數據庫技術及應用教程第1頁，課件共51頁，創作于2023年2月主講：劉紅軍

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O-Add:科技樓604第2頁，課件共51頁，創作于2023年2月課件、資源下載地址02第3頁，課件共51頁，創作于2023年2月課程內容及要求了解數據庫的基本原理學會數據庫的建立和修改學會數據庫DML語句的操作（Select、Update、Delete、Insert）學會SQLServer2008的基本使用企業管理器查詢分析器視圖存儲過程數據備份與恢復第4頁，課件共51頁，創作于2023年2月問題什么是數據庫？什么是數據庫系統？什么是數據庫管理系統？數據模型第5頁，課件共51頁，創作于2023年2月問題什么是數據庫？什么是數據庫系統？什么是數據庫管理系統？數據模型第6頁，課件共51頁，創作于2023年2月通訊錄：圖書館：7數據庫數據的倉庫，即數據存放的地方小數據庫可用手工管理大型數據庫必須由計算機進行管理計算機三大主要應用領域？科學計算過程控制數據處理70%數據庫（DB）是存儲在計算機內、有組織的、可共享的數據集合第7頁，課件共51頁，創作于2023年2月信息、數據、數據處理與數據管理數據與信息8信息的特征信息能源材料客觀世界的三大要素采集并加工、傳遞消息情報指令數據信號學號：S1姓名：趙亦性別：女年齡：17歲所在系別：計算機源于物質和能量可以感知可存儲、加工、傳遞和再生第8頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據數據是信息的具體表現形式數據的表現形式數據與信息的聯系數據是信息的符號表示或載體信息是數據的內涵，是對數據的語義解釋9S1趙亦女17歲計算機數字文字圖形圖象聲音等第9頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據處理與數據管理

信息＝數據＋數據處理10將數據轉換成信息包括數據的收集、管理、加工利用乃至信息輸出

數據的收集、整理、組織、編碼、存儲、維護、檢索、傳輸等操作數據處理數據管理產出輸出結果原料輸入“數據處理”的真正含義應該是為了產生信息而處理數據

第10頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫技術的產生、發展11人工管理階段文件系統階段數據庫系統階段數據不保存，不共享，無獨立性，無專用軟件管理數據數據以文件形式長期保存，由文件系統管理數據，程序與數據間有一定獨立性數據結構化，共享性高、冗余度低，獨立性高，有統一的數據控制功能DBMS

數據的安全性控制數據的完整性控制并發控制數據恢復第11頁，課件共51頁，創作于2023年2月人工管理階段應用程序與數據之間的對應關系12應用程序1應用程序2應用程序n數據集1數據集2數據集n…第12頁，課件共51頁，創作于2023年2月文件系統階段應用程序與數據間的對應關系13文件系統……文件1文件2文件3應用程序1應用程序2應用程序n第13頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫系統階段應用程序與數據間的對應關系14…應用程序1應用程序2應用程序n數據庫

數據庫管理系統

DBMS第14頁，課件共51頁，創作于2023年2月問題什么是數據庫？什么是數據庫系統？什么是數據庫管理系統？數據模型第15頁，課件共51頁，創作于2023年2月DBS數據庫系統DBS（DataBaseSystem，簡稱DBS）是一個實際可運行的存儲、維護和應用系統提供數據的軟件系統，是存儲介質、處理對象和管理系統的集合體。DBS由軟件、數據庫和數據管理員組成。軟件：包括操作系統、各種宿主語言、實用程序以及數據庫管理系統。數據庫由數據庫管理系統統一管理，數據的插入、修改和檢索均要通過數據庫管理系統進行。數據管理員負責創建、監控和維護整個數據庫，使數據能被任何有權使用的人有效使用。第16頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫系統的組成

數據庫系統（DBS）17數據庫計算機軟件系統數據庫用戶計算機硬件系統數據庫系統用戶1用戶2用戶n…用戶應用系統應用開發工具DBMS操作系統OS數據庫數據庫管理員軟件系統第17頁，課件共51頁，創作于2023年2月用戶18終端用戶應用程序員數據庫管理員對數據庫進行存儲、維護和檢索非計算機專業人員使用數據庫設計和編制應用程序負責設計、建立、管理和維護數據庫以及協調用戶對數據庫要求的個人或工作團隊第18頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫系統的模式結構數據庫系統的三級模式結構數據庫系統內部的體系結構從邏輯上分為三級學號姓名性別年齡系別

