1、An Introduction to Database Systenm电子商务数据库原理及应用电子商务数据库原理及应用主讲主讲:An Introduction to Database Systenm内容安排内容安排(1)基础篇n第一章：绪论n第二章：关系数据库n第三章：关系数据库标准语言SQLn第四章：关系系统及其查询优化n第五章：关系数据理论 设计篇n第六章：数据库设计An Introduction to Database Systenm内容安排内容安排(2)系统篇n第七章：数据库恢复技术n第八章：并发控制n第九章：数据库安全性n第十章：数据库完整性An Introduction to Da
2、tabase Systenm数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第一章第一章 绪绪 论论An Introduction to Database Systenm第一章第一章 绪论绪论教学内容:1.1 数据库系统概述1.2 数据模型1.3 数据库系统结构1.4 数据库系统的组成1.5 数据库技术的研究领域重、难点：关系数据模型的概念，设计数据库。An Introduction to Database Systenm1.1.1 1.1.1 数据库的地位数据库的地位n数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支n数
3、据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透n数据库的建设规模、数据库信息量的大小和使用频度已成为衡量一个国家信息化程度的重要标志An Introduction to Database Systenm1.1.2 四个基本概念四个基本概念n数据(Data)n数据库(Database)n数据库管理系统(DBMS)n数据库系统(DBS)An Introduction to Database Systenm一、数据一、数据n数据(Data)是数据库中存储的基本对象n数据的定义n描述事物的符号记录n数据的种类n文字、图形、图象、声音n数据的特点n数据与其语义是不可分的A
4、n Introduction to Database Systenm数据举例数据举例n学生档案中的学生记录（李明，男，21，1972，江苏，计算机系，1990）n数据的形式不能完全表达其内容n数据的解释n语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在系别、入学时间n解释：李明是个大学生，1972年出生，江苏人，1990年考入计算机系An Introduction to Database Systenm二、数据库（举例）二、数据库（举例）学学生生登登记记表表学学 号号姓姓 名名年年 令令性性 别别系系 名名年年 级级95004王王小小明明19女女社社会会学学9595006黄黄大大鹏鹏20男男商商品品
5、学学9595008张张文文斌斌18女女法法律律学学95An Introduction to Database Systenm二、数据库二、数据库(续续)n人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工处理，进一步抽取有用信息n数据库的定义n数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合An Introduction to Database Systenm二、数据库二、数据库(续续)n数据库的特征n数据按一定的数据模型组织、描述和储存数据按一定的数据模型组织、描述和储存n可为各种用户共享可为各种用户共享n冗余度较小冗余度较小n
6、数据独立性较高数据独立性较高n易扩展易扩展An Introduction to Database Systenm三、数据库管理系统三、数据库管理系统n什么是DBMSn数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。nDBMS的用途n科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据An Introduction to Database SystenmDBMS的主要功能的主要功能n数据定义功能 提供数据定义语言提供数据定义语言(DDL)定义数据库中的数据对象定义数据库中的数据对象n数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)操纵
7、数据实现对数据库的基本操作操纵数据实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改查询、插入、删除和修改)An Introduction to Database SystenmDBMS的主要功能的主要功能n数据库的运行管理 保证数据的安全性、完整性、保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用多用户对数据的并发使用 发生故障后的系统恢复发生故障后的系统恢复n数据库的建立和维护功能(实用程序实用程序)数据库数据批量装载数据库数据批量装载 数据库转储数据库转储 介质故障恢复介质故障恢复 数据库的重组织数据库的重组织 性能监视等性能监视等An Introduction to Database S
8、ystenm四、数据库系统四、数据库系统n什么是数据库系统n数据库系统（数据库系统（Database System，简称，简称DBS）是）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。n在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数在不引起混淆的情况下常常把数据库系统简称为数据库。据库。n数据库系统的构成n由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应由数据库、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。用系统、数据库管理员（和用户）构成。An Introduction to Database Systenm1.1.3 数据管理技术的产
9、生和发展数据管理技术的产生和发展n什么是数据管理n对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题是数据处理的中心问题n数据管理技术的发展过程n人工管理阶段人工管理阶段(40年代中年代中-50年代中年代中)n文件系统阶段文件系统阶段(50年代末年代末-60年代中年代中)n数据库系统阶段数据库系统阶段(60年代末年代末-现在现在)An Introduction to Database Systenm数据管理技术的产生和发展数据管理技术的产生和发展(续续)n数据管理技术的发展动力n应用需求的推动应用需求的推动n计算机硬件的发展计算机硬
10、件的发展n计算机软件的发展计算机软件的发展An Introduction to Database Systenm一、人工管理一、人工管理n时期n40年代中-50年代中n产生的背景n应用需求科学计算n硬件水平无直接存取存储设备n软件水平没有操作系统n处理方式批处理An Introduction to Database Systenm人工管理人工管理(续续)n特点n数据的管理者：应用程序，数据不保存。n数据面向的对象：某一应用程序 n数据的共享程度：无共享、冗余度极大n数据的独立性：不独立，完全依赖于程序n数据的结构化：无结构n数据控制能力：应用程序自己控制An Introduction to D
