应用程序：数据库应用程序是指使用数据库系统原理和技术，开发的能够对数据库进行操作和管理的程序。
数据库原理及应用课程设计
课程设计采用分组答辩的方式进行考核。学生需在规定时间内提交课程设计报告，并参加答辩环节。答辩过程中 ，学生需展示系统实现效果，并回答评委的提问。
02
数据库系统基本概念
数据库定义及特点
数据库定义
数据库是一个长期存储在计算机内的、有 组织的、可共享的、统一管理的大量数据 的集合。
数据可控性
数据库管理系统提供了数据安全性、完整 性、并发控制等功能，确保数据的可控性 。
物理结构设计阶段
选择存储结构
根据数据库管理系统的特性和应用需 求，选择合适的存储结构，如行存储 、列存储等。
设计索引
为提高查询效率，对经常需要查询的 列或组合列设计索引。
配置存储参数
根据数据库性能和存储需求，配置数 据库的存储参数，如缓冲区大小、日 志文件大小等。
考虑数据备份与恢复策略
设计合理的数据备份与恢复策略，确 保数据库的安全性和可靠性。
用户界面不够友好
当前系统的用户界面较为简单，未来可以进一步优化界面设计，提升用户体验。
对未来数据库技术发展的展望
分布式数据库技术
随着互联网和大数据技术的不断 发展，分布式数据库技术将成为 未来数据库领域的重要发展方向 ，具有更高的可扩展性和性能表 现。
数据库智能化
随着人工智能技术的不断发展， 数据库将越来越智能化，例如支 持自动优化、智能查询等功能。
培养学生综合能力
课程设计涉及需求分析、概念设计、逻辑设计、 物理设计、系统实现等多个环节，有助于培养学 生的综合能力和创新思维。
为后续课程打下基础
数据库原理及应用是计算机专业的核心课程之一 ，通过课程设计可以为学生后续的专业课程学习 打下坚实的基础。
设计任务与要求
数据库原理及其应用.ppt
数据库管理系统 （DBMS）
数据定义功能
供用户建立、修改或删除数据库的二维表结构 Create table /index
供用户定义或删除数据库的索引(index)
alter table
向用户提供数据定义语言DDL
drop table/index……
数据操作功能
Select <查询的字段名>
进行数据进行检索和查询，是数据库的主要应用 向用户提供数据定义语言DDL
返回
1.5.2 VFP的两类工作方式
一、交互式工作方式 通过命令窗口和应用界面操作
二、程序执行方式 命令程序文件执行，批运行方式。
1.6 VFP的辅助设计工具
向导
表向导 报表向导
设计器
表设计器 表单设计器
生成器：它规定只对满足条件的记录进行操作 。
WHILE <条件>：从当前记录开始，按记录顺序从上向下处理， 一旦遇到不满足条件的记录，就停止搜索并结束该命令的执行。 TO子句：它控制操作结果的输出去向。
ALL [LIKE/EXCEPT <通配符>]：它指出包括或不包括与通配 符相匹配的文件、字段或内存变量。 IN <别名/工作区>： 它允许在当前工作区操作指定工作区。
数据库系统的特点
数据共享 可控冗余度 数据独立性 数据的结构化
数据库系统与一般文件应用系统性能对照
序号 文 件 应 用 系 统
数据库系统
1
文件中的数据由特定 库内数据由多个用
的用户专用
户共享
每个用户拥有自己的 原则上可消除重复。
2
数据，导致数据重复 为方便查询允许少
存储
量数据重复存储，
但冗余度可以控制
数据库系统的原理与应用pdf
数据库系统的原理与应用1. 数据库系统概述
•数据库系统的定义和特点
•数据库系统的组成与层次结构
•数据库系统的应用领域
2. 数据库系统的基本原理
•数据库模型与数据模型
•数据库语言的分类与特点
•数据库的设计与规范化
•数据库系统的操作与管理
3. 数据库系统的应用
•数据库系统在企业管理中的应用
•数据库系统在电子商务中的应用
•数据库系统在科学研究中的应用
•数据库系统在教育领域中的应用
4. 数据库系统的性能优化
•数据库系统的性能评测指标
•优化数据库的查询和操作
•数据库索引的设计与优化
•数据库系统的并发控制与数据一致性
5. 数据库系统的安全性保障
•数据库系统的安全威胁与风险
•数据库系统的安全策略与措施
•数据库系统的备份与恢复
•数据库系统的权限与访问控制
6. 数据库系统的新技术发展
•云计算与数据库系统的结合
•大数据与数据库系统的应用
•区块链技术在数据库系统中的应用
•人工智能与数据库系统的结合
7. 数据库系统的发展趋势
•数据库系统的分布式与集群化
•数据库系统的自动化管理与维护
•数据库系统的智能化查询与分析
