数据库系统Chapter01文件系统与数据库
第一章数据库系统概述
第一章 数据库系统概述
基本术语
数据的表现形式：
可以是数字、符号、文字、图形、图像和声音等。 常用的三种：数值型数据（定量记录的符号）；字 符型数据（定性记录）；特殊型（形象特征和过程 记录）声音、视频、图象等。
第一章 数据库系统概述
基本术语
信息和数据的联系：
数据是信息的载体，而信息是数据的内涵 (信
4)数据库技术(DBT):计算机数据管理技术发展的最新
。 阶段 研究数据的存储、使用和管理。
前言：
操作系统不被淘汰,SQL就会经久不衰的致霸数据库领域的中、低 端市场，除政府部门和超大型公司外，SQL可以满足一切用户的 需要，前途非常光明。
所以，我们这学期的任务是，在学好数据库理论知识的基础 上，重点学习sql server数据库的使用。
第一章 数据库系统概述
本章重点 基本术语 数据管理技术的发展 数据库系统的组成与结构
随着信息时代的发展，数据库也相应产生了一些新的应用领 域，例如多媒体数据库、移动数据库等等。
现在流行的数据库管理系统有：Microsoft Access数据库、 Microsoft SQL Server数据库、 Oracle数据库、MySQL数据库等。
前言：
Microsoft SQL Server 2000数据库是一个多关系数据管理 系统。它不仅是一个完整的数据库，而且具有强大的扩展性。它 是Windows操作系统最为流行的数据库，比较适合小型、中型或 大型应用程序的后台数据库。也适用于电子商务、数据仓库和在 线商业应用程序等。
Oracle数据库一般比较适合超大型的行业领域，如电信、移 动、联通、医疗保险、邮政部门等。在行业领域，电信基本上使 用Oracle数据库和Sybase数据库。
数据库系统第一章数据库系统概述
数据库系统第一章数据库系统概述本章介绍数据库系统最基本、最重要的概念，例如什么是数据、数据管理、数据库、数据模型、数据库管理系统和数据库系统。
本章从数据这个最基本的概念入手，介绍了数据处理中常用的实体集、实体和属性，文件、记录和数据项等基本概念，同时指出数据库技术是用于数据处理的技术。
随着介绍了数据管理技术的发展阶段，着重说明数据库中数据的三级模式和二级映射的组织方式，以阐述数据库技术和文件系统的本质区别，同时为数据库技术的特点做铺垫。
从数据模型是对现实世界的事物及其联系的模拟和抽象的基本观点出发，分两类介绍常用的数据模型。
一类是和计算机无关的概念模型－－E-R模型，主要用于数据库设计。
另一类是面向计算机的实施模型－－包括层次模型、网络模型及关系模型，它们不仅描述了数据库的逻辑结构也描述了高层的物理结构。
数据库技术的核心是数据库管理系统，介绍了DBMS的功能和组成，特别是介绍了数据字典，以期帮助理解DBMS的复杂功能，同时简单介绍流行的关系型DBMS。
计算机系统和数据库、数据库管理系统及数据库管理人员一起组成数据库系统。
简介了数据库系统的各个部分的作用及相互的关系，希望对数据库系统从总体上有所认识。
最后简单提到了数据库技术的研究内容和发展。
本章涉及到的概念比较多，可能会有抽象之感，随着后续章节的学习将会逐渐加深理解。
数据库是最重要的概念，在理解数据库体系结构的基础上掌握什么是数据库及数据库技术的特点；数据模型是数据库的组织基础，要求掌握数据模型的结构特点及不同模型的区别，重点是ER模型和关系模型；数据库管理系统是数据库系统的核心，要求重点掌握数据库管理系统的组成与功能，并借助数据字典理解数据库管理系统的复杂功能；数据库系统是数据库技术的实现系统，要求重点掌握数据库系统中各个部分的作用和相互关系；最后，要求了解数据库技术的研究内容和进展。
数据处理数据库管理系统数据库数据库系统数据模型关系模型【。
第一章 数据库系统基本概念
概念模型主要是实体联系模型（ER）
用ER图表示
1.3.2概念模型
ER图的四个基本成分
矩形框：实体类型 菱形框：联系类型 椭圆形框：实体类型和联系类型的属性 直线：连接联系类型与其涉及的实体类型，标有联系
逻辑模式不涉及到存储结构、访问技术等
逻辑模式提供了连接外模式与内模式的中间观点，使它们彼此 独立
内模式不涉及物理记录和设备约束
文件系统比内模式更接近物理存储和访问
1.3.6三级模式和两级映像
为实现三个抽象级别的联系和转换，DBMS提供 两个层次的映像（mapping）
外模式/模式映像
存在于外模式和逻辑模式之间 定义外模式和概念模式间的对应性 在外模式中描述
模式/内模式映像
存在于逻辑模式级和内模式之间 定义逻辑模式和内模式间的对应性 一般在内模式中描述
数
据
库
管
DBMS
理
员
建
立
与
维 护
OS
1.3.7高度的数据独立性
基础：三级模式结构 数据独立性(Data Independence)指应用程序
和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。
物理数据独立性
1.3.1数据抽象的过程
模型是对现实世界的抽象 在数据库技术中，用模型的概念描述数据库的结
