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计算机软件基础
The software basic
of computer
主讲：赵英良
西安交通大学
计算机教学实验中心
第 11单元
数据库 _1
数据库概述
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第 2页
一、基本知识
? 1。基本概念
? 数据
? 信息
? 数据处理 (DataProcessing)
是计算机应用中的最大的一个分支。最
初指在计算机上加工商业、企业的信息
和数据，现在常用来泛指 非科技工程方
面的计算、管理和操纵任何形式的数据
资料 。
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第 3页
数据库 (DataBase)
? 概念,在计算机上合理存放的相互关联的数据的集
合,被称为数据库 ;它具有下列特点,
– 最小冗余 (尽可能不重复 )
– 可以最优方式提供数据共享
– 数据的独立性
– 实现数据的统一管理
? 数据库技术是数据处理最有效的手段
? 数据库管理系统, 对数据 (库 )进行管理的软件系统。
世界上第一个 DBMS是美国通用电气公司于 1964年开发的 IDS
（ Integrated Data Store）,奠定了网状数据的基础。
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第 4页
2.数据库技术发展历史
? 数据库 （ DB） 技术是管理数据的一种最新
方法 。
? 它起源于 60年代末 。 30多年来, 在理论上,
实现技术上都有很大的发展 。
? 特别是在 PC机上推出 XBASE系统 DBS后, 使
数据库技术走出实验室, 从专业人员掌握
的特殊工具变为普通用户手中的一般数据
处理工具 。
? 现在, DB已成为 MIS,OA,CAM等领域的主
要工具之一 。
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第 5页
数据管理的发展阶段
? 数据管理经历了 4个发展阶段：
– 手工管理阶段
– 文件系统阶段
– 数据库系统阶段
– 分布式数据库系统阶段
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第 6页
手工管理阶段（ 46~50年代中期）
? 早期计算机数据处理应用没有专门管理数
据的软件，程序自带数据。其特点是：
– 数据独立性差，不能共享；
– 数据冗余
– 无法集中式管理
– 主要用于科学计算
应用程序 1
应用程序 n
…...
数据组 1
数据组 n
…...
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第 7页
文件系统阶段（ 50~60年代）
? 数据以文件的形式存放于外存中,数据由文件
系统 FS和操作系统 OS统一管理，数据通过程序
方式来实现操作。其特点是：
– 文件系统是应用程序和数据间的公共接口、
统一存取；
– 文件由用户自定义，格式和内容不统一，难
于共享；
– 数据冗余度大
– 文件系统本身无法解决这些问题。
应用程序 1
应用程序 n
…...
数据组 1
数据组 m
…...文件系统
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第 8页
数据库系统阶段（ 60年代 ~至今）
? 由 DBMS实现对 DB的定义、管理和操作。 DBMS是
用户和数据间的接口，特别是网络和通信技术
的发展，使异地、异机间的数据共享成为现实。
其特点是：
– 能为多用户共享
– 数据冗余度最小
– 可以交互方式或程序方式操作
? 问题,异地共享一处的数据,容易造成网络通信
,堵塞, 应用程序 1
应用程序 n
…..,DBMS DB
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第 9页
分布式数据库系统阶段（ 80年代中期 ）
? 分布式数据库 DDBS(Distributed DBS)技术是 DB技
术和网络、通信技术的结晶产物。
? 其主要特点：
– 处理的数据分散在各个结点上，每个结点的数
据由本地的 DBMS管理，各结点间可以数据共享；
– 充分利用、发挥各个结点的资源优势，减轻网
络负担；
DBMS1 DBMSi
DB1 DBi
DDBMS
…,.
