第5章 数据库系统（一）.pptVIP

计算机软件技术基础 数据库技术（1） 第5章 数据库技术 5.1 数据库基本概念 5.2 关系代数 5.3 数据库设计 5.4 关系数据库语言SQL (1) 人工管理阶段 20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，数据管理处于人工管理阶段，数据处理的方式基本上是批处理。 背景 计算机主要用于科学计算 数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等。 外存为顺序存取设备 磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备。 没有操作系统，没有数据管理软件 用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据，程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让下一用户上机操作。 人工管理阶段—程序例 (1) 人工管理阶段（续） 特点： 没有专用的软件对数据进行管理，由应用程序管理数据。 数据面向应用程序。即一组数据对应一个应用程序，数据不能共享。 应用程序完全依赖于数据，数据与程序没有独立性。 数据不保存在计算机内。 (2)文件系统阶段 20世纪50年代后期至60年代中期，数据管理进入文件系统阶段。这里将数据组织成若干个相互独立的文件，用户通过操作系统对文件进行打开、读写、关闭等操作。 背景 计算机不但用于科学计算，还用于信息管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备 有了专门管理数据的软件，即文件系统 文件存储空间的管理 目录管理 文件读写管理 文件保护 向用户提供操作接口 文件系统阶段—程序例 (2)文件系统阶段（续） 特点： 数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁盘上。 数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。 文件组织已多样化。有索引文件、链接文件和直接存取文件等。 数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用。 对数据的操作以记录为单位。 随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加，文件系统显露出三个缺陷： 数据冗余（redundancy） 数据不一致（inconsistency） 数据联系弱（poor data relationship） (3)数据库阶段 背景 计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求强 外存有了大容量磁盘，光盘 软件价格上升，硬件价格下降 数据管理技术进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末的三件大事： 1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统 。 1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告，总结了当时各式各样的数据库，提出网状模型。 1970年美国IBM公司的E.F.Codd 连续发表论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。 (3)数据库阶段（续） 特点： 采用数据模型表示复杂的数据结构。 有较高的数据独立性。 数据库系统为用户提供了方便的用户接口。 数据库系统提供以下四方面的数据控制功能：数据库的并发控制，数据库的恢复，数据的完整性和数据安全性。 增加了系统的灵活性 。 数据库系统管理数据的特点如下： 1. 数据共享性高、冗余少 这是数据库系统阶段的最大改进，数据不再面向某个应用程序而是面向整个系统，当前所有用户可同时存取库中的数据。 冗余由同一数据的重复存储产生。数据库方法中的同一数据可重复出现在不同局部数据结构中，但物理上只存储一次，这样就节约存储空间，同时也避免了数据之间的不相容性与不一致性。数据库中并非完全消除冗余，有时为了数据的存取效率，同一数据可保留多个副本。 2. 数据结构化 按照某种数据模型，将全组织的各种数据组织到一个结构化的数据库中，整个组织的数据不是一盘散沙，可表示出数据之间的有机关联。例：要建立学生成绩管理系统，系统包含学生（学号、姓名、性别、系别、年龄）、课程（课程号、课程名）、成绩（学号、课程号、成绩）等数据，分别对应三个文件。 若采用文件处理方式，因为文件系统只表示记录内部的联系，而不涉及不同文件记录之间的联系，要想查找某个学生的学号、姓名、所选课程的名称和成绩，必须编写一段不很简单的程序来实现。而采用数据库方式，数据库系统不仅描述数据本身，还描述数据之间的联系，上述查询可以非常容易地联机查到。 3. 数据独立性高 数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。 数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻辑结构改变时，数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。 例如，在原有的记录类型之间增加新的联系，或在某些记录类型中增加新的数据项，均可确保数据的逻辑独立性。 数据的物理独立性是指当数据的存储结构改变时，数据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。 例如，改变存储设备和增加新的存储设备，或改变数据的存储组织方式，均可确保数据的物理独立性。 数据库系统阶段程序与数据之间的关系 4. 有统