1、下一页计算机软件基础计算机软件基础The software basic The software basic of computerof computer主讲：主讲：xx西安交通大学西安交通大学计算机教学实验中心计算机教学实验中心第第11单元单元数据库数据库_1数据库概述数据库概述1谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第2页页教学目标、要求教学目标、要求l了解什么是数据库了解什么是数据库l了解什么是数据模型了解什么是数据模型l了解数据处理技术的发展变了解数据处理技术的发展变化及趋势化及趋势谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第3页页涉及的章节涉及的章节l
2、第第6 6章章 数据库系统基础数据库系统基础6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 数据模型数据模型6.3 6.3 数据库系统的结构数据库系统的结构l第第8 8章章 实用关系数据库管理系统应基础实用关系数据库管理系统应基础8.1 8.1 计算模式介绍计算模式介绍谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第4页页一、基本概念一、基本概念l数据处理数据处理( (DataProcessingDataProcessing) ) 是计算机应用中的最大的一个分支。最是计算机应用中的最大的一个分支。最初指在计算机上加工商业、企业的信息初指在计算机上加工商业、企业的信息和数据，现在常用来泛指非科
3、技工程方和数据，现在常用来泛指非科技工程方面的计算、管理和操纵任何形式的数据面的计算、管理和操纵任何形式的数据资料。资料。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第5页页数据库数据库( (DataBaseDataBase) )l在计算机上合理存放的相互关联的数据的在计算机上合理存放的相互关联的数据的集合集合, ,被称为数据库被称为数据库; ;它具有下列特点它具有下列特点: :最小冗余(尽可能不重复)可以最优方式提供数据共享数据的独立性实现数据的统一管理l数据库技术是数据处理最有效的手段数据库技术是数据处理最有效的手段谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第6页
4、页数据库技术发展历史数据库技术发展历史l数据库（数据库（DBDB）技术是管理数据的一种最）技术是管理数据的一种最新方法。新方法。l它起源于它起源于6060年代末。年代末。3030多年来，在理论多年来，在理论上、实现技术上都有很大的发展。上、实现技术上都有很大的发展。l特别是在特别是在PCPC机上推出机上推出XBASEXBASE系统系统DBSDBS后，后，使数据库技术走出实验室，从专业人员使数据库技术走出实验室，从专业人员掌握的特殊工具变为普通用户手中的一掌握的特殊工具变为普通用户手中的一般数据处理工具。般数据处理工具。l现在，现在，DBDB已成为已成为MISMIS、OAOA、CAMCAM等领域
5、的等领域的主要工具之一。主要工具之一。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第7页页数据管理的发展阶段数据管理的发展阶段l数据管理经历了数据管理经历了4 4个发展阶段：个发展阶段：手工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段分布式数据库系统阶段谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第8页页手工管理阶段（手工管理阶段（46504650年代中期）年代中期）l早期计算机数据处理应用没有专门管理数早期计算机数据处理应用没有专门管理数据的软件，程序自带数据。其特点是：据的软件，程序自带数据。其特点是：数据独立性差，不能共享；数据独立性差，不能共享；数据冗余数据冗余无法集中式
6、管理无法集中式管理主要用于科学计算主要用于科学计算应用程序应用程序1应用程序应用程序n.数据组数据组1数据组数据组n.谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第9页页文件系统阶段（文件系统阶段（50605060年代）年代）l数据以文件的形式存放于外存中数据以文件的形式存放于外存中, ,数据由文件数据由文件系统系统FSFS和操作系统和操作系统OSOS统一管理，数据通过程序统一管理，数据通过程序方式来实现操作。其特点是：方式来实现操作。其特点是：文件系统是应用程序和数据间的公共接口、文件系统是应用程序和数据间的公共接口、统一存取；统一存取；文件由用户自定义，格式和内容不统一，难文件