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第 10页
数据库技术的发展方向
? 数据库的发展方向：
– 可视化
– 多媒体
– 面向对象的处理
– 交叉平台
– 开放式
? 现代数据库还要具有：
数据仓库、数据挖掘、知识发现、决
策支持的功能。
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第 11页
3.几种常用的数据库
? XBASE 一种大众化的关系型数据库系统；类似
产品有,DBASE,FOXBASE,FOXPRO、
VFP等系列产品。
? Oracle 大型关系数据库管理系统，具有兼容性、
可移植性、可联接性、开放性、高生产率，支持
SQL等优点。
? Sybase 大型“客户机 /服务器数据库体系结构”
的 DMS 具有分布式处理等优点。
? Informix 是唯一具有“可伸缩、高性能”体系
结构的 DBMS。
? SQL Server 是建立在 Windows NT 上的
RDBMS。
? MySQL IBM DB2 ACCESS
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第 12页
对数据库研究的发展趋势
? 由于计算机应用的普及, 数据处理的社
会需求剧增, 极大地促进了 DB技术的发
展, 至今为止, 对 DB的研究主要集中在
以下几个方面：
– DB的设计方法
– DB规范理论
– 分布式 DBS
– 4GL及应用生成器
– 新一代 DBS—— 面向对象的 DB系统
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第 13页
DB的设计方法
? 目前的 DB设计方法，主要停留在经验与尝
试阶段，工程规范程度不高。主要方法有：
– 数据模型设计, 解决从现实世界到 DB
的逻辑描述
– 数据存储与访问方法的设计,根据数据
模型物理存储结构，确定用户访问数据
的方式；
– DB的管理与保护,解决 DB使用及维护中
的各种问题，例如，对用户友好、使用
简便、维护方便等。
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第 14页
DB规范理论
? 研究数据的语义问题 （ 即数据元素间的
关系 ） 构造规范的数据模型, 其目的是
使存储数据能正确地反映现实世界的联
系, 防止导出与客观实际矛盾的结果 。
? 目前这方面的工作越来越形式化, 抽象
化, 已成为一个独立的理论分支 。
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第 15页
4GL及应用生成器
? 第四代语言 （ 4GL） 来源于 DB查询语言, 例如 SQL
Server。 用户只需指出, 做什么,, 应用生成器
自动生成相应的应用程序 。
? 这方面的研究可以使 DB应用系统开发趋于自动化,
标准化, 从而提高系统的效率, 可靠性和可维护
性 。
? 4GL的标准
? (1)生产率标准, (2)非过程化标准
? (3)用户界面标准, (4)功能标准
? 第四代语言的分类
? 1.查询语言和报表生成器 2.图形语言
? 3.应用生成器 4.形式规格说明语言
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第 16页
新一代 DBS— 面向对象的 DB系统
? 最新ＤＢ技术是面向对象
的数据库系统 OODBS,目前
还处于探索阶段 。
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第 17页
二、数据模型
?1.数据抽象的三个领域
? 从现实生活中的客观事物到存放于
计算机中的数据, 这样一个加工过
程可划分为三个领域：
– 现实世界, 观念世界和数据世界
? 表示实体之间联系的方式被称为 数
据模型, 而实体模型是从客观事物
中抽象得到的 。
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第 18页
（ 1）现实世界
? 现实世界 是存在于人脑之外的客
观世界, 事物及其相互联系就存在
于这个世界中 。
? 事物可用, 对象, 和, 性质, 来描
述
? 又有, 共同事物, 和, 特殊事物,
两个不同级别 。
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第 19页
（ 2）观念世界
? 观念世界 是现实世界在人脑中的
反映, 客观事物在概念世界中称为
,实体, 。
? 反映事物联系的是实体模型 。
? 实体用, 对象, 和, 属性, 来描述
? 又分为, 个体实体, 和, 总体实体,
两个级别 。
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第 20页
