數據庫系統概論概論

第一章數據庫系統概論了解數據庫是什么為什么使用數據庫掌握數據庫系統組成學習數據庫的基本元素知曉數據庫管理系統目標理解數據庫DBMS類型與功能了解個人數據庫與企業數據庫區別

掌握Access數據庫應用【學習目標】一、什么是數據庫?1.1數據庫概念數據庫——是一種依照特定數據模型組織、存儲和管理數據的文件，數據庫文件一般存放在輔助存儲器以便長久保存。數據庫具有如下特點：數據不重復存放提供給多種應用程序訪問

數據結構獨立于使用它的應用程序對數據增、刪、改、檢索由統一軟件進行管理和控制高校信息化管理數據庫應用實例二、為什么需要數據庫?

數據庫提供了幫助用戶組織、存儲、管理數據的技術手段，它是信息系統重要組成部分。幾乎所有軟件都使用數據庫處理信息數據。數據庫技術是現代信息技術的核心技術，成千上萬用戶使用數據庫系統。數據庫給用戶帶來許多好處：實現數據資源的充分共享減少存儲數據的冗余度，節省數據的存儲空間容易實現數據信息的查找、統計及分析等處理幫助用戶使用軟件工具更好地管理數據三、什么是數據模型數據模型是指描述事物對象的數據組成、數據關系、數據約束的抽象結構及其說明。1）數據結構:用于描述事物對象的靜態特征，包括事物對象的數據組成、數據類型、數據性質及數據之間的聯系等。2）數據操作:用于描述事物對象的動態特征，包括數據的插入、修改、刪除和查詢等訪問操作。3）數據約束：用于描述數據結構中數據之間的語義聯系、數據之間的制約和依存關系，以及數據動態變化的規則。數據模型數據約束數據操作數據結構四、數據庫模型數據庫模型是指定義數據庫的數據模型。數據庫典型數據模型：層次數據模型網狀數據模型關系數據模型其它數據模型（如對象數據模型、鍵值對數據模型、列式數據模型。。。）1.層次數據模型層次數據模型思想：采用“樹”結構來組織、存儲和管理數據。“高等教育系統”層次數據模型2.網狀數據模型網狀數據模型思想：采用“網狀圖”結構組織、存儲和管理數據。“高等教育系統”網狀數據模型3.關系數據模型關系數據模型思想：采用“二維表”結構組織、存儲和管理數據。“課程目錄系統”關系數據模型問題：在關系數據模型中，用戶如何查詢總體數據？采用結構化查詢語言（StructureQueryLanguage，SQL）對關系模型中的基本表進行關聯數據訪問，實現數據整合查看。課程計劃查詢的SQL操作語句：SELECTCourseID,CourseName,TeacherName,TermFROMCOURSE,TEACHER,CATALOGWHERETEACHER.TeacherID=CATALOG.TeacherIDANDCOURSE.CourseID=CATALOG.CourseID五、數據庫系統組成數據庫系統包括：用戶、數據庫應用程序、數據庫管理系統和數據庫四個組成要素。1.數據庫數據庫(Database)是一種依照特定模型組織、存儲和管理數據的數據結構。在數據庫中，不僅存放了數據，而且還存放了數據與數據之間的關系。系號系名電話學號姓名性別所屬系課號課名…關系數據庫表表表關系一個數據庫系統(DatabaseSystem)中通常有多個數據庫，每個庫由多個數據表（Table）組成。

用戶表

系統表

視圖

索引

約束

觸發器

存儲過程數據庫內部元素用戶表：用戶在數據庫中創建的數據庫表系統表：數據庫中系統自帶的數據庫表視圖：數據庫中用于對數據進行查詢的虛擬表索引：數據庫中用于加快數據查詢的索引項約束：數據庫中對數據、數據關系施加的規則存儲過程：數據庫內部完成特定功能處理的程序觸發器：數據庫內部因數據變化自動執行的一類存儲過程SQLServer數據庫內部元素實例展示：SQLServer數據庫內部元素元數據示例元數據——是一種專門描述數據庫結構的數據。元數據是放在數據庫的系統表內數據庫管理系統（DatabaseManageSystem，DBMS

）——是一種專門用來創建數據庫、管理數據庫、維護數據庫，并提供對數據庫訪問的系統軟件。2.數據庫管理系統用戶數據元數據DBMS系統層次結構數據庫管理系統（DBMS）主要功能：