7、由用户自定义，格式和内容不统一，难于共享；于共享；数据冗余度大数据冗余度大文件系统本身无法解决这些问题。文件系统本身无法解决这些问题。应用程序应用程序1应用程序应用程序n.数据组数据组1数据组数据组m.文件文件系统系统谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第10页页数据库系统阶段（数据库系统阶段（6060年代年代 至今）至今）l由由DBMSDBMS实现对实现对DBDB的定义、管理和操作。的定义、管理和操作。DBMSDBMS是是用户和数据间的接口，特别是网络和通信技术用户和数据间的接口，特别是网络和通信技术的发展，使异地、异机间的数据共享成为现实。的发展，使异地、异机间的数据共
8、享成为现实。其特点是：其特点是：能为多用户共享能为多用户共享数据冗余度最小数据冗余度最小可以交互方式或程序方式操作可以交互方式或程序方式操作l问题问题: :异地共享一处的数据异地共享一处的数据, ,容易造成网络通信容易造成网络通信“堵塞堵塞”应用程序应用程序1应用程序应用程序n.DBMSDBMSDB谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第11页页数据通信数据通信 局域网局域网LAN LAN 远程通信远程通信.DBMSDB实时方式实时方式MM接收器接收器DBMSDB非实时方式非实时方式谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第12页页分布式数据库系统阶段（分布式
9、数据库系统阶段（8080年代中期年代中期）l分布式数据库分布式数据库DDBS(Distributed DBS)DDBS(Distributed DBS)技术是技术是DBDB技技术和网络、通信技术的结晶产物。术和网络、通信技术的结晶产物。l其主要特点：其主要特点：处理的数据分散在各个结点上，每个结点的数处理的数据分散在各个结点上，每个结点的数据由本地的据由本地的DBMSDBMS管理，各结点间可以数据共享；管理，各结点间可以数据共享；充分利用、发挥各个结点的资源优势，减轻网充分利用、发挥各个结点的资源优势，减轻网络负担；络负担；DBMS1DBMS1DBMSiDBMSiDB1DB1DBiDBi DD
10、BMS.谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第13页页数据库技术的发展方向数据库技术的发展方向l数据库的发展方向：数据库的发展方向： 可视化 多媒体 面向对象的处理 交叉平台 开放式l现代数据库还要具有：现代数据库还要具有： 数据仓库、数据开采、知识发现、决策支持的功能。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第14页页几种常用的数据库几种常用的数据库lXBASE 一种大众化的关系型数据库系统；类似一种大众化的关系型数据库系统；类似产品有：产品有：DBASE、FOXBASE、FOXPRO、VFP等系列产品。等系列产品。lOracel 大型关系数据库管理系统，
11、具有兼容性、大型关系数据库管理系统，具有兼容性、可移植性、可联接性、开放性、高生产率，支持可移植性、可联接性、开放性、高生产率，支持SQL等优点。等优点。lSybase 大型大型“客户机客户机/服务器数据库体系结构服务器数据库体系结构”的的DMS 具有分布式处理等优点。具有分布式处理等优点。lInformix 是唯一具有是唯一具有“可伸缩、高性能可伸缩、高性能”体系体系结构的结构的DBMS。lSQL Server 是建立在是建立在 Windows NT 上的上的RDBMS。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第15页页对数据库研究的发展趋势对数据库研究的发展趋势l由于计算机
12、应用的普及，数据处理的社由于计算机应用的普及，数据处理的社会需求剧增，极大地促进了会需求剧增，极大地促进了DBDB技术的发技术的发展，至今为止，对展，至今为止，对DBDB的研究主要集中在的研究主要集中在以下几个方面：以下几个方面：DB的设计方法DB规范理论分布式DBS4GL及应用生成器新一代DBS面向对象的DB系统谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第16页页DBDB的设计方法的设计方法l目前的目前的DBDB设计方法，主要停留在经验与尝设计方法，主要停留在经验与尝试阶段，工程规范程度不高。主要方法有：试阶段，工程规范程度不高。主要方法有：数据模型设计数据模型设计： 解决从现