（ 3）数据世界
? 数据世界 是数据在观念世界中信息
的数据化, 现实世界中的事物及联系
在这个世界中用数据模型来描述 。
? 数据模型反映的是数据间的联系 。
? 数据用, 数据记录, 和, 数据项, 来
描述；
? 又分为, 数据类型, 和, 数据值, 两
个不同级别 。
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第 21页
数据加工三个的领域关系
数据 数据分级
记录 项 项 值
数
据
模
型
实
体
模
型
事物
及
联系
实体分级实体
对象 属性 总体 个体
事物 事物分级
对象 性质 共同 特殊
抽
象
过
程
数据
世界
观念
世界
现实
世界
?客观世界是信息
之源，是设计 DB
的出发点。
?实体模型和数据
模型是对客观事
物的两级抽象描
述。
?数据库的核心问
题是数据模型。
结论：
要得到正确的数据模
型，必须首先充分了
解客观事物。
由此可见：
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第 22页
2.实体模型
? 实体模型 是用符号和文字描述的客
观事物的联系 。 要考虑下述问题：
– 对象与属性
– 个体与总体
– 总体之间的联系
– 实体模型
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第 23页
对象和属性
? 对象和属性 在概念世界中, 用实体来描述客
观事物, 实体可以是具体的, 也可以是抽象的：
– 具体实体,一个学生, 一辆汽车
– 抽象实体,一部法规, 一种算法
实体又可以分成, 对象, 和, 属性, 两类：
– 对象,人, 汽车, 工厂, 西安交通大学等
– 属性,用来描述对象的特征信息；例如,
,人, 的特征有,姓名, 性别, 民族, 籍贯,
出生日期等 。
– 在设计, 调研过程中, 要从不同角度, 观点
考虑, 分析实体及其属性 。
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第 24页
个体和总体
? 个体,指单个的相互区别的特定实体 。
人的个体：张三, 李四；学校的个体：
北大, 清华, 西安交大等；
? 总体,泛指某一类个体的集合 。, 人,
泛指张三, 李四等个体组成的集合 。
? 个体和总体的联系是对象的 外部联系 。
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第 25页
总体之间的联系
? 总体的个体之间有着某种联系, 联系方式又
分为三种：
– 一对一联系 实体 A中任一个体至多对应实体 B
中的一个个体, 则称 A和 B是一对一联系 。 例如,
高考录取, 电影院看电影等 。
– 一对多联系 实体 A中至少有一个个体对应于实
体 B中一个以上的个体, 则称这种联系是, 一对多,
的联系 。 例如, 父亲对子女；院系对班级等 。
– 多对多联系 实体 A中至少有一个个体对应于
实体 B中一个以上个体；反之, B中也至少有一个
个体对应于 A中一个以上的个体, 则称 A对 B是多对
多的联系 。 例如, 学生对课程, 工厂对产品等 。
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第 26页
实体模型
? 反映实体间联系的模型成为实体模型 。 分析,
研究了客观事物及其联系后, 即可建立实体模
型 。 以教学为例：
? 教学由学生, 课程, 教师, 学习, 任课等实体
组成 。
? 学生属性有,学号, 姓名, 性别, 年龄, 班级
? 课程属性有,课程号, 课程名称
? 教师属性有,姓名, 课程号, 课时
? 学习属性有,学号, 课程号, 分数
? 任课属性有,教师名, 课程号, 教室
?每个学生, 教师, 课程都是一个实体的个体, 他们相应的集合
是总体, 学生与课程, 教师与课程的关系就是总体之间的关系
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第 27页
教学实体模型示意图
课程
学习 任课
教师学生
姓名、课程号、课时
教师名、课程号、教室
学号、姓名、性别、班级
课程号、课程名
学号、课程名、教室 学生与课程的关系通过“学习”来描
述，
教师与课程的关系通过“任课”描述
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第 28页
实体模型可以用 E-R图描述
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第 29页
3.数据模型
? 建立了实体模型后, 就可以建立数据模
型了 。
? 在 DBS中表示实体 （ 数据记录 ） 之间联
系的方式称为 数据模型 。 数据模型实际
