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第四章 数据库系统 ?4.1 数据库系统概述 一、 数据管理技术的发展 ?数据管理:如何对数据进行分类．组织．储存．检索及维护。 ?数据管理的三个阶段： –人工管理阶段 –文件系统阶段 –数据库系统阶段 1、人工管理阶段 ?时间：20世纪50年代中期以前 ?背景： –硬件：外存只有卡片．纸带．磁带 –软件：汇编语言 –数据批处理 ?特点： –数据不进行保存 –没有专门的数据管理软件 –数据面向应用 –只有程序的概念 2、文件系统阶段 ?时间：20世纪50年代末到60年代中期 ?背景： –硬件：磁盘．磁鼓等直接存取的外存设备 –软件：操作系统．高级语言．操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件 –文件批处理．联机实时处理 ?特点： –数据可以长期保存在磁盘上 –文件系统提供了数据与程序之间的存取方法 –数据冗余度大 –文件之间缺乏联系，相互孤立 3、 数据库系统阶段 ?时间:20世纪60年代末 ?背景： –硬件：大容量的磁盘 –联机实时处理 ?特点： –数据的结构化 –数据共享性好 –数据独立性好 –数据存取粒度小 –数据库管理系统(DBMS,database management system) 二、数据描述 1．信息的三个领域 1）现实世界 2）信息世界 3）数据世界 ? 三个世界术语对照表 ２．实体-联系模型 1）概念 实体：客观存在并可相互区别的事物。实体可以是具体的人、事、物，也可以抽象的概念或联系。如张山、李四、电气系、数学、计算机系购买打印机、张山选修数字电路课程等。 联系：在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在E-R模型中反映为实体之间的联系。 （１）１－１关系：班级与班长 （２）１－ｍ关系：班级与同学 （３）ｍ－ｍ关系：学生与课程 三、 数据库的结构 1、数据模型。要素：数据结构（对静态特性）、数据操作（对动态特性）、数据的完整性约束 1）层次模型：用树形结构表示实本之间的联系 特点：①树型结构 ②结点间的关系只能是1—m关系 2）网状模型：实体与实体之间的联系组成的结构为一“有向图” 特点:①可以有一个以上的结点无父结点,至少有一个结点的父结点. 70年代，CODASYL（数据系统系统语言研究会）下的（DataBase Task　Ｇroup.DBTG报告） ②可表示为m－m关系 ３)关系模型：用表格形式表示实体以及实体之间的联系 Ｅ.Ｆ.CODE７０年代发表论文论述了它． ２、数据库结构 　1) 数据库系统（DBS）：具有管理数据功能的计算机系统。 数据库系统应该是： ? 允许用户用一种叫做“数据定义语言“的专用语言建立新的数据库。 ? 允许用户用一种叫做“数据操作语言“或者“查询语言“的专用语言来对数据库中的数据进行查询和更新 ? 支持存储大量的数据，保证对数据的正确及安全使用 ? 控制多用户的并发访问，保证并发访问不相互影响，不损坏数据。 ? 提供数据的完整控制 ? 数据库的备份与恢复 ? 为用户提供了友好的接口 2) 数据库管理系统（DBMS） 数据库系统中用于管理数据的一套软件。 DBMS的主要功能：允许用户逻辑地,抽象地处理数据,而不必涉及这些数据在计算机中是怎样存放的. 特点：具有数据的逻辑独立性和物理独立性 提供功能：①定义②操纵③运行管理④建立和维护⑤数据字典⑥数据通信 3)数据库结构 ⑴用户级(外模式,子模式):逻辑结构和局部逻辑结构，是数据库用户和数据库系统的接口，数据库用户可以看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。 一个数据库通常都有多个外模式。一个应用程序只能使用一个外模式，但同一外模式可为多个应用程序所用。 ⑵概念级(概念模式):数据员(DBA)看到的数据库,DBA视图整体逻辑结构和特性的描述。 是所有数据库用户的公共数据视，是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述。 ? 一个数据库只有一个模式。模式不但要描术数据的逻辑结构，还要描述数据之间的联系、数据的完整性和数据安全性要求。 ⑶ 物理级(内模式): 系统管理员.系统程序员视图，是数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。 ? 一个数据库只有一个内模式。内模式并不涉及物理记录，也不涉及硬件设备。 4）数据独立性：三个抽象层次，两次映像。 使数据库管理中的数据具有两个层次的独立性。 ⑴物理独立性：模式与内模式之间的映像 当数据库的存储结构发生变化，如的存储数据库的硬