11、atabase Systenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(人工管理人工管理)应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集应用程序应用程序数据集数据集n.An Introduction to Database Systenm二、文件系统二、文件系统n时期n50年代末-60年代中n产生的背景n应用需求科学计算、管理n硬件水平磁盘、磁鼓n软件水平有文件系统n处理方式联机实时处理、批处理An Introduction to Database Systenm文件系统文件系统(续续)特点数据的管理者：文件系统，数据可长期保存数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：共
12、享性差、冗余度大数据的结构化：记录内有结构,整体无结构数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序数据控制能力：应用程序自己控制An Introduction to Database Systenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(文件系统文件系统)应用程序应用程序文件文件应用程序应用程序文件文件2应用程序应用程序文件文件n存取存取方法方法.An Introduction to Database Systenm三、数据库系统三、数据库系统n时期n60年代末以来n产生的背景n应用背景大规模管理n硬件背景大容量磁盘n软件背景有数据库管理系统n处理方式联机实时处理,分布
13、处理,批处理An Introduction to Database Systenm数据库系统数据库系统(续续)n特点n数据的管理者：DBMSn数据面向的对象：现实世界n数据的共享程度：共享性高n数据的独立性：高度的物理独立性和一定的 逻辑独立性n数据的结构化：整体结构化n数据控制能力：由DBMS统一管理和控制An Introduction to Database Systenm应用程序与数据的对应关系应用程序与数据的对应关系(数据库系统数据库系统)DBMS应用程序1应用程序2数据库An Introduction to Database Systenm数据的高共享性的好处数据的高共享性的好处n降
14、低数据的冗余度，节省存储空间n避免数据间的不一致性n使系统易于扩充An Introduction to Database Systenm数据独立性数据独立性n物理独立性n指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变序不用改变。n逻辑独立性n指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。An Introduction to D
15、atabase Systenm数据结构化数据结构化n整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。n数据库中实现的是数据的真正结构化n数据的结构用数据的结构用数据模型数据模型描述，无需程序定义和解释。描述，无需程序定义和解释。n数据可以数据可以变长变长。n数据的最小存取单位是数据的最小存取单位是数据项数据项。An Introduction to Database SystenmDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能n数据的安全性（Security）保护n使每个用户只能按指定方式使用和处理指定数据，保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。n数据的完整性（Integrity）检查n将数据控制
16、在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。An Introduction to Database SystenmDBMS对数据的控制功能对数据的控制功能n并发（Concurrency）控制n对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。n数据库恢复（Recovery）n将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。An Introduction to Database Systenm数据模型数据模型n在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示抽象、表示和处理和处理现实世界中的数据和信息。通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟n数据模型应满足三方面要求n能比较能比较真实真实地模拟现
17、实世界地模拟现实世界n容容易易为人所为人所理解理解n便于在计算机上便于在计算机上实现实现An Introduction to Database Systenm数据模型数据模型(续续)n数据模型分成两个不同的层次(1)概念模型概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。对数据和信息建模。(2)数据模型数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。An Introduction to Database Systenm数据模型数据模型(续续)n
18、客观对象的抽象过程-两步抽象n现实世界中的客观对象抽象为概念模型；现实世界中的客观对象抽象为概念模型；n把概念模型转换为某一把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。支持的数据模型。概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。An Introduction to Database Systenm 1.2.1 数据模型的组成要素数据模型的组成要素n数据结构 n数据操作 n数据的约束条件 An Introduction to Database Systenm 2.数据操作数据操作 n数据操作n对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则n数据操作的类型n检索n更新（包括插入
19、、删除、修改）An Introduction to Database Systenm 3.数据的约束条件数据的约束条件 n数据的约束条件n一组完整性规则的集合。一组完整性规则的集合。n完整性规则是给定的数据模型中数据及其联完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容保证数据的正确、有效、相容。An Introduction to Database Systenm 数据的约束条件数据的约束条件(续续)n数据模型对约束条件的定义
20、n反映和规定本反映和规定本数据模型数据模型必须遵守的基本的通用的完必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须整性约束条件。例如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性和参照完整性两个条件。满足实体完整性和参照完整性两个条件。n提供定义完整性约束条件的机制，以反映提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。An Introduction to Database Systenm 1.2.2 概念模型概念模型1.概念模型2.信息世界中的基本概念3.概念模型的表示方法An Introdu