上是数据间的一个整体逻辑结构图 。
? 为了使模型能清晰, 准确地反映客观事
物, 要进行数据模型的设计, 也即数据
库的设计 。
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第 30页
数据模型（ DB）的设计
– 命名数据模型（ 数据库、表名称 ）
以示区别不同的模型，例如：成绩库,MDB
– 命名记录类型 (数据库的表结构 )
定义数据库记录结构，例如：成绩库记录
学号、课程号、分数
– 命名每个记录中的数据项（ 字段 ）
XH（学号）,CNO（课程号）,SCORE（分数）
– 说明各个记录类型之间的联系
– 指出各数据项的数据特征 数据类型、长度、值
域等。例如,XH,字符型，长度为 7
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第 31页
商店的数据关系模型
关系（库名） SHOP
店 名 地 址 经办人 电话
解放路食品店 解放路 262号 李国基 2-5036
桃园商场 桃园路 6号 张山 6-6161
香香瓜果店 北大街 26号 王宏 3-6201
白塔干鲜果店 西大街 56号 宋良 3-3637
北大街果品店 北大街 231号 林青 3-1116
关系框架
或
库结构
元组
或
记录
属性（字段）
属性
“电话”的
值
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第 32页
三种数据模型
? 数据模型的好坏直接影响到 DB的性能 。
当前较流行的设计方法有三种：关系,
层次和网络方法；对应的模型为
? 层次模型
? 网络模型
? 关系模型
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第 33页
层次模型
? 描述层次 （ 树形 ） 结构的模型 。
特点：
– 每个模型中只有一个称为根的最高结点
– 其它结点都只能和一个父结点相连接 （ 1,M）
– 查询, 访问都必须从根结点开始
? 最有影响的层次模型的 DBS是 60年代末,
IBM 公 司 推 出 的 IMS(Information
Management System)层次模型数据库系统 。
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第 34页
层次模型示意图
校长
校长办公室 各学院 …… 各职能处
（ 电信学院 ）
计算机系 电子系 信控系 ….,计算机教学实验中心
网络所 ….,软件教研室
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第 35页
网络模型
图结构模型, 其特点：
– 可有 0个或多个结点无双亲
– 允许结点有多个双亲
– 允许结点间有 2种以上的关系
– 存取, 访问必须按事先定义好的路径进
行 （ 从指定出发点 ）
最有影响的网络模型是美国数据系统语言
协 会 推 出 的 DBTG 系统, 也称 CODASYL
（ Conference On Data System Language）
(1969年 )
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第 36页
网络模型举例
? 例如, 教务管理系统
学生
教学课程表
教室
课程
教师
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第 37页
关系模型
? 其组织形式是一张二维表, 一个表即一个关系；
其特点：
– 一个关系一张表
– 数据独立性高
– 操作简单
– 一行是一个记录
– 一列是一个数据项 （ 字段 ）
1970年 IBM E.F.Codd 大型数据库关系模型
为此或当年图灵奖
典型的 RDBMS有,XBASE,VFP,Oracle、
Sybase,DB/2,Informix,Access
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第 38页
关系模型举例
商店关系
店 名 地 址 经办人 电话
解放路食品店 解放路 262号 李国基 2-5036
桃园商场 桃园路 6号 张山 6-6161
香香瓜果店 北大街 26号 王宏 3-6201
白塔干鲜果店 西大街 56号 宋良 3-3637
北大街果品店 北大街 231号 林青 3-1116
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第 39页
三,数据库系统的结构
1.数据库系统的组成
DBS = 数据库 + 用户 + 软件 + 硬件
? 硬件：
指运行 DBS的硬件资源, 例如,
SQL Server要求至少 16MB内存, 32位 CPU、
至少 80MB硬盘空间；
? 软件,指 DBS操作平台, 例如 WINDOWS NT,DBMS、