构与语义，对现实世界的数据进行抽象。 根据数据抽象的级别，定义四种模型 P11
概念模型 逻辑模型 外部模型 内部模型
数据抽象过程（数据库设计过程）P12
1.3.2概念模型
第1章数据库系统概述
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数据库原理与应用
现实世界
认识抽象
概念模型 DBMS支持的
数据模型
现实世界
信息世界 计算机世界
数据处理的抽象和转换过程
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数据库原理与应用
现实世界 现实世界即客观存在的世界 人们总是选用感兴趣的最能表征该事物的若干特征来描述该事物
信息世界及其有关基本概念 实例 客观存在并且可以相互区别的“事物”称为实例
逻辑模型（或称数据模型）和物理模型
逻辑模型是属于计算机世界中的模型
逻辑模型主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等
物理模型描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法
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数据库原理与应用
实体联系模型及E-R图 E-R图的基本成分 ：
学生 （a）实体
学号 （b）属性
1:1 1:n m:n
选修
DBS DBMS
核心
数据定义 查询 更新 各种控制
1 DBMS的主要功能 数据定义功能 定义数据的模式、外模式和内模式三级模式结构 定义模式/内模式和外模式/模式二级映象 定义有关的约束条件
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数据库原理与应用
数据操纵功能 数据库的基本操作：检索、更新（包括插入、修改、删除）等。 DML有两类 : 自主型
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数据库原理与应用
2 数据库系统的二级映象与数据独立性
DBMS在三级模式之间提供了二级映象功能，保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑 独立性与物理独立性。
外模式/模式映象 模式/内模式映象
保证了数据与程序间的逻辑独立性 确保了数据的物理独立性
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数据库原理与应用
3数据库管理系统（DBMS）
网状模型的优缺点
优点 可表示实体间的多种复杂联系 具有良好的性能和存储效率
数据库系统概论知识点
第一章：绪论数据库（DB）：长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。
数据库中的数据按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有娇小的冗余度、交稿的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
数据库管理系统（DBMS）：位于用户和操作系统间的数据管理系统的一层数据管理软件。
用途：科学地组织和存储数据，高效地获取和维护数据。
包括数据定义功能，数据组织、存储和管理，数据操纵功能，数据库的事物管理和运行管理，数据库的建立和维护功能，其他功能。
数据库系统（DBS）：在计算机系统中引入数据库后的系统，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。
目的：存储信息并支持用户检索和更新所需的信息。
数据库系统的特点：数据结构化；数据的共享性高，冗余度低，易扩充；数据独立性高；数据由DBMS统一管理和控制。
概念模型实体，客观存在并可相互区别的事物称为实体。
属性，实体所具有的某一特性称为属性。
码，唯一标识实体的属性集称为码。
域，是一组具有相同数据类型的值的集合。
实体型，具有相同属性的实体必然具有的共同的特征和性质。
实体集，同一类型实体的集合称为实体集。
联系两个实体型之间的联系一对一联系；一对多联系；多对多联系关系模型关系，元组，属性，码，域，分量，关系模型关系数据模型的操纵与完整性约束关系数据模型的操作主要包括查询，插入，删除和更新数据。
这些操作必须满足关系完整性约束条件。
关系的完整性约束条件包括三大类：实体完整性，参照完整性和用户定义的完整性。
数据库系统三级模式结构外模式，模式，内模式模式：（逻辑模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
一个数据库只有一个模式。
模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层，与数据的物理存储细节和硬件环境无关，与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关。