13、实世界到解决从现实世界到DBDB的逻辑描述的逻辑描述数据存储与访问方法的设计数据存储与访问方法的设计：根据数据：根据数据模型物理存储结构，确定用户访问数据模型物理存储结构，确定用户访问数据的方式；的方式；DBDB的管理与保护的管理与保护：解决：解决DBDB使用及维护中使用及维护中的各种问题，例如，对用户友好、使用的各种问题，例如，对用户友好、使用简便、维护方便等。简便、维护方便等。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第17页页DBDB规范理论规范理论l研究数据的语义问题（即数据元素间的研究数据的语义问题（即数据元素间的关系）构造规范的数据模型，其目的是关系）构造规范的数据模
14、型，其目的是使存储数据能正确地反映现实世界的联使存储数据能正确地反映现实世界的联系，防止导出与客观实际矛盾的结果。系，防止导出与客观实际矛盾的结果。l目前这方面的工作越来越形式化、抽象目前这方面的工作越来越形式化、抽象化，已成为一个独立的理论分支化，已成为一个独立的理论分支。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第18页页4GL4GL及应用生成器及应用生成器l第四代语言（第四代语言（4GL4GL）来源于）来源于DBDB查询语言，例查询语言，例如如SQL ServerSQL Server。用户只需指出。用户只需指出“做什么做什么”，应用生成器自动生成相应的应用程序。应用生成器自
15、动生成相应的应用程序。l这方面的研究可以使这方面的研究可以使DBDB应用系统开发趋于应用系统开发趋于自动化、标准化，从而提高系统的效率、自动化、标准化，从而提高系统的效率、可靠性和可维护性。可靠性和可维护性。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第19页页新一代新一代DBSDBS面向对象的面向对象的DBDB系统系统l最新技术是面向对象最新技术是面向对象的数据库系统的数据库系统OODBSOODBS，目前，目前还处于探索阶段。还处于探索阶段。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第20页页二、数据模型二、数据模型l从现实生活中的客观事物到存放于从现实生活中的客观
16、事物到存放于计算机中的数据，这样一个加工过计算机中的数据，这样一个加工过程可划分为三个领域：程可划分为三个领域：现实世界、观念世界和数据世界现实世界、观念世界和数据世界l表示实体之间联系的方式被称为表示实体之间联系的方式被称为数数据模型据模型，而实体模型是从客观事物，而实体模型是从客观事物中抽象得到的。中抽象得到的。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第21页页现实世界现实世界l现实世界现实世界是存在于人脑之外的客是存在于人脑之外的客观世界，事物及其相互联系就存在观世界，事物及其相互联系就存在于这个世界中。于这个世界中。l事物可用事物可用“对象对象”和和“性质性质”来描来描
17、述述l又有又有“共同事物共同事物”和和“特殊事物特殊事物”两个不同级别。两个不同级别。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第22页页观念世界观念世界l观念世界观念世界是现实世界在人脑中的是现实世界在人脑中的反映，客观事物在概念世界中称为反映，客观事物在概念世界中称为“实体实体”。l反映事物联系的是实体模型。反映事物联系的是实体模型。l实体用实体用“对象对象”和和“属性属性”来描述来描述l又分为又分为“个体实体个体实体”和和“总体实体总体实体”两个级别。两个级别。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第23页页数据世界数据世界l数据世界数据世界是数据在观念世
18、界中信息是数据在观念世界中信息的数据化，现实世界中的事物及联系的数据化，现实世界中的事物及联系在这个世界中用数据模型来描述。在这个世界中用数据模型来描述。l数据模型反映的是数据间的联系。数据模型反映的是数据间的联系。l数据用数据用“数据记录数据记录”和和“数据项数据项”来来描述；描述；l又分为又分为“数据类型数据类型”和和“数据值数据值”两两个不同级别。个不同级别。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第24页页数据加工三个的领域关系数据加工三个的领域关系数据数据数据分级数据分级记录记录项项项项值值数数据据模模型型实实体体模模型型事物事物及及联系联系实体分级实体分级实体实体对