汉字处理系统等；
? 用户,指终端用户, 应用程序员和数据库管理员
? 数据库及数据库管理系统
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第 40页
2.数据库视图
由于观察的角度不同, 数据库中的数据的结构
有三种不同的视图 (三级模式结构 )
– 用户视图 （ 用户模式 ） 也称用户级 DB；即用
户看到并可操作的那部分数据
– 全局视图 （ 逻辑模式 ） 也称概念级 DB；是
数据库管理员看到并可操作的全部数据
– 物理数据存储模式 也称物理级 DB；是 DB中
的各种信息在计算机中的实际分布和存储方
式, 它由操作系统和 DBMS直接管理, 用户不
必了解, 也不可能了解 。
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第 41页
3.数据库管理系统的功能
? （ 1）数据库定义功能
? （ 2）数据库的建立和维护功能
（建立、更新、备份、恢复）
? （ 3）数据库的管理功能
（安全、完整性等）
? （ 4）数据通信功能
（远程作业输入接口）
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第 42页
四、计算模式简介
? 计算机应用技术日新月异的发展应归功
于计算技术的发展。计算技术的发展经
历了三个阶段：
? 单主机计算 （ Mainframe Computing）
? 分布式客户机 /服务器计算
（ Distributed Client/Server
Computing）
? 网络计算 （ Network Computing）
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第 43页
1,单主机计算模式（ 1955-1985）
? 以单台主机（功能强大）为中心，以非智
能终端构成的集中式计算环境。
? 特点, 整个系统资源由单用户或多用户共享
（分时技术），用户接口,I/O处理功能都集中在
主机上。
? 缺点, 当处理负载过大时，主机性能就成为制约
通信网络的, 瓶颈, 。
? 解决方法, 提高主机处理速度，增加主机数量。
但成本高、管理复杂。因此限制了单主机模式的
发展。
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第 44页
2。分布式客户机 /服务器计算模式
（ 80年代 — 至今）
（ 1）主 -从式（网络 /文件服务器模式）
70年代中期出现了一批局域网 LAN（例如,3+网、以
太网,Novell网等）。经过 10年发展，局域网技术
日趋完善，进入网络（ LAN）时代。
? 特点
– 采用网络 /文件服务器模式；共享数据存放在文件
服务器，网上其它 PC机通过网卡、以双绞线或
同轴电缆联接，形成局域网 LAN；适合一般企、
事业单位的信息管理。
– LAN是分布式技术的应用（网上 PC机独立运
行），借助网络实现异地资源共享。
? 缺点
– 由于网上所有 PC机需求的数据都在网中传输，
当网上用户增加，网间存取频繁时，网上冲突增
加，甚至造成系统瘫痪。
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第 45页
客户机 /服务器应用
? （ 2） C/S计算模式（客户机 /服务器模式）
? 1985年 C/S计算模式问世，使得资源共享进一步深化，
有效地解决了文件服务器不能充分共享资源的问题。
? 客户端运行应用程序，服务器运行服务程序，应用程
序向服务程序提出申请，服务程序向应用程序提交执
行结果。
? 特点
– 硬件结构仍是主 -从式。
– 软件机制使用 C/S技术。它将程序分为客户端和服
务器端两种类型；系统工作方式是“请求 — 响应 —
处理 — 返还”。
? 主 --从式和 C/S方式的区别
– 主 --从式传输所有的数据和文件（传输量大）
– C/S方式只传输请求和结果（传输量小）
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第 46页
客户机 /服务器方式的优、缺点
? 优点
– 减少了网络的流量和冲突的机率
– 响应快、处理效率高
– 真正体现了分布式处理环境、充分发
挥了各地系统资源的作用
– 在网上可以支持更多数量的用户
? 缺点
– 计算（处理）对于通信的依赖越来越
大。因此，通信效率直接影响 C/S方
式的效率。
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第 47页
（三）网络计算模式（ 90年代起）
B/S（浏览器 /服务器）计算模式
随着网络效率显著，网越联越大，开始出现广域网
WAN。国际互联网 Internet标志着网络时代到来。
? 特点
– 以 WWW（ World Wide Web环球网）、主页文