創建數據庫和表創建支持結構,如索引等讀取數據庫數據修改數據庫數據

維護數據庫結構執行規則并發控制提供安全性執行備份和恢復3.數據庫應用程序數據庫應用程序是一種在DBMS支持下進行用戶數據處理的應用程序。數據庫應用程序需實現如下功能:創建并處理表單處理用戶查詢創建并處理報表執行應用邏輯控制其它應用程序1)創建并處理表單用戶注冊表單查詢學習軟件2)處理用戶查詢3)創建并處理報表月報表4.數據庫用戶數據庫用戶（Users）是指數據庫系統的使用人員。問題：如何理解元數據、數據庫、數據庫管理系統、數據庫系統概念數據庫系統有哪幾個部分組成？處理應用表單數據輸入是數據庫管理系統的功能嗎？一、數據管理技術演化1.2數據庫技術發展1.人工管理階段(20世紀40年代中--50年代中)應用需求:科學計算硬件背景:紙帶打孔輸入/輸出軟件背景:沒有操作系統數據管理：人工管理數據庫的發展歷史其實就是數據管理的發展歷史，它起源于上個世紀計算機應用初期，其發展經歷如下三個階段。應用程序與數據之間關系：數據的管理者：用戶（程序員）數據面向的對象：某一應用程序數據的共享程度：無共享、冗余度極大數據的獨立性：不獨立，完全依賴于程序數據的結構化：無結構數據控制能力：應用程序自己控制人工管理階段特點：2.文件系統階段(20世紀50年代末--60年代中)應用需求： 科學計算、信息管理硬件背景： 磁帶、磁鼓、磁盤軟件背景： 操作系統、文件系統數據管理：文件方式組織數據以文件方式組織管理數據，并對應用程序提供存取訪問接口數據的管理者：文件系統數據面向的對象：某一應用程序數據的共享程度：共享性差、冗余度大數據的結構化：記錄內有結構,整體無結構數據的獨立性：獨立性差，數據的邏輯結構改變必須修改應用程序數據控制能力：應用程序自己控制文件系統管理階段特點：3.數據庫系統階段(20世紀60年代末--現在)應用背景： 大規模數據管理硬件背景： 大容量磁盤、磁盤陣列軟件背景： 操作系統、數據庫管理系統（DBMS）數據管理：數據庫管理系統組織、存儲及訪問數據DatabaseManagementSystem數據庫管理系統數據庫管理階段數據結構化數據的共享性高，冗余度低，易擴充數據獨立性高數據由DBMS統一管理和控制數據庫管理階段特點：二、數據庫發展重要事件1951：Univac系統使用磁帶和穿孔卡片作為數據存儲。1956：IBM公司在其Model305RAMAC中第一次引入了磁盤驅動器。1961：通用電氣(GE)公司的CharlesBachman開發了第一個數據庫管理系統——IDS，采用網狀數據模型。1970：E.F.Codd發明了關系模型數據庫。1973：由JohnJ.Cullinane領導Cullinane公司開發了IDMS——一個針對IBM主機的層次數據模型DBMS。

1974年，IBM的RayBoyce和DonChamberlin提出SQL(StructuredQueryLanguage)語言。1976：Honeywell公司推出了MulticsRelationalDataStore——第一個商用關系數據庫產品。1979：Oracle公司引入了第一個商用SQL關系數據庫管理系統。1983：IBM推出了DB2數據庫產品。1985：為Procter&Gamble系統設計的第一個商務智能系統產生。1991：BillInmon（比爾.恩門）提出了構建數據倉庫。三、數據庫技術發展趨勢數據庫規模朝兩頭分化發展，大數據庫系統越來越大，小數據庫系統越來越小。數據庫行數據訪問到列數據訪問。結構化數據庫到半結構化XML數據庫。數據庫系統、數據倉庫、商業智能數據分析、大數據處理。

通用數據庫、實時數據庫、多媒體數據庫、空間數據庫、分布式數據庫、并行數據庫。。。問題：數據文件與數據庫之間的區別是什么？

應用程序可以直接管理數據庫中數據嗎?一、數據庫應用系統類型1.3數據庫應用系統1.業務處理系統業務處理系統(TransactionProcessSystem,TPS)是運用數據庫應用程序對機構業務活動（如訂購、銷售、支付、出貨、核算等）信息進行記錄、計算、檢索、匯總、統計等數據處理，為機構操作層面提供基本業務服務，提高業務處理效率的信息系統。商業終端銷售系統航空機票訂票系統酒店系統…2.管理信息系統管理信息系統（ManageInformationSystem，MIS）是一種以機構信息管理為主導，利用計算機軟硬件、網絡通信等IT技術，對機構業務進行整體信息化管理，以達到提高機構工作效率和服務價值，并支持機構職能與運營管理的信息系統。人力資源管理信息系統企業CRM系統企業ERP系統學籍管理信息系統…3.決策支持系統決策支持系統（DecisionSupportSystem）是以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為基礎，以計算機技術、數據庫技術、仿真技術和信息技術為手段，為解決特定領域問題，為決策者提供信息服務的信息系統。證券分析與輔助決策信息系統電力市場電價預測信息系統電信營銷決策支持系統礦井救災決策支持系統…二、數據庫系統應用結構1.單機結構特點:

在單機結構系統中，整個數據庫系統都裝在一臺計算機上，由一個用戶進行訪問操作，數據不能共享，數據冗余度大。2.集中式結構特點:

數據庫系統的應用程序、DBMS、數據，都放在同一主機上，所有的處理任務由主機完成，多個用戶可同時并發地存取數據，能夠共享數據。優缺點:

結構簡單，易于維護，但是當終端用戶增加到一定數量后，數據的存取將會成為瓶頸問題，使系統的性能大大地降低。3.客戶/服務器結構優缺點:在這種系統中，用戶將數據傳送到服務器進行處理。服務器將結果返回給用戶，提高了系統的性能和負載能力，但可能帶來網絡上數據傳數量過大。特點:在網絡中將某個結點的計算機專門用于執行DBMS核心功能，稱為數據庫服務器；其他結點上的計算機安裝DBMS外圍應用開發工具和應用程序，稱為客戶機。這種把DBMS和應用程序分開的結構就是客戶/服務器數據庫系統。

服務進程客戶端程序4.分布式結構優缺點:適應了地理上分布的企業、團體等組織對數據庫的需求，但給數據的處理和維護帶來困難。特點：數據庫中的數據在邏輯上是一個整體，但物理分布在計算機網絡的不同結點上，每個結點上的主機又連接多個用戶。網絡中的每一個結點都可以獨立地處理數據，執行全局應用。

三、數據庫應用系統開發階段1.系統需求分析系統分析人員與用戶交流，按照軟件工程方法獲取系統數據需求信息，并采用模型定義系統數據組成，及其數據字典。2.系統數據架構設計系統架構設計人員根據系統功能和性能需求，對系統數據架構模型進行設計，包括系統數據概念模型、系統數據邏輯模型和系統數據物理模型。3.系統數據庫實現系統數據庫開發人員根據系統設計方案，對系統數據庫進行部署和模型實現，包括系統數據庫創建、數據表創建、索引和約束等對象創建。4.系統測試系統測試人員將測試數據上載到數據庫中，對數據庫對象進行測試操作訪問，實現數據庫功能和性能測試。5.系統運行與維護系統運維人員在系統投入運行過程中，對系統數據庫進行定期維護和優化，以保證數據庫系統正常地、高效地運行。問題：圖書管理系統是哪類數據庫應用系統？數據庫系統應用結構有哪些?各有什么特點?

數據庫系統測試的目的是什么？1.4典型數據庫管理系統ACCESS——微軟公司推出的桌面數據庫管理系統SQLSERVER——微軟公司推出的商用數據庫管理系統

ORACLE——甲骨文公司推出的企業級數據庫管理系統

IBMDB2——IBM公司推出的企業級數據庫管理系統

Sybase

ASE——Sybase公司推出的企業級數據庫管理系統MySql——開源的數據庫管理系統。。。。。一、典型數據庫管理系統集中DBMS——數據庫集中在單一物理機器中分布DBMS——數據庫可分布在不同位置物理機器3.按系統部署分類單用戶DBMS——僅支持單用戶訪問多用戶DBMS——可支持多用戶并行訪問2.按用戶數分類通用DBMS——支持多種領域數據庫應用專用DBMS——支持專用領域數據庫應用1.按用途分類二、數據庫管理系統分類個人DBMS——適用于單個用戶的信息管理應用

企業DBMS——適用于大型的企業級應用4.按使用場景分類實例分析：1.MicrosoftSQLServer2012數據庫管理系統屬于哪類DBMS？2.SybaseSQLAnywhere12數據庫管理系統屬于哪類DBMS？3.MicrosoftAccess2013數據庫管理系統屬于哪類DBMS？4.SQLite3數據庫管理系統屬于哪類DBMS？三、個人數據庫系統與企業級數據庫系統比較1.個人數據庫系統個人數據庫主要運用在少量數據處理、單用戶使用的場景。2.企業級數據庫系統企業級數據庫主要運用在大量數據處理、多用戶使用的場景。數百個數據庫表上百萬行數據/表數千計并發用戶問題：個人數據庫系統和企業級數據庫系統的區別是什么？一、Access數據庫軟件介紹1.5MicrosoftAccess項目實踐——數據庫單表關系操作桌面個人數據庫管理系統作為Office辦公軟件套件之一MicrosoftOffice辦公軟件二、Access數據庫創建三、Access數據庫表創建四、數據庫實踐項目案例本節結合一個“成績管理系統”項目案例來學習MicrosoftAccess關系數據庫管理系統基本操作和應用。在本項目案例中，將學生成績數據庫名稱定義為Evaluate。在該數據庫中，包含學生表（Student）、課程表（Course）、教師表（Teacher）、成績表（Grade）。字段名稱字段編碼數據類型字段大小必填字段是否主鍵學號StudentID文本12是是姓名StudentName文本10是否性別StudentGender文本2否否出生日期BirthDay日期/時間短日期否否專業Major文本30否否手機號StudentPhone文本11否否表1-1學生表（Student）表1-2課程表（Course）字段名稱字段編碼數據類型字段大小必填字段是否主鍵課程編號CourseID文本3是是課程名稱CourseName文本20是否課程類別CourseType文本10否否學分CourseCredit數字短整型否否學時CoursePeriod數字短整型否否考核方式TestMethod文本10否否表1-3教師表（Teacher）字段名稱字段編碼數據類型字段大小必填字段是否主鍵教師編號TeacherID文本3是是姓名TeacherName文本10是否性別T