【数据库上】 第一、二讲 引言

第一、二讲 引言

一、 数据库技术

1.1 数据库技术如何影响我们的生活

＊数据库技术在哪些方面影响着我们的工作与日常生活？ 

数据库技术的重要性

   （也包括任何一种技术或创新）
	1）提高效率
	2）改变或创新商业模式
	3）改变生活方式
	4）增加人类自由的维度

1.2 数据库如何描述客观世界

＊数据库中存放的是“谁”的数据？ 
“谁”又是如何描述和表示的？
＊这些事和物该如何表示？
＊二维表是如何描述事物的？行和列
＊二维表又是如何联系和区分事物的？主码、外码

数据库中存放的是“谁”的数据?

• 谁:一个应用系统（企业）需要的客观数据
• 涉及到数据对象的结构、范围和使用权限

“谁”又是如何描述和表示的？

• 客观数据对象的结构即特征如何表示
• 客观数据对象的语义约束(有效性)如何表示
• 客观数据对象的使用权限如何表示

二、 数据管理的发展过程

1)手工阶段(早期—至今并存)

2)程序阶段

3)文件阶段(50年代末--60年代中)

4)数据库阶段(60年代末--现在)

直观解释数据库管理阶段的基本特点：

• 数据的管理者：DBMS(与应用独立的专门管理软件)
• 数据面向的对象：现实世界(添加和删除方便易行)
• 数据的共享程度：共享性高
• 数据的独立性：高度的物理独立性和一定的逻辑独立性(随着不同发展时期，独立性程度在不断改进)
• 数据的结构化：整体结构化
• 数据控制能力：由DBMS统一管理和控制＃

三、数据模型

3.1 什么是数据模型

＊什么是数据模型？
＊数据模型应满足什么要求？

数据模型

• 是一种用来抽象、表示和处理客观世界数据对象结构的描述方式
• 是对客观世界的模拟(一种主观建模）

数据模型应满足如下要求

• 形式化(书面表示/书面语言)
• 能够尽可能真实的反映客观世界
• 容易人所理解
• 便于在计算机上实现＃

3.2 两类模型

＊指哪两个类型(层次)，原因？

模型根据描述用途的不同，可分成两个层次

(1) 概念模型：（也称信息模型）
是按用户的观点来对数据和信息建模；
几乎不涉及计算机专业技术知识。
（面向客观世界建模）

(2) 数据模型：
主要包括网状模型、层次模型、关系模型、对象模型等；
是按计算机系统的观点对数据建模。
（面向计算机实现建模）

3.3 数据库建模的两大阶段

＊指哪两个抽象建模阶段？
＊为何要分开为两个阶段？

客观对象的抽象过程--两步抽象：

现实世界中的客观对象抽象为概念模型；
把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。

概念模型的重要作用：

是现实世界到机器世界的一个中间层次;
可将业务模型与计算机实现工作隔离开；
复杂性减少，便于分工，成功性增大。

四、数据库系统概述

数据(Data)
数据库(Database)
数据库管理系统(DBMS)
数据库系统(DBS)

4.1 数据

• 数据是数据库中存储和管理的基本对象

• 数据的定义

描述事物的符号记录

• 数据的种类

数字、文字、图形、图象、声音

• 数据的特点

数据库中的数据与其语义是不可分的（通常需要满足一定的语义约束，否则就毫无意义）
如：学生的性别，只能是“男”或“女”

4.2数据库

数据库(Database,简称DB)是指：长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的大量数据集合

为什么需要数据库
人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其分门别类地保存起来（即形成数据库），以供应用程序进一步加工处理，抽取或计算出有用信息

一个好的数据库，应当具有如下基本特征：

• 数据按一定的数据模型组织、描述和储存
• 可为各种用户（应用程序）共享使用
• 冗余度较小
• 数据独立性较高（逻辑独立性和物理独立性）
• 易于扩展

4.3 数据库管理系统

什么是DBMS

• 数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户（应用程序）与操作系统之间的一层数据库管理软件
• DBMS是独立、开放的数据库管理软件（提供多种外部接口，管理的数据可以被其它外部应用程序调用）