档标准化（ HTML）和 Java语言三大技术成熟为
标志
– NC计算机问世，它带有各种多媒体的接口、高
速 CPU、大容量内存、高级显示器等
– 软件服务众多 WWW,FTP,Telnet,E-mail、
BBS等
– 网上每个用户权力均等
– 网上信息资源取之不尽用之不竭。
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第 48页
作业、思考题
P194
1,思考题：
1,2,3,4,5、
2,作业, 15
计算机软件基础
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主讲：赵英良
西安交通大学
计算机教学实验中心
第 11单元
数据库 _1
数据库概述
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一、基本知识
? 1。基本概念
? 数据
? 信息
? 数据处理 (DataProcessing)
是计算机应用中的最大的一个分支。最
初指在计算机上加工商业、企业的信息
和数据，现在常用来泛指 非科技工程方
面的计算、管理和操纵任何形式的数据
资料 。
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数据库 (DataBase)
? 概念,在计算机上合理存放的相互关联的数据的集
合,被称为数据库 ;它具有下列特点,
– 最小冗余 (尽可能不重复 )
– 可以最优方式提供数据共享
– 数据的独立性
– 实现数据的统一管理
? 数据库技术是数据处理最有效的手段
? 数据库管理系统, 对数据 (库 )进行管理的软件系统。
世界上第一个 DBMS是美国通用电气公司于 1964年开发的 IDS
（ Integrated Data Store）,奠定了网状数据的基础。
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2.数据库技术发展历史
? 数据库 （ DB） 技术是管理数据的一种最新
方法 。
? 它起源于 60年代末 。 30多年来, 在理论上,
实现技术上都有很大的发展 。
? 特别是在 PC机上推出 XBASE系统 DBS后, 使
数据库技术走出实验室, 从专业人员掌握
的特殊工具变为普通用户手中的一般数据
处理工具 。
? 现在, DB已成为 MIS,OA,CAM等领域的主
要工具之一 。
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数据管理的发展阶段
? 数据管理经历了 4个发展阶段：
– 手工管理阶段
– 文件系统阶段
– 数据库系统阶段
– 分布式数据库系统阶段
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手工管理阶段（ 46~50年代中期）
? 早期计算机数据处理应用没有专门管理数
据的软件，程序自带数据。其特点是：
– 数据独立性差，不能共享；
– 数据冗余
– 无法集中式管理
– 主要用于科学计算
应用程序 1
应用程序 n
…...
数据组 1
数据组 n
…...
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文件系统阶段（ 50~60年代）
? 数据以文件的形式存放于外存中,数据由文件
系统 FS和操作系统 OS统一管理，数据通过程序
方式来实现操作。其特点是：
– 文件系统是应用程序和数据间的公共接口、
统一存取；
– 文件由用户自定义，格式和内容不统一，难
于共享；
– 数据冗余度大
– 文件系统本身无法解决这些问题。
应用程序 1
应用程序 n
…...
数据组 1
数据组 m
…...文件系统
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数据库系统阶段（ 60年代 ~至今）
? 由 DBMS实现对 DB的定义、管理和操作。 DBMS是
用户和数据间的接口，特别是网络和通信技术
的发展，使异地、异机间的数据共享成为现实。
其特点是：
– 能为多用户共享
– 数据冗余度最小
– 可以交互方式或程序方式操作
? 问题,异地共享一处的数据,容易造成网络通信
,堵塞, 应用程序 1
应用程序 n
…..,DBMS DB
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分布式数据库系统阶段（ 80年代中期 ）
? 分布式数据库 DDBS(Distributed DBS)技术是 DB技
术和网络、通信技术的结晶产物。
? 其主要特点：
– 处理的数据分散在各个结点上，每个结点的数
据由本地的 DBMS管理，各结点间可以数据共享；
– 充分利用、发挥各个结点的资源优势，减轻网
络负担；
DBMS1 DBMSi
DB1 DBi
DDBMS
…,.