•数据库系统的跨平台与跨数据库的应用
通过本文档，读者可以了解数据库系统的基本原理和应用，了解数据库系统在不同领域的应用场景，并了解数据库系统的性能优化、安全保障以及新技术的发展和系统未来的发展趋势。
注意：该文档为示例文档，实际内容需根据具体内容进行编写。
数据库原理及应用
09002
09002 09004
005
001 002
99
97 98
113
学生信息（主）
选课成绩（从）
参照完整性
学号 姓名 学号 课程号 成绩
09001 张三 09002 李四 09003 王五
值
111
参照完整性规则(续)
例3〕： 学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长）
“班长”属性值可以取两类值：
（1）空值，表示该学生所在班级尚未选出班长
（2）非空值，该值必须是本关系中某个元组的
学号值
112
参照完整性规则
• 根据参照完整性规则，应该对数据库的修改加以限制， 这些限制包括
*插入约束：禁止在从表中插入包含主表中不存 在的关键字的数据行 *删除约束：禁止删除在从表中有对应记录的 主表记录 *更新约束：禁止更新导致从表中的相应值孤 立的主表中的外部关键字值
S3
S3
S3
堆存储方式
学号升序存储方式 按年龄升序存储方式
71
二、 数据库的二级映象功能与数据独立性 导入：三级模式是对数据库中数据的三个抽象级别，两 级映象是在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转 换。
外模式/模式 模式/内模式 外模式
广东同学粤语 福建同学闽南语 西藏同学藏语 粤语翻译 闽南语翻译 藏语翻译
92
关系定义
举例：D1 =姓合={李明，刘涛} D２ =性别集合={男，女} D３=专业集合={计算机专业，数学专业，法律专业}
例如上面给出的三个域Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3的笛卡儿积为： D1×D２×D３=
全套课件-《数据库系统原理与应用教程(第二版)》_完整
本章概述 本章的学习目标 主要内容
第1页
本章概述
• 本书将要全面讲述数据库系统的原理和应用。 • 通过本书的学习，读者不仅可以掌握数据库系统
的基本原理，而且可以掌握使用具体的数据库产 品技术和从事数据库应用开发技术。 • 对于一个数据库技术专业人员来说，仅掌握“怎 样做”的技术应用是不够的，更重要的是需要理 解和掌握“为什么这样做”的技术理论。 • 本章作为开场白，将要把读者带入到数据库系统 的世界，为他们提供一个有关数据库系统的清晰 轮廓。
• 一般地，数据库系统主要用来
– 管理大量数据 – 控制多用户访问 – 定义数据库构架 – 执行数据库操作
第12页
管理大量数据
• 前面那些数据库技术的应用示例给我们了这种感 觉，即数据库技术应用在管理大量数据的地方。
• 这是我们之所以使用数据库的第一个原因，即存 储大量的数据。
• 大量的数据到底有多大呢？在写作本书的时候， 数据库市场上最先进的数据库产品能支持10TB级 的数据。
第2页
本章的学习目标
• 了解数据库技术的应用现状和作用； • 了解当前数据库市场上的主流产品； • 了解数据库应用开发的基本过程； • 掌握数据库技术的发展历史和各阶段的特征； • 理解数据库中数据的存储、管理和应用架构； • 理解数据库管理系统的架构和各个组成部分的作
用； • 了解当前数据库面临的挑战； • 掌握数据库技术的未来发展趋势。
– 销售记录：产品、服务、客户、销售人员、时间等； – 雇员信息：姓名、地址、工资、津贴、所得税款等； – 财务信息：合同、应收货款、应付货款等。
第9页
学校教学管理系统
• 学校教学管理系统主要是涉及学生、教师、教室、 课程、排课等信息的管理。该系统包括的典型数 据项如下：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 人力资源管理信息系统 • 办公管理信息系统 • CRM管理信息系统 • ERP管理信息系统 •…
3
数据库系统原理与开发
3.决策支持系统
数据库原理及应用
决策支持系统（Decision Support System）是以管理科学、运筹学、 控制论和行为科学为基础，以计算机技术、数据库技术、人工智能技 术为手段，针对特定领域问题解决，为管理者提供辅助决策服务与方 案的信息系统。
