北京工业大学数据库系统chapter1数据库概论PPT课件
数据库系统综合概论
第一章 数据库系统概论
本章目的在于使读者对数据库系统的基本知识能有一个较为全面的了解， 为今后的学习 和工作打下基础。本章重点介绍了有关数据库结构和数据库系统组织的基本知识和基本概 念，以及常见的三种类型的数据库系统的特点。重点介绍关系数据库的有关知识。
1.1 数据管理技术发展史
随着生产力的不断发展，社会的不断进步，人类对信息的依赖程度也在不断地增加。数 据作为表达信息的一种量化符号，正在成为人们处理信息时重要的操作对象。所谓数据处理 就是对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列工 作全部过程的概述。数据处理的目的就是使我们能够从浩瀚的信息数据海洋中，提取出有用 的数据信息，作为我们工作、生活等各方面的决策依据。数据管理则是指对数据的组织、编 码、分类、 存储、检索和维护， 它是数据处理的一个重要内容中心。 数据处理工作由来以久， 早在 1880 年美国进行人口普查统计时，就已采用穿孔卡片来存储人口普查数据，并采用机 械设备来完成对这些普查数据所进行的处理工作。电子计算机的出现以及其后其硬件、软件 的迅速发展，加之数据库理论和技术的发展，为数据管理进入一个革命性阶段提供有力的支 持。根据数据和应用程序相互依赖关系、数据共享以及数据的操作方式，数据管理的发展可 以分为三个具有代表性的阶段，即人工管理阶段、文件管理阶段和数据库管理阶段。
【 1 】人工管理阶段
这一阶段发生于六十年代以前，由于当时计算机硬件和软件发展才刚刚起步，数据管理 中全部工作，都必须要由应用程序员自己设计程序完成去完成。由于需要与计算机硬件以及
本程序。数据的逻辑组织与它的物理组织基本上是相同的，因此当数据的逻辑组织、物理组 织或存储设备发生变化时，进行数据管理工作的许多应用程序就必须要进行重新编制。这样 就给数据管理的维护工作带来许多困难。并且由于一组数据常常只对应于一种应用程序，因 此很难实现多个不同应用程序间的数据资源共享。 存在着大量重复数据， 信息资源浪费严重。 【 2 】文件管理阶段
数据库系统概论
数据库系统概论
The document was prepared on January 2, 2021 第一章 数据库系统概论
本章目的在于使读者对数据库系统的基本知识能有一个较为全面的了解，为今后的学习和工作打下基础。本章重点介绍了有关数据库结构和数据库系统组织的基本知识和基本概念，以及常见的三种类型的数据库系统的特点。重点介绍关系数据库的有关知识。
数据管理技术发展史
随着生产力的不断发展，社会的不断进步，人类对信息的依赖程度也在不断地增加。数据作为表达信息的一种量化符号，正在成为人们处理信息时重要的操作对象。所谓数据处理就是对数据的收集、整理、存储、分类、排序、检索、维护、加工、统计和传输等一系列工作全部过程的概述。数据处理的目的就是使我们能够从浩瀚的信息数据海洋中，提取出有用的数据信息，作为我们工作、生活等各方面的决策依据。数据管理则是指对数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护，它是数据处理的一个重要内容中心。数据处理工作由来以久，早在1880年美国进行人口普查统计时，就已采用穿孔卡片来存储人口普查数据，并采用机械设备来完成对这些普查数据所进行的处理工作。电子计算机的出现以及其后其硬件、软件的迅速发展，加之数据库理论和技术的发展，为数据管理进入一个革命性阶段提供有力的支持。根据数据和应用程序相互依赖关系、数据共享以及数据的操作方式，数据管理的发展可以分为三个具有代表性的阶段，即人工管理阶段、文件管理阶段和数据库管理阶段。
【1】人工管理阶段 这一阶段发生于六十年代以前，由于当时计算机硬件和软件发展才刚刚起步，数据管理中全部工作，都必须要由应用程序员自己设计程序完成去完成。由于需要与计算机硬件以及各外部存储设备和输入输出设备直接打交道，程序员们常常需要编制大量重复的数据管理基本程序。数据的逻辑组织与它的物理组织基本上是相同的，因此当数据的逻辑组织、物理组织或存储设备发生变化时，进行数据管理工作的许多应用程序就必须要进行重新编制。这样就给数据管理的维护工作带来许多困难。并且由于一组数据常常只对应于一种应用程序，因此很难实现多个不同应用程序间的数据资源共享。存在着大量重复数据，信息资源浪费严重。
第一章数据库绪论
1 第一章数据库绪论
1.1数据库系统概述
P4数据库系统的特点：大量的、持久的、可靠的、共享的。
P4数据库系统的组成：数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员、数据库用户。
