数据库系统概论讲义

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1 信息学院 2014 级, , 教 3403 数据库系统概论 孟小峰中国人民大学 1

2 数据库系统概论 An Introduction to Database Systems 第一章概述 ( 之课程介绍 基本概念 ) 2016, 2, 23

3 课程提纲 1 概述 2 课程介绍 3 第一章绪论 3

4 数字 数据 凡是有数字的地方, 都应该有故事 计算机未来 15 年内写作 90% 的新闻, 未来 5 年获普利策奖 克里斯蒂安 哈蒙德 4

5 数据产生方式发生转变 运营式系统 数据源是被动产生 : 数据规范, 有秩序, 强调数据的一致 互联网系统 数据源是主动产生 : 数据结构复杂, 无秩序, 不强调数据的一致性或只强调弱一致性 SSN CID CSE CSE CSE142 感知式系统 数据源是自动产生 : 数据呈现多源异构 分布广泛 动态演化等

6 数据海洋 海量异构 281EB in 2009 仍以指数级增长 内容多样 半结构 非结构 动态增长

7 课程提纲 1 概述 2 课程介绍 3 第一章绪论 7

8 本课程的安排 数据库基础知识 第 1 章基本概念 数据模型 体系结构 第 2 章关系模型 面向对象 XML 第 3 章数据库语言 SQL, 第 8 章数据库编程语言 第 4-5 章安全性 完整性 数据库设计方法 第 6 章数据库理论 第 7 章数据库设计, 数据库调优 (Database Tuning) 数据库系统原理 第 9-11 章 : 存储与索引 查询处理与优化 数据库恢复 并发控制等

9 本课程的安排 ( 续 ) 数据库基本操作 KingBase,MySQL, SQL Server, Oracle 使用 查询优化 体验 并发控制 体验 数据库调优 (Database Tuning) 一个完整的数据库应用开发

10 课程考核 平时作业 15% 实验报告 15% 期中考试 20% 课程设计 10% 期末考试 40% 平时 50% 期末 50% 课程网站全程展现教学过程 ( 个人主页 ):

11 教材和参考书 教材 : 萨师煊 王珊 : 数据库系统概论 ( 第五版 ) 参考书 C.J.Date: Introduction to Database Systems, 7ed, 机械工业出版社 A. Silberschatz,et al: Database System Concepts, 3ed, 机械工业出版社 Th. Connolly, et al : Database Systems, A Practical Approach to Design, Implementation, and Management, 3ed, Addison Wesley R. Ramakishnan, et al: Database Management Systems, 2ed, McGraw Hill

12 课程提纲 1 概述 2 课程介绍 3 第一章绪论 1.1 数据库系统 1.2 数据模型 1.3 数据库系统结构 12

13 数据库的基本概念 数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统

14 什么是数据?(1) 数据 数据是数据库中存储的基本对象 数据实际上就是描述事物的符号记录 数字 文字 图形 图象 声音 学生的档案记录 货物的运输情况, 这些都是数据 数据的形式本身并不能完全表达其内容, 需要经过语义解释 数据与其语义是不可分的 例如 : 在学生档案中, 如果人们最感兴趣的是学生的姓名 性别 年龄 出生年月 籍贯 所在系别 入学时间, 那么可以这样描述 : 数据 :( 李明 男 江苏 计算机系 1990) 语义 :( 姓名 性别 年龄 出生年月 籍贯 所在系别 入学时间 )

15 什么是数据库?(1) 数据库 (DATABASE, 简称 DB) 所谓数据库是长期储存在计算机内 集成的 可共享的数据集合 数据库中的数据按一定的数据模型组织 描述和储存, 具有较小的冗余度, 较高的数据独立性和易扩展性, 并可为各种用户共享 例如 : 学生数据库, 雇员数据库, 集成是指数据库中的数据按一定的数据模型组织 描述和储存, 具有较小的冗余度, 较高的数据独立性和易扩展性 共享是指数据库中的每项数据可以被不同的用户共享 每个用户可以因不同的目的而访问相同的数据, 甚至可以同时访问同一数据 ( 并发访问 )

16 什么是数据库?(2) 数据库集成和共享带来的一个结果, 是任一用户都只需关心整个数据库中的一小部分, 而且不同用户所使用的数据库会以各种方式重叠 换句话说, 对于一个指定的数据库, 不同用户会以许多不同的方式来观察 数据库 应用程序 用户

17 什么是数据库管理系统?(1) 数据库管理系统 (DATABASE MANAGEMENT SYSTEM, 简称 DBMS) 数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 它的主要功能包括以下几个方面 : 1. 数据定义功能 2. 数据操纵功能 3. 数据库的运行管理 4. 数据库的建立和维护功能

18 什么是数据库系统? 数据库系统 (DATABASE SYSTEM 简称 DBS) 是指一个计算机存储记录的系统, 即, 它是一个计算机系统, 该系统的目标是存储信息并且支持用户检索和更新所需要的信息 一般由数据库 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

