文档介绍：第4章数据库设计基础
数据库设计与管理
关系代数
数据模型
数据库系统的基本概念
数据库系统的基本概念
数据库系统中的几个基本概念
数据(Data)与信息(Information)
数据:是对客观事物属性的具体描述。在计算机领域中,一切能被计算机接收和处理的物理符号都称为数据。
信息:是指数据经过加工处理后得到的有价值的知识。信息是对现实世界各种事物的存在方式、运动状态和相互联系的反映。
数据是信息的载体,信息是数据的内涵。
计算机中的数据一般有两种:一种是临时性(Transient)数据,与程序仅有短时间的交互关系,随着程序的结束而消亡,这类数据一般存放于计算机内存中;另一种是持久性(Persistent)数据,对系统起着长期持久的作用,数据库系统中处理的数据就属于这种。
2. 数据库(Data Base, DB)
顾名思义,是存放数据的仓库。
严格地讲,它是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
概括地讲,数据库具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点。
3. 数据库管理系统(Data Base Management System, DBMS)
数据库中的数据是“海量”级的,并且种类繁多、结构复杂,因此需要使用专门的管理工具才能管理。
DBMS就是位于用户与操作系统之间,用来定义、建立、操作运行、管理维护数据库的一层数据管理软件。
DBMS和操作系统(OS)一样,也属于计算机的系统软件,而且也很庞大复杂。
DBMS是数据库系统的核心,主要有六大功能:
定义数据库的模式。定义数据库的模式时不仅要定义数据库中数据的逻辑结构(如数据记录由哪些数据项构成,数据项的名字、类型、取值范围等),而且要定义与数据有关的安全性、完整性要求,定义这些数据之间的联系。定义数据库模式就是要为数据库构建一个数据框架。
为数据库模式的物理存取及构建提供有效的存取方法与手段。
数据操纵。为用户使用数据库中的数据提供方便,一般具有查询、插入、修改和删除数据的功能。
对数据的完整性、安全性进行定义和检查。
完整性是为了防止数据库中存在不符合语义的数据,防止错误信息的输入和输出,即所谓垃圾进垃圾出(Garbage In Garbage out)所造成的无效操作和错误结果。可理解为数据的正确性。
安全性是防止非法用户和非法操作,保护数据库不被恶意破坏和非法存取。
数据库的并发控制与故障恢复。
并发控制:DBMS必须对多个应用程序的并发操作做出必要的控制以保证数据不受破坏。
故障恢复:数据库中的数据一旦遭受破坏,DBMS必须有能力及时进行恢复。
数据服务。DBMS提供对数据库中数据的多种服务功能,如数据拷贝、转存、重组、性能检测、分析等。
4. 数据库管理员(Database Administrator, DBA)
专门对数据库进行规划、设计、维护、监视等工作的人员。
应用开发工具
数据库管理系统
操作系统
数据库
数据库管理员
5. 数据库系统
包括数据库、DBMS(及其开发工具)、数据库管理员、硬件平台、软件平台五部分。如下图所示:
硬件平台:计算机、网络
应用程序员
6. 数据库应用系统(Data Application System, DBAS)
DBAS包括:数据库系统、应用软件和应用界面三部分。如下图所示。
应用软件是由DBMS和应用开发工具所书写而成的。
应用界面大多由相关的可视化工具开发而成的。
……
数据库应用系统
数据库系统
最终用户
数据管理技术和数据库技术的发展
数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。计算机数据管理是指计算机对数据的管理方法和手段。计算机数据管理技术经历了三个发展阶段:
人工管理阶段
应用程序1
...
应用程序n
数据集1
...
数据集n
20世纪50年代中期以前,硬件没有磁盘,软件没有操作系统,更没有专门的数据管理软件。人工管理阶段数据管理的特点:
①数据不能保存在计算机内。②只有程序的概念,没有文件的概念。数据的组织方式必须由程序员自行设计与安排。③数据面向程序。一组数据对应一个程序。④没有形成完整的数据管理的概念。没有专门的软件对数据进行管理。
2. 文件系统阶段
应用程序1
...
文件系统
应用程序n
文件1
...
文件n
文件系统阶段数据管理的特点:
①数据以“文件”形式可长期保存在磁盘上。②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。③数据的逻辑结构与物理结构有了区别,但比较简单。④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。⑤对数据的操作以记录为单位。⑥文件与文件之间是孤立的,不能