19、象对象属性属性总体总体个体个体事物事物事物分级事物分级对象对象性质性质共同共同特殊特殊抽抽象象过过程程数据数据世界世界观念观念世界世界现实现实世界世界客观世界是信息客观世界是信息之源，是设计之源，是设计DB的出发点。的出发点。实体模型和数据实体模型和数据模型是对客观事模型是对客观事物的两级抽象描物的两级抽象描述。述。数据库的核心问数据库的核心问题是数据模型。题是数据模型。结论：结论：要得到正确的数据模要得到正确的数据模型，必须首先充分了型，必须首先充分了解客观事物。解客观事物。由此可见：由此可见：谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第25页页实体模型实体模型l实体模型实体模
20、型 是用符号和文字描述的客是用符号和文字描述的客观事物的联系。要考虑下述问题：观事物的联系。要考虑下述问题：对象与属性对象与属性个体与总体个体与总体总体之间的联系总体之间的联系实体模型实体模型谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第26页页对象和属性对象和属性l对象和属性对象和属性 在概念世界中，用实体来描述客在概念世界中，用实体来描述客观事物，实体可以是具体的，也可以是抽象的：观事物，实体可以是具体的，也可以是抽象的：具体实体：具体实体： 一个学生、一辆汽车一个学生、一辆汽车抽象实体：抽象实体： 一部法规、一种算法一部法规、一种算法 实体又可以分成实体又可以分成“对象对象”
21、和和“属性属性”两类：两类：对象：对象： 人、汽车、工厂、西安交通大学等人、汽车、工厂、西安交通大学等属性：属性： 用来描述对象的特征信息；例如，用来描述对象的特征信息；例如，“人人”的特征有：的特征有： 姓名、性别、民族、籍贯、姓名、性别、民族、籍贯、出生日期等。出生日期等。在设计、调研过程中，要从不同角度、观点在设计、调研过程中，要从不同角度、观点考虑、分析实体及其属性。考虑、分析实体及其属性。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第27页页个体和总体个体和总体l个体个体：指单个的相互区别的特定实体。：指单个的相互区别的特定实体。人的个体：张三、李四；学校的个体：人的个体
22、：张三、李四；学校的个体：北大、清华、西安交大等；北大、清华、西安交大等；l总体总体：泛指某一类个体的集合。：泛指某一类个体的集合。“人人”泛指张三、李四等个体组成的集合。泛指张三、李四等个体组成的集合。l个体和总体的联系是对象的个体和总体的联系是对象的外部联系外部联系。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第28页页总体之间的联系总体之间的联系l总体的个体之间有着某种联系，联系方式又总体的个体之间有着某种联系，联系方式又分为三种：分为三种：一对一联系一对一联系 实体实体A A中任一个体至多对应实体中任一个体至多对应实体B B中的一个个体，反之亦然；则称中的一个个体，反之亦然
23、；则称A A和和B B是一一对应是一一对应的联系。例如，高考录取、电影院看电影等。的联系。例如，高考录取、电影院看电影等。一对多联系一对多联系 实体实体A A中至少有一个个体对应于实中至少有一个个体对应于实体体B B中一个以上的个体，反之亦然，则称这种联系中一个以上的个体，反之亦然，则称这种联系是是“一对多一对多”的联系。例如，父亲对子女；院系的联系。例如，父亲对子女；院系对班级等。对班级等。多对多联系多对多联系 实体实体A A中至少有一个个体对应于中至少有一个个体对应于实体实体B B中一个以上个体；反之，中一个以上个体；反之，B B中也至少有一个中也至少有一个个体对应于个体对应于A A中一个
24、以上的个体，则称中一个以上的个体，则称A A对对B B是多对是多对多的联系。例如，学生对课程、工厂对产品等。多的联系。例如，学生对课程、工厂对产品等。 谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第29页页实体模型实体模型l反映实体间联系的模型成为实体模型。分反映实体间联系的模型成为实体模型。分析、研究了客观事物及其联系后，即可建析、研究了客观事物及其联系后，即可建立实体模型。以教学为例：立实体模型。以教学为例：l教学由学生、课程、教师、学习、任课等教学由学生、课程、教师、学习、任课等实体组成。实体组成。l学生属性有：学生属性有：学号、姓名、性别、年龄、学号、姓名、性别、年龄、班级
25、班级l课程属性有：课程属性有：课程号、课程名称课程号、课程名称l教师属性有：教师属性有：姓名、课程号、课时姓名、课程号、课时l学习属性有：学习属性有：学号、课程号、分数学号、课程号、分数l任课属性有：任课属性有：教师名、课程号、教室教师名、课程号、教室谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第30页页教学实体模型示意图教学实体模型示意图 课程课程学习学习任课任课教师教师学生学生姓名、课程号、课时姓名、课程号、课时教师名、课程号、教室教师名、课程号、教室学号、姓名、性别、班级学号、姓名、性别、班级课程号、课程名课程号、课程名学号、课程名、教室学号、课程名、教室谢谢观赏2019-7