P5数据库系统管理员主要职责：安装数据库系统、管理数据库和事物日志、启动 暂停 停止数据库服务、监控数据库的运行状态、备份和恢复数据库和事务日志、调整数据库系统的性能、建立并使用数据复、保证数据的安全性。
P5计算机问世时间：1946年计算机问世，当时人们利用它主要进行科学计算，处理方式：批处理，只有简单的开始 停止等简单控制计算机的按钮。
P6计算机人工阶段：1953—1965年，有点是：使用计算机管理数据，速度快。缺点是：数据应用时一一对应的，储存数据室物理方式，即用户必须掌握数据在计算机中的确切存储地址和方式。
P6文件系统问世：采用文件系统处理数据是从20世纪50年代中期到60年代中期，大约10年。通过硬件发展，出现了磁盘等直接存储设备，软件方面主要是操作系统的发展，尤其是作为存储管理专门进行数据管理的文件系统，不仅有批处理的作业方式，还有共享的实时处理。
P6文件系统处理具备有点：数据可以长期保存，文件系统专门管理数据处理，应用程序和数据文件之间的管理是多对多的关系，尽管文件系统有了共享性，但范围还是不够，期望的共享性还有距离，因为文件共享只是对于某一种类应用而言的。
P6数据库系统阶段：20世界60年代，计算机用于数据库管理规规模越来越大，出现了统一管理数据处理的专门软件——数据库管理系统。
P6人工处理文件系统相比，数据库系统具有如下主要特点：
1、 数据高度结构化：数据结构是数据库与文件系统的根本区别。
P8数据库的主要特征：数据库系统是实现整体数据的结构化。
2、 数据的共享性高，沉郁度低，易于扩充。
P8数据库中的数据室高度共享的两个含义：数据可以被多用户使用、多个应用共享使用
3、 数据独立性高
(完整版)第1章数据库系统概述教案
数据库原理与应用 课程教案
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授课题目：第一章 数据库系统概论——数据库技术的产生与发展；数据库的基本概念
教学时数： 2学时 授课类型： □ 理论课 □ 实践课
教学目的、要求：
1、了解数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的基本概念及数据库在计算机系统中的地位
2、了解数据库产生与发展的三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段
3、了解数据库系统的特点
教学重点：
数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的基本概念；数据库产生与发展的三个阶段；数据库系统的特点
教学难点：
数据库系统的特点
教学方法和手段：
1、教学方法：
采用案例式教学模式，采取“以例激趣——以例说理——以例导行”的方式，让众多的学生参与，用案例激发学生思考，引导他们如何解决问题。
2、教学手段
采用多媒体课件与板书相结合
板书内容如下：
1.1 四个基本概念
数据：是数据库中存储的基本对象
如：学生档案中的学生记录(李明,男,1972,江苏,计算机系,1990)
数据库(Database，DB)：是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合
数据库管理系统(DBMS)：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件
DBMS的主要功能：数据定义功能、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
数据库系统（DBS）：是指在计算机系统中引入数据库后的系统
包括：DB+DBMS+应用系统+数据库管理员（DBA ）
1.2 数据库技术产生与发展的三个阶段
1、人工管理阶段：应用程序管理数据，数据不保存，无共享，不独立，无结构。
2、文件系统阶段：文件系统管理数据，数据长期保存，共享性差，数据易不一致。
3、数据库系统阶段：
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
数据库原理与应用 课程教案
数据库第一章
一、
1 数据
2 数据库:长期储存在计算机内、有组织得、可共享得大量数据得集合。
特点：较小得冗余度、较高得数据独立性、易扩展性、用户共享.
３ 数据库管理系统(DＢMS)
就是一个系统软件,位于用户与操作系统之间得一层数据管理软件。
功能:数据定义、数据组织存储与管理、数据操作、数据库得事务管理与运行管理、数据库得建立
与维护
4 数据库系统（DＢS)
包括:数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员。
二、
数据管理发展得三个阶段：ﻫ人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。
其中数据库系统阶段具有高度得物理独立性与一定得逻辑独立性.