DBMS的用途

• 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

• 数据定义功能

​ 提供数据定义语言(DDL)

​ 定义数据库中的数据对象

• 数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)

​ 操纵数据实现对数据库的基本操作

​ (查询、插入、删除和修改)

• 数据库的运行管理

  保证数据的安全性、完整性、
  
  多用户对数据的并发使用
  
  发生故障后的系统恢复
  

• 数据库的建立和维护功能(实用程序)

​ 数据库数据批量装载

  数据库转储

​ 介质故障恢复

​ 数据库的重组织

​ 性能监视等

4.4 数据库系统

什么是数据库系统

• 数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。
• 在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。

数据库系统的构成

• 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（和用户）构成。

五、数据库技术在应用开发中的作用

数据库技术对应用开发有多重要？

六、数据库系统&数据库的开发运行环节

数据库系统的开发包含哪些主要环节？
数据库的开发又包含哪些环节？

数据结构设计完成什么任务？

数据结构设计的主要任务

• 分析数据对象特征和使用需求
• 建立数据模型（对象内部结构和外部关联）

1. 概念设计（建立客观世界的抽象结构）

2. 逻辑设计（建立便于计算机实现的逻辑结构-与DBMS密切相关）

   层次模型,网状模型,关系模型,对象模型,XML模型

3. 还应包括：
   数据结构优化设计（建立良好的结构）
   数据完整性设计（建立完整性约束）
   数据安全设计（用户访问授权）

相关数据库技术

• E-R模型（7章），UML（6章） ---面向客观世界描述！
• 关系模型（ 2章，7章）
• 视图+完整性约束+授权（4章）
• 关系数据库设计与优化（8章）
• 对象数据模型（22章）
• XML数据模型（23章）

概念结构设计是什么？

概念结构设计是整个数据库设计的关键，通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体的DBMS的概念模型。

逻辑结构设计是什么？

逻辑结构设计是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。

数据存储&数据库技术

数据存储设计的任务是什么?

数据存储设计(物理设计)

• 分析数据需求和使用需要

1. 对关联数据的使用要求
2. 访问效率要求
3. 安全性要求

• 设计数据物理存储模式

1. 如何存放数据
2. 如何支持快速访问
3. 如何保证数据安全*

相关数据库技术

• 存储和文件结构*(10章)
• 索引与散列(11章)

数据访问设计的任务？

• 分析数据查询要求
• 设计数据访问方法

相关数据库技术：

• SQL（3章）
• 中级SQL（4章）
• 高级SQL（5章）
• 查询处理（12章）
• 查询优化（13章）
• 信息检索（21章*）

数据控制设计的任务是什么？

• 如何控制数据处理过程（系统架构）
• 如何支持多用户并发访问

相关数据库技术：

• 事务管理（14章）
• 并发控制（15章）
• 数据库系统的体系结构（17章）
• 并行数据库（18章）
• 分布式数据库*（19章）

数据维护的任务和重要性？

数据维护的任务

• 数据录入与更新
• 更改数据结构
• 更改用户访问权限
• 备份和恢复数据

相关数据库技术

• SQL语言（3章,4章,5章）
• 备份与恢复系统（16章）

应用功能开发需要数据库技术吗？

应用开发的任务

• 算法与程序实现
• 如何提高开发效率
• 如何高效访问数据
• 数据分析

相关据库技术

• 数据视图（4章）
• 嵌入式SQL（5章）
• 完整性约束（4章）
• 索引技术（11章）
• 用户访问授权（4章）
• 存储过程[函数，过程，触发器]（5章）
• 数据创库与数据挖掘*（20章）

七、总结：数据库系统开发环节

八、 数据库系统架构介绍＊

8.1 DBS分层体系结构

8.2 DBS系统体系结构