26、-11下一页上一页停止放映停止放映第第31页页数据模型数据模型l建立了实体模型后，就可以建立数据模建立了实体模型后，就可以建立数据模型了。型了。l在在DBSDBS中表示实体（数据记录）之间联中表示实体（数据记录）之间联系的方式称为系的方式称为数据模型数据模型。数据模型实际。数据模型实际上是数据间的一个整体逻辑结构图。上是数据间的一个整体逻辑结构图。l为了使模型能清晰、准确地反映客观事为了使模型能清晰、准确地反映客观事物，要进行数据模型的设计，也即数据物，要进行数据模型的设计，也即数据库的设计。库的设计。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第32页页数据模型（数据模型（DBD
27、B）的设计）的设计命名数据模型（命名数据模型（数据库名称数据库名称） 以示区别不同的模型，例如：成绩库以示区别不同的模型，例如：成绩库. .MDBMDB命名记录类型命名记录类型( (数据库结构数据库结构) ) 定义数据库记录结构，例如：成绩库记录定义数据库记录结构，例如：成绩库记录 学号、课程号、分数学号、课程号、分数命名每个记录中的数据项（命名每个记录中的数据项（字段字段） XHXH（学号）、（学号）、CNOCNO（课程号）、（课程号）、SCORESCORE（分数）（分数）说明各个记录类型之间的联系说明各个记录类型之间的联系指出各数据项的数据特征指出各数据项的数据特征 数据类型、长度、值数据
28、类型、长度、值域等。例如，域等。例如，XH XH ，字符型，长度为，字符型，长度为7 7谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第33页页商店的数据关系模型商店的数据关系模型 关系（库名）关系（库名）SHOP 店店 名名 地地 址址 经办人经办人 电话电话解放路食品店解放路食品店 解放路解放路262262号号 李国基李国基 2-50362-5036桃园商场桃园商场 桃园路桃园路6号号 张山张山 6-6161香香瓜果店香香瓜果店 北大街北大街26号号 王宏王宏 3-6201白塔干鲜果店白塔干鲜果店 西大街西大街56号号 宋良宋良 3-3637北大街果品店北大街果品店 北大街北大街
29、231号号 林青林青 3-1116关系框架关系框架或或库结构库结构元组元组或或记录记录属性（字段）属性（字段）属性属性“电话电话”的的值值谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第34页页三种数据模型三种数据模型l数据模型的好坏直接影响到数据模型的好坏直接影响到DBDB的的性能。当前较流行的设计方法有性能。当前较流行的设计方法有三种：关系、层次和网络方法；三种：关系、层次和网络方法；对应的模型为对应的模型为关系模型关系模型、层次模层次模型型、网络模型网络模型。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第35页页层次模型层次模型l 描述层次（树形）结构的模型。描述层
30、次（树形）结构的模型。特点：特点：每个模型中只有一个称为根的最高结点每个模型中只有一个称为根的最高结点其它结点都只能和一个父结点相连接（其它结点都只能和一个父结点相连接（1 1：M M）查询、访问都必须从根结点开始查询、访问都必须从根结点开始l最有影响的层次模型的最有影响的层次模型的DBSDBS是是6060年代末，年代末，IBMIBM公司推出的公司推出的IMSIMS层次模型数据库系统。层次模型数据库系统。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第36页页层次模型示意图层次模型示意图 校长校长校长办公室校长办公室 各学院各学院 各职能处各职能处 （ 电信学院电信学院）计算机系计算
31、机系 电子系电子系 信控系信控系 . 计算机教学实验中心计算机教学实验中心网络所网络所 . 软件教研室软件教研室谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第37页页网络模型网络模型图结构模型，其特点：图结构模型，其特点：可有可有0 0个或多个结点无双亲个或多个结点无双亲允许结点有多个双亲允许结点有多个双亲允许结点间有允许结点间有2 2种以上的关系种以上的关系存取、访问必须按事先定义好的路径进存取、访问必须按事先定义好的路径进行（从指定出发点）行（从指定出发点） 最有影响的网络模型是美国数据系统语言最有影响的网络模型是美国数据系统语言协会推出的协会推出的DBTGDBTG系统，也称系