数据库系统实现整体数据得结构化就是数据库系统与文件系统得本质区别。
数据库系统得特点:
数据结构化、数据得共享性高、冗余度低、易扩充、数据独立性高、数据由DBMS统一管理与控制。
数据得独立性包括数据得物理独立性与数据得逻辑独立性,数据得物理独立性就是指用户得应用程序与存储在磁盘上得数据库中数据就是相互独立，数据得逻辑独立性就是指用户得应用程序与数据库得逻辑结构就是相互独立得，也就就是说数据得逻辑结构变了，但就是用户程序可以不变。
数据得独立性就是由ＤBMS得二级映像功能实现.
三、数据模型
1 数据模型就是用来描述数据、组织数据与对数据进行操作得，就是现实世界得模拟.现有得数据库系统均就是基于某种数据模型得，数据模型就是数据库系统得核心与基础。
２ 两类数据模型：
第一类：概念模型：按用户得观点对数据与信息建模，主要用于数据库设计。
第二类：逻辑模型与物理模型
逻辑模型：按照计算机系统得观点对数据建模，主要用于DBＭS得实现。包括层次模型、网 状模型、关系模型、面向对象得模型。
物理模型：描述系统内部得表示方式与存取方法，就是面向计算机系统得。物理模型得具体实现就是DBMＳ得任务,用户不用考虑。
数据库第一章 2
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。
第1章 数据库概述
1 第1章 数据库概述
数据库技术是数据管理的技术，是计算机应用从科学计算进入数据处理的一个划时代的转折。近年来数据库技术发展迅速，各种应用领域对数据管理的需求越来越多，各种信息系统都离不开数据库的支持。因此，数据库已成为信息社会的重要基础设施。
数据库技术是一门综合性的软件技术，是使用计算机进行各种信息管理的必备知识。数据库技术所研究的问题就是如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和处理数据，是当代计算机科学的重要组成部分。
本章主要介绍数据库技术的基本概述，包括数据库的发展历史、概念描述以及体系结构介绍，是数据库知识中最基本的部分。
1.1 数据库系统基本概述
数据库系统应用示例
1. 航空售票系统（最早使用数据库技术）
包括信息：
座位预定信息：座位分配、座位确认、餐饮选择
航班信息：航班号、飞机型号、机组号、起飞地、
目的地、起飞时间、到达时间、飞行状态等
机票信息：票价、折扣、有无等
主要功能：
查询在某一段时间内从某个指定城市到另个指定城市的航班、是否有可以选择的座位、是否有其他飞机型号、飞机票价、是否折扣等信息
更新乘客登记航班、分配座位、选择餐饮等
任何时候都有许多航空售票代理商访问这些数据、避免卖同一座位。
通过这些数据，可以统计出经常坐某一航班的乘客信息，并为这些乘客提供优惠
系统特点：数据庞大，人工不能提供及时、准确服务
2. 超市管理系统
包括信息：
商品信息：品名、规格、产地、类别、单位、单价等 2 供应商信息：供应商名、地址、联系人、住址、电话等
销售信息：商品、数量、单价、金额、销售日期、收款人、折扣等
收款人信息：姓名、小组、性别、年龄、电话、地址、身份证等
主要功能：
查询：某类商品信息、供应商信息、某类商品销售情况、畅销商品、商品销售金额等
更新：登记商品信息、供应商信息等
对存储有上万种商品的超市，每天有数百万销售记录，信息统计量大、人工操作不准确
《数据库基础与应用》——数据库系统概论
《数据库基础与应用》——数据库系统概论
在当今数字化的时代，数据成为了至关重要的资产。无论是企业的运营管理、科研机构的研究分析，还是我们日常生活中的各种应用，都离不开对数据的有效存储、管理和利用。而数据库系统，正是实现这一目标的关键技术。
数据库，简单来说，就是一个有组织的数据集合。它就像是一个巨大的仓库，用于存储各种类型的信息，并且能够方便地对这些信息进行添加、删除、修改和查询。数据库系统则是由数据库、数据库管理系统（DBMS）、应用程序和数据库管理员（DBA）等组成的一个整体。
数据库管理系统是数据库系统的核心。它负责管理数据库中的数据，确保数据的完整性、一致性和安全性。想象一下，如果没有一个有效的管理系统，数据可能会变得混乱不堪，出现重复、错误甚至丢失的情况。常见的数据库管理系统有 MySQL、Oracle、SQL Server 等。
数据库系统具有很多重要的特点和优势。首先，它能够实现数据的共享。在一个组织中，不同的部门和人员可能需要访问相同的数据，如果没有数据库系统，每个人都可能会独立地存储和管理自己的数据，这不仅浪费资源，还容易导致数据不一致。通过数据库系统，大家可以在授权的情况下共享数据，提高了工作效率和数据的准确性。 其次，数据库系统保证了数据的独立性。这意味着数据的逻辑结构和物理存储可以相互独立地进行改变，而不会影响应用程序对数据的使用。比如，当我们需要更换数据库的存储设备或者调整数据的存储方式时，应用程序不需要进行修改，仍然能够正常运行。