19 为什么用数据库? 数据管理技术的产生和发展 问题 : 应用中的数据管理 数据的变化 手段 : 计算机 计算机能力的变化 方法 : 在应用需求的推动下, 在计算机硬件 软件发展的基础上, 数据管理技术经历了人工管理 文件系统 数据库系统三个阶段

20 为什么用数据库? 早期应用的例子 : 计算水坝的应力 在确定了计算方法之后, 应用程序员就要用一种程序设计语言 ( 如 FORTRAN, ALGOL 60, PASCAL, Ph/1 和 BASIC 等 ) 来编写一套应用程序以便计算机进行计算 这套应用程序除了描述计算方法的 程序 之外, 还要包括水坝的边界条件, 初始条件等 数据 最初 数据 是散布在 程序 之中的, 便于 程序 随时调用 当换一个水坝进行应力计算时, 由于 数据 和 程序 不可分, 应用程序员就必须另写一套应用程序

21 为什么用数据库? 早期应用的例子 : 计算水坝的应力 于是就出现了一种改进的方法, 将 数据 从应用程序中独立出来, 存储在 数据文件 中, 换一个水坝时只须换上相应的 数据文件, 原有的应用程序不必改动, 这就大大地提高了效率, 能更好地满足应用需求

22 为什么用数据库? 又一个应用 : 计算水坝的强度 相应于水坝强度的计算有另一套计算方法和应用程序 虽然水坝的边界条件和初始条件等参数数据是相同的, 但上一个 数据文件 却不能为新的强度计算应用的程序所用, 因为上一个 数据文件 是专用于应力计算的程序的, 它不是公用的和共享的

23 为什么用数据库? 又一个应用 : 计算水坝的强度 这时 Database 就出现了, 它是文件系统之后的一个里程碑式的发展, 它提供公用的共享数据, 各种应用都能调用, 应力计算能用, 强度计算也能用 Database 存储了一批 数据 供共享, 故存储 数据 是 Database 的最本质的功能, 所以叫做 数据库 早期它还有一个名字叫 Data Bank,

24 数据库的产生和发展 一 人工管理阶段 在 50 年代中期以前, 计算机主要用于科学计算 当时的硬件状况是, 外存只有纸带 卡片 磁带, 没有磁盘等直接存取的存储设备 ; 软件状况是, 没有操作系统, 没有管理数据的软件 ; 数据处理方式是批处理 人工管理数据具有如下特点 : 数据不保存 应用程序管理数据 数据不共享 数据不具有独立性

25 数据库的产生和发展 应用程序数据集 1 应用程序数据集 1 应用程序数据集 1 数据和程序不分离

26 数据库的产生和发展 二 文件系统阶段 50 年代后期到 60 年代中期, 这时硬件方面已有了磁盘 磁鼓等直接存储设备 ; 软件方面, 操作系统中已经有了文件系统 ; 处理方式上不仅有了批处理, 而且能够联机实时处理 用文件系统管理数据具有如下特点 : 数据可以长期保存 由文件系统管理数据, 方便操作 由专门的软件即文件系统进行数据管理, 文件系统把数据组织成相互独立的数据文件, 利用 按文件名访问, 按记录进行存取 的管理技术, 可以对文件进行修改 插入和删除的操作 文件系统实现了记录内的结构性, 但整体无结构

27 数据库的产生和发展 应用程序 文件 1 应用程序 存取方法 文件 2 应用程序 文件 n 数据和程序初步分离

28 数据库的产生和发展 三 数据库系统阶段 60 年代后期以来, 计算机用于管理的规模越来越大, 应用越来越广泛, 数据量急剧增长, 同时多种应用 多种语言互相覆盖地共享数据集合的要求越来越强烈 数据库 (DATABASE, 简称 DB) 方法出现 所谓数据库是长期储存在计算机内 有组织的 可共享的数据集合 数据库中的数据按一定的数据模型组织 描述和储存, 具有较小的冗余度, 较高的数据独立性和易扩展性, 并可为各种用户共享

29 数据库的产生和发展 数据由 DBMS 统一管理和控制 数据和程序高度分离 应用程序 1 数据库 应用程序 1 数据库管理系统 应用程序 1 数据的共享性高, 集成度高 ( 冗余度低 )

30 数据库系统的特点 数据结构化 数据共享性高, 冗余度低 DBMS 功能强大, 统一管理 提供事务支持 保持完整性 增强安全性 加强了标准化 数据独立性高 逻辑独立性 物理独立性

31 结束 SELECT questions FROM you SELECT thanks FROM me 作业 : 习题 1-5, 对习题 4 可展开讨论补充 : 讨论 OldSQL,NoSQL,NewSQL 阅读 :Hadoop, 大数据 31

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