32、统，也称CODASYLCODASYL（Conference On Data System LanguigeConference On Data System Languige） 谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第38页页网络模型举例网络模型举例l例如，教务管理系统例如，教务管理系统 学生学生教学课程表教学课程表教室教室课程课程教师教师谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第39页页关系模型关系模型l其组织形式是一张二维表，一个表即一个其组织形式是一张二维表，一个表即一个关系；其特点：关系；其特点：一个关系一张表一个关系一张表数据独立性高数据独立性高操作
33、简单操作简单一行是一个记录一行是一个记录一列是一个数据项（字段）一列是一个数据项（字段）典型的典型的RDBMSRDBMS有：有：XBASEXBASE、VFPVFP、OracleOracle、SybaseSybase、DBDB/2/2、InformixInformix、AccessAccess谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第40页页关系模型举例关系模型举例 商店关系商店关系 店店 名名 地地 址址 经办人经办人 电话电话解放路食品店解放路食品店 解放路解放路262262号号 李国基李国基 2-50362-5036桃园商场桃园商场 桃园路桃园路6号号 张山张山 6-616
34、1香香瓜果店香香瓜果店 北大街北大街26号号 王宏王宏 3-6201白塔干鲜果店白塔干鲜果店 西大街西大街56号号 宋良宋良 3-3637北大街果品店北大街果品店 北大街北大街231号号 林青林青 3-1116谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第41页页数据库的构成数据库的构成 DBS = DBS = 数据库数据库 + + 用户用户 + + 软件软件 + + 硬件硬件l硬件：硬件： 指运行指运行DBSDBS的硬件资源，例如，的硬件资源，例如， SQL ServerSQL Server要求至少要求至少16MB16MB内存、内存、3232位位CPUCPU、 至少至少80MB8
35、0MB硬盘空间；硬盘空间；l软件软件：指：指DBSDBS操作平台，例如操作平台，例如WINDOWS NTWINDOWS NT、DBMSDBMS、汉字处理系统等；、汉字处理系统等；l用户用户：指终端用户、应用程序员和数据库管：指终端用户、应用程序员和数据库管理员。理员。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第42页页数据库视图数据库视图 由于观察的角度不同，数据库中的数据的结构由于观察的角度不同，数据库中的数据的结构有三种不同的视图：有三种不同的视图：用户视图用户视图 也称用户级也称用户级DBDB；即用户看到并可；即用户看到并可操作的那部分数据操作的那部分数据全局视图全局视图
36、也称概念级也称概念级DBDB；是数据库管理员；是数据库管理员看到并可操作的全部数据看到并可操作的全部数据物理数据存储模式物理数据存储模式 也称物理级也称物理级DBDB；是；是DBDB中中的各种信息在计算机中的实际分布和存储方的各种信息在计算机中的实际分布和存储方式，它由操作系统和式，它由操作系统和DBMSDBMS直接管理，用户不直接管理，用户不必了解，也不可能了解。必了解，也不可能了解。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第43页页三、计算模式简介三、计算模式简介l计算机应用技术日新月异的发展应归功于计计算机应用技术日新月异的发展应归功于计算技术的发展。计算技术的发展经历了
37、三个算技术的发展。计算技术的发展经历了三个阶段：阶段：l单主机计算单主机计算（Mainframe Computing）l分布式客户机分布式客户机/服务器计算服务器计算（Distributed Client/Server Computing）l网络计算网络计算（Network Computing） 谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第44页页（一）单主机计算模式（一）单主机计算模式（1955-1985）l以单台主机（功能强大）为中心，以非智以单台主机（功能强大）为中心，以非智能终端构成的集中式计算环境。能终端构成的集中式计算环境。l特点特点： 整个系统资源由单用户或多用户共