21、ction to Database Systenm1.概念模型概念模型n概念模型的用途n概念模型用于信息世界的建模概念模型用于信息世界的建模n是现实世界到机器世界的一个中间层次是现实世界到机器世界的一个中间层次n是数据库设计的有力工具是数据库设计的有力工具n数据库设计人员和用户之间进行交流的语言数据库设计人员和用户之间进行交流的语言n对概念模型的基本要求n较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识中的各种语义知识n简单、清晰、易于用户理解简单、清晰、易于用户理解。An Introduction to Database Systenm
22、2.信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(1)实体（Entity）客观存在并可相互区别的事物称为实体。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念可以是具体的人、事、物或抽象的概念。(2)属性（Attribute）实体所具有的某一特性称为属性。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。一个实体可以由若干个属性来刻画。(3)码（Key）唯一标识实体的属性集称为码。唯一标识实体的属性集称为码。An Introduction to Database Systenm信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(4)域（Domain）属性的取值范围称
23、为该属性的域属性的取值范围称为该属性的域。(5)实体型（Entity Type）用实体名及其属性名集合来抽象和刻画用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型同类实体称为实体型(6)实体集（Entity Set）同型实体的集合称为实体集同型实体的集合称为实体集An Introduction to Database Systenm信息世界中的基本概念信息世界中的基本概念(续续)(7)联系（Relationship）现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间
24、联系 两个实体型两个实体型 一对一联系（一对一联系（1:1）三个实体型三个实体型 一对多联系（一对多联系（1:n）一个实体型一个实体型 多对多联系（多对多联系（m:n）An Introduction to Database Systenm两个实体型间的联系两个实体型间的联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系An Introduction to Database Systenm两个实体型间的联系两个实体型间的联系 n一对一联系 n如果对于实体集如果对于实体集
25、A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中至多中至多有一个实体与之联系，反之亦然，有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集则称实体集A与与实体集实体集B具有一对一联系具有一对一联系。记为。记为1:1。n 实例班级与班长之间的联系：班级与班长之间的联系：一个班级只有一个正班长一个班级只有一个正班长一个班长只在一个班中任职一个班长只在一个班中任职An Introduction to Database Systenm两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)n一对多联系n如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n个实体（个实体（n0）与之联系，反
26、之，对于实体集）与之联系，反之，对于实体集B中中的每一个实体，实体集的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之中至多只有一个实体与之联系，则称联系，则称实体集实体集A与实体集与实体集B有一对多联系有一对多联系 记为记为1:nn实例班级与学生之间的联系：班级与学生之间的联系：一个班级中有若干名学生，一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习每个学生只在一个班级中学习An Introduction to Database Systenm两个实体型间的联系两个实体型间的联系(续续)n多对多联系（m:n）n如果对于实体集如果对于实体集A中的每一个实体，实体集中的每一个实体，实体集B中有中有n
27、个实体（个实体（n0）与之联系，反之，对于实体集）与之联系，反之，对于实体集B中中的每一个实体，实体集的每一个实体，实体集A中也有中也有m个实体（个实体（m0）与之联系，则称实体集与之联系，则称实体集A与实体与实体B具有多对多联系。具有多对多联系。记为记为m:nn实例课程与学生之间的联系：课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程一个学生可以同时选修多门课程An Introduction to Database Systenm多个实体型间的联系多个实体型间的联系(续续)n实例 课程、教师与参考书三个实体型课程、教师与参考书三个实体
28、型如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干如果一门课程可以有若干个教师讲授，使用若干本参考书，每一个教师只讲授一门课程，每一本本参考书，每一个教师只讲授一门课程，每一本参考书只供一门课程使用参考书只供一门课程使用课程与教师、参考书之间的联系是一对多的课程与教师、参考书之间的联系是一对多的n多个实体型间的一对一联系n多个实体型间的多对多联系An Introduction to Database Systenm同一实体集内各实体间的联系同一实体集内各实体间的联系n一对多联系n实例 职工实体集内部具有领导与被领导的联系职工实体集内部具有领导与被领导的联系某一职工（干部）某一职工（干部）“领导领导”
29、若干名职工若干名职工一个职工仅被另外一个职工直接领导一个职工仅被另外一个职工直接领导这是一对多的联系这是一对多的联系n一对一联系n多对多联系An Introduction to Database Systenm3.概念模型的表示方法概念模型的表示方法n概念模型的表示方法很多n实体联系方法(E-R方法)n用E-R图来描述现实世界的概念模型nE-R方法也称为E-R模型An Introduction to Database SystenmE-R图图n实体型n用矩形表示，矩形框内写明实体名。学生学生教师教师An Introduction to Database SystenmE-R图图(续续)n属性n
30、用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来学生学生学号学号年龄年龄性别性别姓名姓名An Introduction to Database SystenmE-R图图(续续)n联系n联系本身：用菱形表示，菱形框内写明联系名，用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（边旁标上联系的类型（1:1、1:n或或m:n）n联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来用