001101張立男20計算機19型值模式實例外模式模式內模式第19頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫系統的外部體系結構20單用戶結構的數據庫系統主從式結構的數據庫系統分布式結構的數據庫系統客戶/服務器結構的數據庫系統（C/S）瀏覽器/服務器結構的數據庫系統（B/S）一臺計算機，不能共享數據大型主機帶多個終端；主機處理，終端輸出是分布在計算機網絡上的多個邏輯相關的數據庫的集合把DBMS的功能與應用程序分開；管理數據的節點稱為服務器應用DBMS的節點稱為客戶機將客戶端運行的應用程序轉移到應用服務器上，充當了客戶機和數據庫服務器的中介第20頁，課件共51頁，創作于2023年2月問題什么是數據庫？什么是數據庫系統？什么是數據庫管理系統？數據模型第21頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫管理系統（DBMS）DBS是指硬件系統、數據庫、數據庫管理系統、應用軟件和維護人員的綜合。服務器+數據庫+數據庫管理端+數據庫應用軟件+管理員（用戶）22DBSDBMS核心數據定義查詢更新各種控制第22頁，課件共51頁，創作于2023年2月DBMS的主要功能數據定義功能定義數據的模式、外模式和內模式三級模式結構定義模式/內模式和外模式/模式二級映象定義有關的約束條件第23頁，課件共51頁，創作于2023年2月DBMS功能:數據操縱功能數據庫的基本操作：檢索、更新（包括插入、修改、刪除）等。DML有兩類:自主型宿主型DBMS功能:數據庫運行管理功能對數據庫運行的管理是DBMS運行的核心部分。DBMS對數據庫的控制主要通過四個方面實現：數據的安全性控制、數據的完整性控制、多用戶環境下的并發控制和數據庫的恢復。24獨立使用嵌入在如Fortran、Pascal、C等高級語言中第24頁，課件共51頁，創作于2023年2月DBMS功能:數據庫的建立和維護功能數據庫的建立包括數據庫的初始數據的裝入與數據轉換等。數據庫的維護包括數據庫的轉儲、恢復、重組織與重構造、系統性能監視與分析等。

DBMS功能:數據通信接口DBMS功能:數據組織、存儲和管理25第25頁，課件共51頁，創作于2023年2月DBMS的組成26語言編譯處理程序系統運行控制程序系統建立、維護程序數據字典數據定義語言DDL編譯程序數據操縱語言DML編譯程序系統總控程序安全性控制程序完整性控制程序并發控制程序數據存取和更新程序通信控制程序裝配程序重組程序系統恢復程序描述數據庫中有關信息的數據目錄第26頁，課件共51頁，創作于2023年2月DBMS的數據存取的過程DBMS對數據的存取通常需要以下幾個步驟：（1）用戶使用某種特定的數據操作語言向DBMS發出存取請求；（2）DBMS接受請求并將該請求解釋轉換成機器代碼指指令；（3）DBMS依次檢查外模式、外模式/模式映象、模式、模式/內模式映象及存儲結構定義；（4）DBMS對存儲數據庫執行必要的存取操作。（5）從對數據庫的存取操作中接受結果。（6）對得到的結果進行必要的處理，如格式轉換等。（7）將處理的結果返回給用戶。27第27頁，課件共51頁，創作于2023年2月28應用程序數據庫DBMS數據請求處理結果低層指令結果圖1-11DBMS的工作方式應用程序應用程序DBMS操作系統外模式模式內模式數據庫圖1-12DBMS存取數據的過程示意圖第28頁，課件共51頁，創作于2023年2月問題什么是數據庫？什么是數據庫系統？什么是數據庫管理系統？數據模型第29頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據模型數據模型是數據庫的框架數據模型是數據庫系統的核心和基礎三個世界的劃分及其有關概念三個世界的劃分首先將現實世界的事物及聯系抽象成信息世界的信息模型然后再抽象成計算機世界的數據模型數據加工經歷了現實世界、信息世界和計算機世界三個不同的世界，經歷了兩級抽象和轉換30組織方式表達方式存取路徑數據及其聯系