38、享整个系统资源由单用户或多用户共享（分时技术），用户接口、（分时技术），用户接口、I/OI/O处理功能都集中在处理功能都集中在主机上。主机上。l缺点缺点：当处理负载过大时，主机性能就成为制约当处理负载过大时，主机性能就成为制约通信网络的通信网络的“瓶颈瓶颈”。l解决方法解决方法：提高主机处理速度，增加主机数量。提高主机处理速度，增加主机数量。但成本高、管理复杂。因此限制了单主机模式的但成本高、管理复杂。因此限制了单主机模式的发展。发展。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第45页页单主机计算模式的单主机计算模式的30年年 单主机计算模式经历了单主机计算模式经历了30年的发展
39、年的发展史，按应用方式可划分为三个时代：史，按应用方式可划分为三个时代： 程序设计时代（1955-1965） 结构化程序设计时代（1965-1975） 软件工程时代（1975-1985）谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第46页页1、程序设计时代、程序设计时代l硬件硬件 早期是单主机，早期是单主机，1960年后出现年后出现“主机主机/哑哑终端终端”结构形式；硬件由结构形式；硬件由“CPU、内外存储器和、内外存储器和外部设备外部设备”组成。组成。l软件软件 简单的操作系统、高级语言编译或解释简单的操作系统、高级语言编译或解释器，以及少量的库函数和系统支持程序。器，以及少量的
40、库函数和系统支持程序。l应用领域应用领域 大型科学计算和数据处理大型科学计算和数据处理l处理方式处理方式 分前台分前台/后台处理；前台由系统操作后台处理；前台由系统操作员在控制台上作即席操作。后台以批处理方式服员在控制台上作即席操作。后台以批处理方式服务于用户。务于用户。l系统分工系统分工 系统操作员和应用程序员；前者负责系统操作员和应用程序员；前者负责操作，后者把高级语言作为虚拟机进行编程（不操作，后者把高级语言作为虚拟机进行编程（不管操作）。管操作）。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第47页页程序设计时代（续）程序设计时代（续）l编译技术编译技术 由于由于CPU资源
41、昂贵，高级编程语言资源昂贵，高级编程语言多为编译型；初步形成多为编译型；初步形成“编译编译连接连接加栽加栽运行运行”的运作模式。的运作模式。60年代是编译技术的成熟年代是编译技术的成熟期。期。l程序设计程序设计 为节省系统资源，程序设计重点是为节省系统资源，程序设计重点是精选算法，语句精雕细琢，精选算法，语句精雕细琢，goto语句成了有力语句成了有力的武器，流程图成了程序设计的指南。由于汇的武器，流程图成了程序设计的指南。由于汇编语言能够直接处理端口、中断、内存等实时编语言能够直接处理端口、中断、内存等实时操作，被认为是程序员应掌握的基本功。对大操作，被认为是程序员应掌握的基本功。对大型程序采
42、用型程序采用“自顶向下自顶向下”分析、求解的方法。分析、求解的方法。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第48页页2、结构化程序设计时代、结构化程序设计时代l1962年美国金星探测器水手II号卫星失败，计算机界引起巨大震动。如何保证软件安全、可靠？l由此引发了一场关于“GOTO”语句的争战。从理论上无法证明“带GOTO的程序是正确的”；程序测试只能证明“程序有错”，而不能证明“程序无错”；从理论上可以证明“只用三大基本程序结构（顺序、分支、循环）就可以实现任何算法”；最后论战的结论“限制、最终取消GOTO语句”。l结构化程序设计方法l数据库技术谢谢观赏2019-7-11下一
43、页上一页停止放映停止放映第第49页页结构化程序设计方法结构化程序设计方法l定义一定义一 （北京大学（北京大学 王选院士）王选院士） 没有GOTO 语句 一个入口一个出口 自顶向下、逐步求精的分解 主程序员组l定义二定义二 （清华大学（清华大学 潭浩强教授）潭浩强教授） 自顶向下 逐步求精 模块化设计 结构化编码谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第50页页结构化程序设计方法的特点结构化程序设计方法的特点l程序结构规范化程序结构规范化 便于编程、调试、阅读l大化小，难化简，提高编程效率大化小，难化简，提高编程效率 符合人们解决问题的习惯 便于自顶向下地求解l便于集团协同作业便