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数据库技术的发展方向
? 数据库的发展方向：
– 可视化
– 多媒体
– 面向对象的处理
– 交叉平台
– 开放式
? 现代数据库还要具有：
数据仓库、数据挖掘、知识发现、决
策支持的功能。
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3.几种常用的数据库
? XBASE 一种大众化的关系型数据库系统；类似
产品有,DBASE,FOXBASE,FOXPRO、
VFP等系列产品。
? Oracle 大型关系数据库管理系统，具有兼容性、
可移植性、可联接性、开放性、高生产率，支持
SQL等优点。
? Sybase 大型“客户机 /服务器数据库体系结构”
的 DMS 具有分布式处理等优点。
? Informix 是唯一具有“可伸缩、高性能”体系
结构的 DBMS。
? SQL Server 是建立在 Windows NT 上的
RDBMS。
? MySQL IBM DB2 ACCESS
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对数据库研究的发展趋势
? 由于计算机应用的普及, 数据处理的社
会需求剧增, 极大地促进了 DB技术的发
展, 至今为止, 对 DB的研究主要集中在
以下几个方面：
– DB的设计方法
– DB规范理论
– 分布式 DBS
– 4GL及应用生成器
– 新一代 DBS—— 面向对象的 DB系统
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DB的设计方法
? 目前的 DB设计方法，主要停留在经验与尝
试阶段，工程规范程度不高。主要方法有：
– 数据模型设计, 解决从现实世界到 DB
的逻辑描述
– 数据存储与访问方法的设计,根据数据
模型物理存储结构，确定用户访问数据
的方式；
– DB的管理与保护,解决 DB使用及维护中
的各种问题，例如，对用户友好、使用
简便、维护方便等。
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第 14页
DB规范理论
? 研究数据的语义问题 （ 即数据元素间的
关系 ） 构造规范的数据模型, 其目的是
使存储数据能正确地反映现实世界的联
系, 防止导出与客观实际矛盾的结果 。
? 目前这方面的工作越来越形式化, 抽象
化, 已成为一个独立的理论分支 。
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第 15页
4GL及应用生成器
? 第四代语言 （ 4GL） 来源于 DB查询语言, 例如 SQL
Server。 用户只需指出, 做什么,, 应用生成器
自动生成相应的应用程序 。
? 这方面的研究可以使 DB应用系统开发趋于自动化,
标准化, 从而提高系统的效率, 可靠性和可维护
性 。
? 4GL的标准
? (1)生产率标准, (2)非过程化标准
? (3)用户界面标准, (4)功能标准
? 第四代语言的分类
? 1.查询语言和报表生成器 2.图形语言
? 3.应用生成器 4.形式规格说明语言
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第 16页
新一代 DBS— 面向对象的 DB系统
? 最新ＤＢ技术是面向对象
的数据库系统 OODBS,目前
还处于探索阶段 。
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第 17页
二、数据模型
?1.数据抽象的三个领域
? 从现实生活中的客观事物到存放于
计算机中的数据, 这样一个加工过
程可划分为三个领域：
– 现实世界, 观念世界和数据世界
? 表示实体之间联系的方式被称为 数
据模型, 而实体模型是从客观事物
中抽象得到的 。
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（ 1）现实世界
? 现实世界 是存在于人脑之外的客
观世界, 事物及其相互联系就存在
于这个世界中 。
? 事物可用, 对象, 和, 性质, 来描
述
? 又有, 共同事物, 和, 特殊事物,
两个不同级别 。
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（ 2）观念世界
? 观念世界 是现实世界在人脑中的
反映, 客观事物在概念世界中称为
,实体, 。
? 反映事物联系的是实体模型 。
? 实体用, 对象, 和, 属性, 来描述
? 又分为, 个体实体, 和, 总体实体,
两个级别 。
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第 20页
（ 3）数据世界
? 数据世界 是数据在观念世界中信息
的数据化, 现实世界中的事物及联系
在这个世界中用数据模型来描述 。
? 数据模型反映的是数据间的联系 。
? 数据用, 数据记录, 和, 数据项, 来
描述；
? 又分为, 数据类型, 和, 数据值, 两
个不同级别 。
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第 21页