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数据库系统原理与开发
2. 集中式结构
数据库原理及应用
客户机 客户机
网络
应用程序/DBMS
服务器
数据库
客户机
特点: 数据库系统的应用程序、DBMS、数据，都部署在同一服务器上运 行，多个用户使用自己的计算机终端网络连接服务器，并可实现共享访 问数据库。
优缺点: 结构简单，易于维护，但是当终端用户增加到一定数量后，服 务器及网络将成为数据存取访问的瓶颈，使系统的性能大大地降低。
•商业终端销售系统 •航空机票订票系统 •酒店系统 •…
2
数据库系统原理与开发
2.管理信息系统
数据库原理及应用
管理信息系统（Manage Information System，MIS）是一种以机构职能 管理为主导，利用计算机软硬件、网络通信、数据库等IT技术，实现机 构职能整体信息化管理，以达到规范化管理和提高机构工作效率，并支 持机构职能服务的信息系统。
8
数据库系统原理与开发
数据库原理及应用
优缺点:分布式结构数据库系统适合跨地区的大型机构及企业等组织对数
据库应用的需求，其处理性能强，但数据库的分布处理与维护有一定的
开销与技术难度。
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数据库系统原理与开发
三、数据库应用系统生命周期
数据库原理及应用
1. 需求分析
系统分析人员与用户交流，利用软件工程方法获取系统数据需求信息， 并采用需求模型定义系统数据组成，及其数据字典。
1.3 数据库应用系统
数据库系统原理与开发
【本节学习目标】
• 了解数据库应用系统类型 • 理解数据库应用系统结构 • 理解数据库应用系统生命周期
数据库原理及应用
1
数据库系统原理与开发
一、数据库应用系统类型
数据库原理及应用
1. 业务处理系统
业务处理系统(Transaction Process System, TPS)是运用数据库应用 程序对机构业务活动（如订购、销售、支付、出货、核算等）信息进 行记录、计算、检索、汇总、统计等数据处理，为机构操作层面提供 基本业务服务，提高业务处理效率的信息系统。
6
数据库系统原理与开发
3. 客户/服务器结构
数据库原理及应用
客户端程序 计算机 计算机
网络
服务器程序 DBMS
服务器
数据库
计算机
特点:数据库应用系统的数据集中在数据库服务器管理、应用分布客户机处 理。客户端应用程序通过网络并发访问数据库服务器中的数据库。
优缺点:在客户/服务器结构系统中，客户机程序与数据库服务器分工进行 数据处理，提高了系统的负载分担能力，但仍会因大量客户端并发访问数 据库服务器，导致系统性能瓶颈。
数据库原理及应用
4. 系统测试
系统测试人员将测试数据上载到数据库中，对数据库对象进行测试操 作访问，实现数据库功能和性能测试。
5. 系统运行与维护
系统运维人员在信息系统投入运行过程中，对数据库系统进行定期维 护和优化，以保证数据库系统正常地、高效地运行。
11பைடு நூலகம்
数据库系统原理与开发
数据库原理及应用
本节学习结束！
7
数据库系统原理与开发
4. 分布式结构
数据库原理及应用
客户机 客户机
DBMS
服 务 器
客户机 数据库
客户机 客户机
DBMS
服 务 器
网络
DBMS
服 务 器
客户机 客户机
客户机
数据库
数据库
客户机
特点：分布式结构的数据库系统既实现数据分布，又实现处理分布。分 布式数据库系统的各服务器结点数据库在逻辑上是一个整体，但物理分 布在计算机网络的不同服务器结点上运行。每个数据库服务器可通过网 络既支持多个本地客户机访问，也支持远程客户机访问。网络中的每一 个数据库服务器都可以独立地存取与处理数据，并执行全局应用。
2. 系统设计
系统设计人员根据系统功能和性能需求，对系统数据库进行设计，包括系 统概念数据模型、系统逻辑数据模型和系统物理数据模型设计。
3. 系统实现
按照系统设计方案进行数据库创建与应用编程实现，主要包括DBMS安装 部署、数据库创建、数据对象创建、应用编程实现等方面的工作。
10
数据库系统原理与开发
• 电信营销大数据决策支持系统 • 证券分析与辅助决策信息系统 • 法定传染病疫情预测系统 • 基于大数据的地震救灾决策支持系统 •…
4
数据库系统原理与开发
二、数据库系统应用结构
1.单机用户结构
数据库原理及应用
计算机
数据库
特点: 在单机用户结构系统中，整个数据库应用系统都装在一台计算机 上，由一个用户进行访问操作，数据不能共享，数据冗余度大。
12