第四章數(shù)據(jù)庫技術(shù)

1、,,第四章 數(shù)據(jù)庫技術(shù),信息化社會離不開信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)庫,常用術(shù)語,1.數(shù)據(jù)庫（DataBase，DB） 長期保存在計算機外存上的、有結(jié)構(gòu)的、可共享的數(shù)據(jù)集合。2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBase Management System，DBMS) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)庫進行管理的軟件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫的一切操作，如查詢、更新、插入、刪除以及各種控制，都是通過DBMS進行的。 DBMS是位于用戶（或應用程

2、序）和操作系統(tǒng)之間的軟件。借助于操作系統(tǒng)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的存儲和管理，使數(shù)據(jù)能被各種不同的用戶所共享，DBMS提供給用戶可使用的數(shù)據(jù)庫語言。3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBase System，DBS） 由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用程序、數(shù)據(jù)庫管理員、用戶等構(gòu)成的人－機系統(tǒng)。,常見的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其開發(fā)工具,開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用程序的語言：過程化語言。如C，BASICA等結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）其他語言：如Delphi，VC等,5/93

3、,5,人工管理,文件系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展,1. 人工管理階段,20世紀50年代中期以前：硬件方面只有卡片、紙帶、磁帶等存儲設備軟件方面沒有操作系統(tǒng)，沒有進行數(shù)據(jù)管理的軟件此時的計算機、數(shù)據(jù)主要以科學計算為目的原始數(shù)據(jù)隨程序一起輸入內(nèi)存 、運算、退出數(shù)據(jù)是面向應用數(shù)據(jù)不具有共享性 數(shù)據(jù)需要由應用程序自己來管理 程序與相應的數(shù)據(jù)有著很強的依賴性程序與數(shù)據(jù)之間不具有獨立性,2. 文件系統(tǒng)階段,20世紀60

4、年代中期 硬件方面有了磁帶、磁盤等大容量存儲設備 軟件方面有了操作系統(tǒng) 不僅用于科學計算，還用于數(shù)據(jù)管理。所有相關(guān)數(shù)據(jù)存放在特定的應用文件中，并由該文件系統(tǒng)進行管理。 問題：數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大數(shù)據(jù)的不一致性 程序與數(shù)據(jù)之間的獨立性不高數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一的管理和控制 安全性、完整性 、并發(fā)操作、數(shù)據(jù)破壞后的恢復 子系統(tǒng)的問題 ：大量重復程序、技術(shù)難度,3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段,20世紀60年代后期: 硬件方面出現(xiàn)了大容量

5、且價格低廉的磁盤 軟件方面操作系統(tǒng)已開始成熟，為數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展提供了良好的基礎 數(shù)據(jù)處理的規(guī)模越來越大，數(shù)據(jù)共享的要求越來越強烈數(shù)據(jù)庫技術(shù)誕生的標志: 1968年美國IBM公司推出的層次模型的IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 1969年美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言研究會下屬數(shù)據(jù)庫任務組公布了關(guān)于網(wǎng)狀模型的DBTG報告 1970年IBM公司研究員E.F.Codd發(fā)表論文提出了關(guān)系模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點,1．采用復雜的結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型。2．最低的

6、冗余度3．有較高的數(shù)據(jù)獨立性用戶面對的是簡單的邏輯結(jié)構(gòu)操作而不涉及數(shù)據(jù)具體的物理存儲結(jié)構(gòu)，4．安全性設置用戶的使用權(quán)限在數(shù)據(jù)庫被破壞時，系統(tǒng)有能力把數(shù)據(jù)庫恢復到可用狀態(tài)。5．完整性系統(tǒng)采用一些完整性檢驗以確保數(shù)據(jù)符合某些規(guī)則，保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)始終是正確的。,新型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)--數(shù)據(jù)庫中一個數(shù)據(jù)在多個不同的地理位置存儲的和處理。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫--可以像對待一般對象一樣存儲復雜信息與過程。多媒體數(shù)據(jù)庫--涉

7、及圖像、音頻、視頻處理、三維動畫、數(shù)據(jù)存儲與檢索等技術(shù)。數(shù)據(jù)倉庫--面向主題的、集成的、穩(wěn)定的和隨時間變化的數(shù)據(jù)集合，用于決策制定。工程數(shù)據(jù)庫--存儲和管理各種工程設計圖形和工程設計文檔，并能為工程設計提供各種服務的數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫--是描述、存儲與處理具有位置、形狀、大小、分布特征及空間關(guān)系等屬性的空間數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。,數(shù)字化過程的三個世界,從現(xiàn)實生活中的客觀事物到存放于計算機中的數(shù)據(jù)，這樣一個加工過程可劃分為三

8、個世界：現(xiàn)實世界：事物的客觀存在，由事物及其性質(zhì)反映。信息世界：是對現(xiàn)實世界的抽象，事物在信息世界中稱為實體。反映事物及其之間聯(lián)系的模型稱為（實體）概念模型。數(shù)據(jù)世界：信息的數(shù)據(jù)化。用記錄和數(shù)據(jù)項分別描述信息世界中的實體及屬性。實體模型數(shù)據(jù)化后稱為數(shù)據(jù)模型。實體模型：客觀事物在人們頭腦中的反映數(shù)據(jù)模型：客觀事物在計算機系統(tǒng)中的描述,數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型的定義--現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的模擬和抽象，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的存儲方式 。