第30頁，課件共51頁，創作于2023年2月31現實世界概念模型認識抽象DBMS支持的數據模型信息世界計算機世界現實世界數據處理的抽象和轉換過程第31頁，課件共51頁，創作于2023年2月四種數據模型層次模型層次模型的數據結構32無雙親，根節點根以外的其他結點有且僅有一個雙親結點；父子結點之間的聯系是一對多（1:n）的聯系。第32頁，課件共51頁，創作于2023年2月具有四個記錄型：D，R，S，TS與T是葉節點，它們沒有子女節點由D到R，R到T，由D到S均是一對多的關系33層次數據模型第33頁，課件共51頁，創作于2023年2月層次模型的數據操縱與數據完整性約束進行插入操作時，如果沒有相應的雙親節點（父節點）值就不能插入子女節點值。進行刪除操作時，如果刪除雙親節點值，則相應的子女節點值也被同時刪除。修改操作時，應修改所有相應的記錄，以保證數據的一致性。層次模型的優缺點34結構簡單，層次分明查詢效率高提供良好的數據完整性支持不能直接表示多對多聯系插入和刪除數據限制太多查詢子女結點必須通過雙親結點優點缺點第34頁，課件共51頁，創作于2023年2月網狀模型網狀模型的數據結構網狀模型是采用有向圖結構表示記錄型與記錄型之間聯系的數據模型。每個結點表示一個記錄型，每個記錄型可包含若干個字段，記錄型描述的是實體。結點間的帶箭頭的連線（或有向邊）表示記錄型間的1：n的父子聯系。35網狀模型的特點：有一個以上的結點沒有雙親結點。允許結點有多個雙親結點。允許兩個結點之間有多種聯系（復合聯系）。第35頁，課件共51頁，創作于2023年2月插入數據時，允許插入尚未確定雙親節點值的子女結點值。刪除數據時，允許只刪除雙親節點值。修改數據時，只需更新指定記錄即可。網狀模型的優缺點36可表示實體間的多種復雜聯系具有良好的性能和存儲效率數據結構復雜數據定義語言、數據操縱語言復雜用戶需要了解系統結構的細節優點缺點網狀模型的數據操縱與完整性約束第36頁，課件共51頁，創作于2023年2月關系模型趙青女職稱高工男工人李四君電視機姓名何芳工程師女性商店結構化數據數據庫姓名性別職稱趙青女高工李四君男工人何芳女工程師第37頁，課件共51頁，創作于2023年2月關系模型關系模型的數據結構及有關概念38小型數據庫系統：Foxpro、Access大型數據庫系統：Oracle、SQLServer、Informix、Sybase關系二維表SNO學號SN姓名SEX性別AGE年齡DEPT系別S1趙亦女17計算機S2錢爾男18信息S3孫珊女20信息S4李思男21自動化S5周武男19計算機S6吳麗女20自動化元組（記錄）屬性域：（字段）屬性的取值范圍，（男，女）第38頁，課件共51頁，創作于2023年2月關系型數據庫有關基本概念字段（Field）標記實體屬性的命名單位稱為字段。記錄（Record）字段的有序集合稱為記錄。如，一個學生（990001，張立，20，男，計算機）為一個記錄。文件（File）同一類記錄的集合稱為文件。所有學生的記錄組成了一個學生文件。關鍵字（Key）能惟一標識文件中每個記錄的字段或字段集，稱為記錄的關鍵字。39第39頁，課件共51頁，創作于2023年2月關系型數據庫主要特征數據共享和最小的數據冗余度數據的完整性正確性：數據的范圍、類型一致性：有冗余時，重復的數據始終要相同數據的安全性：數據不被非法利用和破壞數據的獨立性：數據的存取方式對應用程序獨立，原先內部結構改變了，原先的應用程序仍不變。第40頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫的主要特征表2：成績單表1：登記表與表1相同的內容：第41頁，課件共51頁，創作于2023年2月表2:成績單表1:登記表數據共享和最少數據冗余數據共享和最少數據冗余第42頁，課件共51頁，創作于2023年2月成績單：登記表：數據必須完整（正確，一致）第43頁，課件共51頁，創作于2023年2月實體間的聯系實體型內部的聯系通常是指組成實體的各屬性之間的聯系實體型之間的聯系通常是指不同實體集之間的聯系兩個實體型之間的聯系有如下三種類型：44不同實體集實體之間的聯系ABABAB(a)一對一聯系

(b)一對多聯系

(c)多對多聯系

第44頁，課件共51頁，創作于2023年2月面向對象模型對象和對象標識對象是現實世界中實體的模型化。對象標識獨立于對象的內容和存儲位置，是一種邏輯標識符，通常由系統產生，它在整個系統范圍內是惟一的。兩個對象即使內部狀態值和方法都相同，如標識符不同，仍認為是兩個相等而不同的對象。每個對象都包含一組屬性和一組方法。45一個學生一門課程一次考試記錄對象屬性方法對象屬性方法……第45頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫系統的發展46關系數據模型

格式化數據模型（層次數據模型和網狀數據模型）面向對象的數據模型支持三級模式的體系結構；用存取路徑來表示數據之間的聯系；獨立的數據定義語言；導航的數據操縱語言。概念單一，實體以及實體之間的聯系都用關系來表示；以關系代數為基礎，形式化基礎好；數據獨立性強，數據的物理存取路徑對用戶隱蔽；關系數據庫語言是非過程化的，大大降低了用戶編程的難度。支持面向對象的數據模型；保持或繼承第二代數據庫系統的優點；具有開放性。第一代第二代第三代傳統數據庫缺點：面向機器的語法數據模型；數據類型簡單、固定；結構與行為完全分離；被動響應；事務處理能力較差。第46頁，課件共51頁，創作于2023年2月數據庫技術與其他相關技術的結合數據庫技術與分布處理技術相結合，出現了分布式數據庫；數據庫技術與人工智能技術相結合，出現了演繹數據庫、主動數據庫和知識庫等；數據庫技術與多媒體技術相結合，出現了多媒體數