31、无向边与该联系连接起来 An Introduction to Database Systenm联系的表示方法联系的表示方法实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2111:1联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型2mnm:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21n1:n联系联系An Introduction to Database Systenm联系的表示方法联系的表示方法(续续)实体型实体型1联系名联系名mn同一实体型内同一实体型内部的部的m:n联系联系实体型实体型1联系名联系名实体型实体型21m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系实体型实体型3nAn Introdu
32、ction to Database Systenm联系的表示方法示例联系的表示方法示例班级班级班级班级-班长班长班长班长111:1联系联系课程课程选修选修学生学生mnm:n联系联系班级班级组成组成学生学生1n1:n联系联系An Introduction to Database Systenm联系的表示方法示例联系的表示方法示例(续续)职工职工领导领导1n同一实体型内同一实体型内部的部的1:n联系联系课程课程讲授讲授教师教师1m多个实体型间的多个实体型间的1:n联系联系参考书参考书nAn Introduction to Database Systenm联系属性的表示方法联系属性的表示方法课程课程
33、选修选修学生学生mn成绩成绩An Introduction to Database Systenm常用数据模型常用数据模型(续续)n关系模型(Relational Model)n数据结构：表n面向对象模型(Object Oriented Model）n数据结构：对象An Introduction to Database Systenm2.层次模型的数据操纵层次模型的数据操纵n 查询n 插入n 删除n 更新An Introduction to Database Systenm6.典型的层次数据库系统典型的层次数据库系统IMS数据库管理系统n第一个大型商用第一个大型商用DBMSn1968年推出年推
34、出nIBM公司研制公司研制An Introduction to Database Systenm关系模型关系模型n最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型n1970年由美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd提出n本课程的重点An Introduction to Database Systenm关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构 n在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。学学生生登登记记表表学学 号号姓姓 名名年年 令令性性 别别系系 名名年年 级级95004王王小小明明19女女社社会会学学9595006黄黄大大鹏鹏20男男商商
35、品品学学9595008张张文文斌斌18女女法法律律学学95An Introduction to Database Systenm关系模型的基本概念关系模型的基本概念n关系（Relation）一个关系对应通常说的一张表。n元组（Tuple）表中的一行即为一个元组。n属性（Attribute）表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。An Introduction to Database Systenm关系模型的基本概念关系模型的基本概念n主码（Key）表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。n域（Domain）属性的取值范围。n分量元组中的一个属性值。n关系模式对关系的描述关系名
36、（属性1，属性2，属性n）学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）An Introduction to Database Systenm关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）n实体及实体间的联系的表示方法n实体型实体型：直接用关系（表）表示。：直接用关系（表）表示。n属性属性：用属性名表示。：用属性名表示。n一对一联系一对一联系：隐含在实体对应的关系中。：隐含在实体对应的关系中。n一对多联系一对多联系：隐含在实体对应的关系中。：隐含在实体对应的关系中。n多对多联系多对多联系：直接用关系表示：直接用关系表示。An Introduction to Database Systenm关
37、系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）例1学生、系、系与学生之间的一对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）系系(系号，系名，办公地点系号，系名，办公地点)例2系、系主任、系与系主任间的一对一联系An Introduction to Database Systenm关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）例3学生、课程、学生与课程之间的多对多联系：学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）学生（学号，姓名，年龄，性别，系号，年级）课程（课程号，课程名，学分）课程（课程号，课程名，学分）选修（学号，课程号，成绩）选
38、修（学号，课程号，成绩）An Introduction to Database Systenm关系数据模型的数据结构关系数据模型的数据结构(续）续）n关系必须是规范化的，满足一定的规范条件最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不最基本的规范条件：关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项。可分的数据项。工工 资资扣扣 除除职职 工工号号姓姓名名职职称称基基 本本 工工 龄龄 职职 务务 房房 租租 水水 电电实实发发8 8 6 6 0 0 5 5 1 1陈陈 平平讲讲 师师1 1 0 0 5 59 9 5 51 1 5 56 61 1 2 21 1 1 1 5 5 5 5.An Intro
39、duction to Database Systenm2.关系模型的数据操纵关系模型的数据操纵n查询、插入、删除、更新n数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合An Introduction to Database Systenm3.关系模型的完整性约束关系模型的完整性约束n实体完整性n参照完整性n用户定义的完整性An Introduction to Database Systenm4.关系数据模型的存储结构关系数据模型的存储结构n表以文件形式存储n有的DBMS一个表对应一个操作系统文件n有的DBMS自己设计文件结构74p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly,And You Will Know Everything.The More You Know,The More Powerful You Will Be写在最后75谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