模式定义的内容：数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等），数据之间的联系，数据有关的安全性、完整性要求外模式：（子模式/用户模式）数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据库和逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的系统的逻辑表示。
01 数据库系统概述
课程号 课程 名
课程 课时 数 学 分
班级、学生和课程对应的E-R图（省略了部分属性）
1.2.3 数据模型
层次模型( Hierarchical Model) 网状模型(Network Model) 关系模型(Relational Model) 面向对象模型(Object Oriented Model)
有检索和更新(包括插入、删除和修改)两大类操 作
这些操作反映了数据的动态特性 现实世界中的实体及实体间的联系是不断变化的，数 据模型应能反映出这种变化
1.2.1 数据模型的三要素 数据的约束条件
数据的约束条件是完整性规则的集合。
完整性规则：指数据模型中数据及其联系必须满 足给定的要求。
背景：
特点：
2.数据库的发展－数据库系统(2)
应用程序1
应用程序2 … 应用程序n DBMS DB
3. 数据库的特征
数据结构化 实现数据共享 减少数据冗余度 数据独立性 统一的数据安全保护
4. 数据库的构成
数据库：核心和管理对象 物理存储设备：大容量的存储器 数据库软件：核心是数据库管理系统 （DBMS）
1.1.2 数据处理（3）
主要技术：数据库技术 数据库技术：关系数据库 关系数据库：多种类型数据库
企业（大型）级：
DB2(IBM)、ORACLE(ORACLE)
工作组级：SQL SERVER(MS)、MySQL 个人（桌面）级：Access、VFoxPro、SQLite3
(完整版)第1章数据库系统概述教案
3 数据库技术的产生与发展人工管理阶段(40年代中--50年代中)：✦应用需求：科学计算✦硬件：无直接存取存储设备✦软件：无通用的操作系统✦处理方式：批处理✦数据管理者：应用程序，数据不保存。
✦数据面向的对象：某一应用程序。
✦数据共享程度：无共享、冗余度极大。
✦数据独立性：不独立，完全依赖于程序。
✦数据结构化：无结构。
✦数据控制能力：应用程序自己控制。
人工管理阶段应用程序与数据的对应关系文件系统阶段(50年代末--60年代中)✦应用需求：科学计算、数据处理✦硬件：出现磁盘、磁鼓等✦软件：操作系统、高级语言✦处理方式：批处理、共享的实时处理方式✦数据管理者：文件系统，数据长期保存。
✦数据面向的对象：某一应用程序。
✦数据共享程度：共享性差、冗余度大。
✦数据结构化：记录内有结构,整体无结构。
✦数据独立性：逻辑结构改变须修改应用程序。
✦数据控制能力：应用程序自己控制。
文件管理阶段应用程序与数据的对应关系数据库系统阶段(60年代末以来)✦应用需求：大规模管理✦硬件：出现大容量磁盘、磁盘阵列✦软件：数据库管理系统✦处理方式：联机实时处理、分布处理和批处理✦数据管理者：DBMS✦数据面向的对象：整个系统✦数据高度结构化：数据库与文件系统的根本区别✦数据的共享性高，冗余度低，易扩充✦数据的独立性高：物理独立性和逻辑独立性✦数据控制能力：由DBMS统一管理和控制数据库管理阶段应用程序与数据的对应关系数据库系统的特点：1、数据结构化数据库系统：实现整体数据的结构化，这是数据库系统与文件系统的本质区别。
文件系统：文件由记录组成，文件内部有结构，文件之间无结构。
数据库系统：数据之间整体有结构，是一个有机的整体。
2、数据的共享性高，冗余度低，易扩充数据库系统从整体角度来组织存储数据，数据不只是面向某一个应用，而是面向整个系统，因此具有很高的共享性。
共享数据带来了低冗余性，也能避免数据之间的不相容性和不一致性。
数据共享使得应用可以应需要而增加，容易扩充3、数据独立性高◆物理独立性：是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据时相互独立的。
数据库第一章
数据库第一章在当今数字化的时代，数据库的重要性日益凸显。
它就像是一个巨大的信息宝库，为我们的生活和工作提供着源源不断的数据支持。
那么，究竟什么是数据库呢？数据库，简单来说，就是一个有组织地存储数据的集合。
这些数据按照一定的规则和结构进行存放，以便于管理和查询。
想象一下，你有一个装满各种文件的大柜子，每个文件都有特定的分类和标记，你可以很容易地找到你需要的那份文件。
数据库的作用就类似于这个柜子，只不过它更加智能和高效。
数据库的历史可以追溯到很久以前。
在早期，数据的存储和管理主要依靠简单的文件系统。
但随着数据量的不断增加和应用需求的日益复杂，传统的文件系统逐渐显得力不从心。
于是，数据库技术应运而生。
数据库的类型多种多样，常见的有关系型数据库、非关系型数据库等。