9、 2. 數(shù)據(jù)模型的基本要求--較真實的模擬現(xiàn)實世界 容易被人理解 便于在計算機上實現(xiàn)。3. 數(shù)據(jù)模型的二個層次--概念模型（信息模型）、基本數(shù)據(jù)模型。4. 數(shù)據(jù)模型的三個要素--數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)的約束條件。在幾十年的數(shù)據(jù)庫發(fā)展史中，出現(xiàn)了三種重要的數(shù)據(jù)模型： 層次模型 用樹型結(jié)構(gòu)來表示實體及實體間的聯(lián)系 網(wǎng)狀模型 用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來表示實體及實體間的聯(lián)系 關(guān)系模型

10、用一組二維表表示實體及實體間的關(guān)系,1. 層次模型,以樹形結(jié)構(gòu)來表示實體及其之間的聯(lián)系（1：n）例:早期IBM公司 IMS系統(tǒng)學校組織結(jié)構(gòu)圖,2. 網(wǎng)狀模型,以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及其之間的聯(lián)系(m：n)例: DBTG系統(tǒng)，IBM的IDMS系統(tǒng)課程、學生、選課,共同存在問題:難以實現(xiàn)系統(tǒng)擴充，插入或刪除數(shù)據(jù)時，在于涉及到大量鏈接指針的調(diào)整。,3. 關(guān)系模型,Students表,屬性值(字段值),關(guān)系（二維表）,記錄,屬性名(字段

11、名),關(guān)鍵字確定一條記錄,三種關(guān)系類型：,基本表基本表就是關(guān)系模型中實際存在的表，如表Students 查詢表查詢表是查詢結(jié)果表，或查詢中生成的臨時表? 視圖視圖是由基本表或其他視圖導出的表視圖是為數(shù)據(jù)查詢、處理及數(shù)據(jù)安全設計的虛表，不對應實際存儲的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)庫、表的建立,規(guī)劃數(shù)據(jù)庫設計表結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)庫DataBase,表Table,表Table,表Table,字段記錄索引主鍵關(guān)系及約束,,,,,,數(shù)據(jù)量

12、大小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件硬件投入,一、規(guī)劃數(shù)據(jù)庫,本地數(shù)據(jù)庫遠程數(shù)據(jù)庫,,二、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及表結(jié)構(gòu),字段名(Name),是以字母或漢字為首，一般長度不超過10的字母、漢字、數(shù)字的序列，中間可嵌有下劃線，但不可插入空格。 字段名一般不與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的關(guān)鍵字重名。 合法字段名：XM,CJ_XH,F01,學生姓名(需中文支持) 非法字段名：_XM,1234X,Student Name,F(12),

13、二、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及表結(jié)構(gòu),字段類型(Type),二、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及表結(jié)構(gòu),字段寬度(Width),字段寬度即是指需要分配多少空間來存放該字段的內(nèi)容，也就是該字段最多能表示的信息量，根據(jù)所使用的系統(tǒng)不同也不一盡相同。 有些類型的字段寬度是系統(tǒng)給定的，如Foxbase邏輯型字段寬度為1、日期型字段寬度為8等。,二、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及表結(jié)構(gòu),小數(shù)字數(shù)(Dec),若系統(tǒng)需要指定小數(shù)位數(shù)時，小數(shù)位數(shù)至少比字段寬度值小2 例：

14、3.52 字段寬度為：4 小數(shù)業(yè)位數(shù)為：2,三、創(chuàng)建主鍵及索引,主健 (關(guān)鍵字),主鍵（關(guān)鍵字）即是指該字段的值在整個表中均唯一，即用來標識該記錄的字段，不允許有重復值。如學生情況表中的學號。 每個表中僅能有一個主鍵。 主鍵不是必需的，但給每個表設置一個主鍵，可以避免一些輸入上的錯誤。,三、創(chuàng)建主鍵及索引,索引,索引是將表中的關(guān)鍵字與其物理位置（記錄號）一一對應起來，形成的一個特殊

15、的對應表 索引是一個獨立的表，但只存儲關(guān)鍵字段和記錄號 索引采用等特殊結(jié)構(gòu)（如B+樹），查找速度快 索引和數(shù)據(jù)表具有直接對應關(guān)系，并隨之更新一個數(shù)據(jù)表文件可以有多個索引索引本身不能單獨使用，必須與從屬的表配合使用,三、創(chuàng)建主鍵及索引,索引類型,單索引 ：僅以一個字段的值來設置索引復合索引：以幾個字段的值聯(lián)合起來設置索引,建立索引,根據(jù)不同的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，索引的建立可以通過多種途徑實現(xiàn)。 一般在建立數(shù)據(jù)庫文件結(jié)

16、構(gòu)時，通過選擇DBMS相應的菜單操作方式建立索引，或通過命令建立索引。,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS),DBMS：為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護而配置的軟件系統(tǒng).DBMS的功能1. 數(shù)據(jù)定義: 用于定義數(shù)據(jù)對象, 描述數(shù)據(jù)庫、表的結(jié)構(gòu)等;2. 數(shù)據(jù)操縱: 用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作, 如數(shù)據(jù)的插入、修改、刪除、查詢等;3. 數(shù)據(jù)庫運行管理 包括數(shù)據(jù)存取時的控制, 檢查, 并發(fā)控制, 查詢優(yōu)化, 系統(tǒng)恢復等功能. 保證事物處理