再者，数据库系统提供了数据的安全性保护。它可以通过设置用户权限、加密等方式，确保只有授权的人员能够访问和操作特定的数据，防止数据被非法获取和篡改。
在数据库的设计中，需要遵循一定的原则和方法。首先要明确数据库的用途和需求，确定需要存储哪些数据以及数据之间的关系。然后，选择合适的数据模型，如关系模型、层次模型、网状模型等。关系模型是目前应用最广泛的模型，它将数据组织成一张张二维表，通过表之间的关联来表示数据之间的关系。
数据库系统概论 2
1 / 12 一、名词解释
数据:描述事物的符号记录
实体:客观存在并可相互区别的事物
属性:实体所具有的某一特性
码:唯一标识实体的属性集
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
外模式:是数据库用户能够看见和使用的局部数据的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数据的逻辑表示。
内模式:是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据内部的表示方式
域:一组具有相同数据类型的值的集合
视图:一个或几个基本表导出的表
基本表:实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示
查询表:查询结果对应的表
视图表:由基本表或其他视图表导出的表
数据库设计的概念:广义的讲，是数据库及其应用系统的设计，即设计整个的数据库应用系统。狭义的讲，是设计数据库本身，即设计数据库的各级模式并建立数据库，这是数据库应用系统设计的一部分。
联系:在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系
函数依赖:设R（U）是属性集U上的关系模式。X,Y是U的子集。若对于R（U）的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元祖在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或者Y函数依赖于X
实体完整性规则:若属性A是基本关系B的主属性，则A不能取空值。
参照完整性规则:属性F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码K相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为:或者取空值；或者等于S中某个元组的主码值。
用户定义的完整性:针对某一具体关系数据库的约束条件，它反映某一具体应用所设计的数据必须满足的语义要求。
主属性:包含在任何一个候选码中的属性。
非主属性:不包含在任何码中的属性
2 / 12 数据库的特点 永久存储、有组织、可共享 三个基本特点
数据库系统一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成
数据管理技术经历了人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段 3个阶段
数据库系统概论目录
第一篇 基础篇
第一章 绪论
1.1 数据库系统概述
1.1.1 四个基本概念
1.1.2 数据管理技术的产生和发展
1.1.3 数据库系统的特点
1.2 数据模型
1.2.1 两大类数据模型
1.2.2 数据模型的组成要素
1.2.3 概念模型
1.2.4 最常用的数据模型
1.2.5 层次模型
1.2.6 网状模型
1.2.7 关系模型
1.3 数据库系统结构
1.3.1 数据库系统模式的概念
1.3.2 数据库系统的三级模式结构
1.3.3 数据库的二级映像功能与数据独立性
1.4 数据库系统的组成
1.5 小结
第二章 关系数据库
2.1 关系数据结构及形式化定义
2.1.1 关系
2.1.2 关系模式
2.1.3 关系数据库
2.2 关系操作
2.2.1基本关系操作
2.2.2 关系数据库语言的分类
2.3 关系的完整性
2.3.1 关系的三类完整性约束
2.3.2 实体完整性
2.3.3 参照完整性
2.3.4 用户定义的完整性
2.4 关系代数
2.4.1传统的集合运算
2.4.2专门的关系运算
2.5 关系演算
2.6 小 结
第三章 关系数据库标准语言SQL
3.1 SQL概述
3.1.1 SQL 的产生与发展 3.1.2 SQL的特点
3.1.3 SQL的基本概念
3.2 学生-课程数据库
3.3 数据定义
3.3.1 模式的定义与删除
3.3.2 基本表的定义、删除与修改
3.3.3 索引的建立与删除
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式