关系型数据库是我们最为熟悉的一种，比如 MySQL、Oracle 等。
它采用表格的形式来存储数据，数据之间通过关系进行关联。
这种结构清晰、易于理解，适用于大多数的业务场景。
而非关系型数据库则更加灵活，适用于处理大规模的、非结构化的数据，比如 MongoDB、Redis 等。
数据库的设计是一项非常重要的工作。
一个好的数据库设计能够提高数据的存储效率、查询速度和数据的一致性。
在设计数据库时，我们需要考虑数据的类型、长度、约束条件等因素。
比如，对于一个学生信息管理系统，我们可能会设计学生表、课程表、成绩表等，并且确定它们之间的关联关系。
数据的存储方式也是数据库中的一个关键环节。
不同的数据类型需要采用不同的存储方式，以节省存储空间和提高数据的读写效率。
例如，整数可以采用整型存储，字符串可以采用字符型或文本型存储。
数据库的管理也是至关重要的。
包括数据的备份与恢复、安全性管理、性能优化等。
数据备份可以防止数据丢失，安全性管理可以保护数据不被非法访问和篡改，性能优化则可以提高数据库的响应速度。
在实际应用中，数据库无处不在。
无论是电商网站的商品信息、银行系统的交易记录，还是企业的人力资源管理，都离不开数据库的支持。
[IT认证]第1章 数据库系统概述
应用程序1 应用程序2
应用程序n
文件管 理系统
文件1 文件2 文件m2. 文件系统在数据管 Nhomakorabea上的主要缺点
1) 文件系统的数据冗余度（Redundancy）大。 2) 文件系统中缺乏数据与程序独立性。 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。
● 1.2 数据库技术及发展
● 1.2.1 手工管理数据阶段的特点
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) 手工管理阶段一组数据对应一个程序。
● 1.2.2 文件系统阶段的数据管理特点和缺陷
1. 文件管理阶段的数据管理特点 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。
● 分布式结构
优点 适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应 用的需求。
缺点 数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。 当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地 受到网络传输的制约
● 客户－服务器结构 C/S
网络上专门用于执行DBMS功能的计算机称为数据库服 务器；其他安装DBMS功能的外围开发工具，且支持用户应 用的计算机称为客户机。 特点：
特点： 客户端： 浏览器软件、用户界面 浏览器的界面统一，广大用户容易掌握大大减少了培训
时间与费用。
服务器端 包括数据库服务器和应用服务器 大大减少了系统开发和维护代价，能够支持数万甚至更多的 用户。
数据库第一章
数据库第一章在当今数字化的时代，数据成为了无比重要的资产。
而数据库，就像是一个精心设计的仓库，用于存储、管理和组织这些海量的数据，以便我们能够高效地访问、使用和分析它们。
数据库的历史可以追溯到很久以前。
早期，人们通过简单的文件系统来存储数据，但随着数据量的增加和数据关系的复杂化，这种方式逐渐显得力不从心。
于是，数据库的概念应运而生，它带来了更高效的数据管理方式和更强大的数据处理能力。
数据库的类型多种多样。
其中，关系型数据库是最为常见和广泛应用的一种。
关系型数据库基于关系模型，将数据组织成一张张二维的表格，表格中的行代表一条记录，列代表数据的不同属性。
这种结构化的存储方式使得数据的一致性和完整性更容易得到保证，也便于进行复杂的查询和数据操作。
例如，常见的关系型数据库有 MySQL、Oracle 和 SQL Server 等。
除了关系型数据库，还有非关系型数据库，也被称为 NoSQL 数据库。
NoSQL 数据库适用于处理大规模的、非结构化的数据，或者对数据的读写性能有极高要求的场景。
比如，文档型数据库 MongoDB 适合存储文档类数据；键值对数据库 Redis 常用于缓存数据，以提高系统的性能；图数据库 Neo4j 则擅长处理具有复杂关系的数据。
数据库的设计是一个至关重要的环节。
一个良好的数据库设计能够提高数据的存储效率、减少数据冗余、保证数据的一致性和完整性，并为后续的数据库操作和应用开发提供便利。
在设计数据库时，需要充分理解业务需求，确定数据的实体、属性和它们之间的关系。
然后，选择合适的数据类型和约束条件，以确保数据的准确性和有效性。
数据的存储和检索是数据库的核心功能。
在存储数据时，数据库会根据设计好的结构将数据有序地写入磁盘或其他存储介质。
而在检索数据时，数据库会根据用户的查询请求，通过索引等技术快速定位和获取所需的数据。
索引就像是一本书的目录，能够大大提高数据的查询速度，但同时也会增加数据插入和更新的开销，因此需要合理地创建和使用索引。