44、于集团协同作业 模块化适合并行开发方式l扩大了求解问题的规模扩大了求解问题的规模 70年代，程序最大已达385万句（美国国防部导弹预警系统）谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第51页页数据库技术数据库技术l数据文件的形式不适合管理海量数据数据文件的形式不适合管理海量数据 随着解题规模的扩大，处理的数据量急剧增加 用文件保存数据“难维护、难检索、难共享”的问题日益突出 从60年代中期开始研究数据库系统DBSl数据库系统数据库系统DBS是专门处理和维护数据的软件系统是专门处理和维护数据的软件系统 具有数据定义、操纵的语言 提供统一的SQL结构查询语言l数据库的成功被认为是数据
45、库的成功被认为是70年代计算机界的一大成就年代计算机界的一大成就 从此信息处理走上正轨l关系型数据库关系型数据库 数据元素之间存在一一对应关系（以二维表形式表示）的数据模型。因系统简单而被广泛采用。例如，FoxPRO、SQL Server 、ORACLE等关系型数据库系统。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第52页页3、软件工程时代、软件工程时代l随着社会对软件需求的日益增长，软件的规模也随着社会对软件需求的日益增长，软件的规模也越来越大（例如，美国越来越大（例如，美国1979年的哥伦比亚航天年的哥伦比亚航天飞机系统飞机系统4000万条指令），这与软件的生产方万条指令），
46、这与软件的生产方式落后、生产效率低形成尖锐的矛盾，由次产生式落后、生产效率低形成尖锐的矛盾，由次产生“软件危机软件危机”。l为研究、解决软件危机，诞生了为研究、解决软件危机，诞生了“软件工程学软件工程学”。人们开始研究软件生产内部的规律，找出人们开始研究软件生产内部的规律，找出“软件软件生存周期生存周期”，用工程化的原理，科学地组织软件，用工程化的原理，科学地组织软件的生产，在一定程度上提高了软件的生产效率。的生产，在一定程度上提高了软件的生产效率。l软件生产开始步入软件工程时代。软件生产开始步入软件工程时代。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第53页页软件危机主要体现在
47、软件危机主要体现在：l软件开发工程进度难以预测软件开发工程进度难以预测 工期一再拖延，降低了开发组织的信誉l软件开发成本难以控制软件开发成本难以控制 投入一再追加，令人难以置信l软件系统中的错误难以消除，质量无法保证软件系统中的错误难以消除，质量无法保证 绝对没错的软件不存在l产品难以维护产品难以维护 软件产品本质上是代码化的人的思维活动，他人难以替代l典型的例子典型的例子 IBM公司开发公司开发OS/360系统，投入系统，投入5000人年，耗资数亿美元，结果还是延期交付，人年，耗资数亿美元，结果还是延期交付，使用后系统中仍发现大量错误。使用后系统中仍发现大量错误。谢谢观赏2019-7-11下
48、一页上一页停止放映停止放映第第54页页软件工程学软件工程学l软件工程学是把软件开发作为工程对象来研究，从软件工程学是把软件开发作为工程对象来研究，从技术措施和组织管理两个方面研究、解决软件危机技术措施和组织管理两个方面研究、解决软件危机的学科。软件工程方法论是开发软件的指导方法和的学科。软件工程方法论是开发软件的指导方法和必修课。进必修课。进30年来，软件工程学已发展成一定的体年来，软件工程学已发展成一定的体系结构。系结构。软件工程学软件工程学软件开发技术软件开发技术软件工程管理软件工程管理软件开发方法学软件开发方法学软件工具软件工具软件工程环境软件工程环境软件管理学软件管理学软件经济学软件经
49、济学谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第55页页传统程序设计方法的缺点传统程序设计方法的缺点 传统的程序设计方法虽然缓解了软件危机，传统的程序设计方法虽然缓解了软件危机，但并不能完全消除软件危机，传统方法本但并不能完全消除软件危机，传统方法本身存在不可克服的问题。表现在：身存在不可克服的问题。表现在：l生产率提高的幅度远不能满足需要生产率提高的幅度远不能满足需要l软件重用程度很低软件重用程度很低l软件难以维护软件难以维护l软件不能真正满足用户的需要软件不能真正满足用户的需要 据统计，在美国开发的软件系统中，真正符合用户要求并顺利投入使用的系统只占1/4，夭折的系统占1/4
50、，近1/2的系统，虽完成了开发过程，但并未被用户采用或未被长期使用。谢谢观赏2019-7-11下一页上一页停止放映停止放映第第56页页面向对象程序设计技术面向对象程序设计技术l现实世界的问题空间和软件的解空间之间现实世界的问题空间和软件的解空间之间存在很大的距离。业界人士从未中断过缩存在很大的距离。业界人士从未中断过缩小这个距离的努力。小这个距离的努力。面向对象面向对象（OO-Object Oriented）方法是这种努力的一大）方法是这种努力的一大成果。成果。lOO方法围绕现实世界的概念来组织模型，方法围绕现实世界的概念来组织模型，是一种全新的思考问题的方法。是一种全新的思考问题的方法。lO