数据加工三个的领域关系
数据 数据分级
记录 项 项 值
数
据
模
型
实
体
模
型
事物
及
联系
实体分级实体
对象 属性 总体 个体
事物 事物分级
对象 性质 共同 特殊
抽
象
过
程
数据
世界
观念
世界
现实
世界
?客观世界是信息
之源，是设计 DB
的出发点。
?实体模型和数据
模型是对客观事
物的两级抽象描
述。
?数据库的核心问
题是数据模型。
结论：
要得到正确的数据模
型，必须首先充分了
解客观事物。
由此可见：
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第 22页
2.实体模型
? 实体模型 是用符号和文字描述的客
观事物的联系 。 要考虑下述问题：
– 对象与属性
– 个体与总体
– 总体之间的联系
– 实体模型
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第 23页
对象和属性
? 对象和属性 在概念世界中, 用实体来描述客
观事物, 实体可以是具体的, 也可以是抽象的：
– 具体实体,一个学生, 一辆汽车
– 抽象实体,一部法规, 一种算法
实体又可以分成, 对象, 和, 属性, 两类：
– 对象,人, 汽车, 工厂, 西安交通大学等
– 属性,用来描述对象的特征信息；例如,
,人, 的特征有,姓名, 性别, 民族, 籍贯,
出生日期等 。
– 在设计, 调研过程中, 要从不同角度, 观点
考虑, 分析实体及其属性 。
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第 24页
个体和总体
? 个体,指单个的相互区别的特定实体 。
人的个体：张三, 李四；学校的个体：
北大, 清华, 西安交大等；
? 总体,泛指某一类个体的集合 。, 人,
泛指张三, 李四等个体组成的集合 。
? 个体和总体的联系是对象的 外部联系 。
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第 25页
总体之间的联系
? 总体的个体之间有着某种联系, 联系方式又
分为三种：
– 一对一联系 实体 A中任一个体至多对应实体 B
中的一个个体, 则称 A和 B是一对一联系 。 例如,
高考录取, 电影院看电影等 。
– 一对多联系 实体 A中至少有一个个体对应于实
体 B中一个以上的个体, 则称这种联系是, 一对多,
的联系 。 例如, 父亲对子女；院系对班级等 。
– 多对多联系 实体 A中至少有一个个体对应于
实体 B中一个以上个体；反之, B中也至少有一个
个体对应于 A中一个以上的个体, 则称 A对 B是多对
多的联系 。 例如, 学生对课程, 工厂对产品等 。
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第 26页
实体模型
? 反映实体间联系的模型成为实体模型 。 分析,
研究了客观事物及其联系后, 即可建立实体模
型 。 以教学为例：
? 教学由学生, 课程, 教师, 学习, 任课等实体
组成 。
? 学生属性有,学号, 姓名, 性别, 年龄, 班级
? 课程属性有,课程号, 课程名称
? 教师属性有,姓名, 课程号, 课时
? 学习属性有,学号, 课程号, 分数
? 任课属性有,教师名, 课程号, 教室
?每个学生, 教师, 课程都是一个实体的个体, 他们相应的集合
是总体, 学生与课程, 教师与课程的关系就是总体之间的关系
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第 27页
教学实体模型示意图
课程
学习 任课
教师学生
姓名、课程号、课时
教师名、课程号、教室
学号、姓名、性别、班级
课程号、课程名
学号、课程名、教室 学生与课程的关系通过“学习”来描
述，
教师与课程的关系通过“任课”描述
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实体模型可以用 E-R图描述
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第 29页
3.数据模型
? 建立了实体模型后, 就可以建立数据模
型了 。
? 在 DBS中表示实体 （ 数据记录 ） 之间联
系的方式称为 数据模型 。 数据模型实际
上是数据间的一个整体逻辑结构图 。
? 为了使模型能清晰, 准确地反映客观事
物, 要进行数据模型的设计, 也即数据
库的设计 。
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第 30页
数据模型（ DB）的设计
– 命名数据模型（ 数据库、表名称 ）
以示区别不同的模型，例如：成绩库,MDB
– 命名记录类型 (数据库的表结构 )
定义数据库记录结构，例如：成绩库记录
学号、课程号、分数
– 命名每个记录中的数据项（ 字段 ）
XH（学号）,CNO（课程号）,SCORE（分数）
– 说明各个记录类型之间的联系
– 指出各数据项的数据特征 数据类型、长度、值
域等。例如,XH,字符型，长度为 7
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第 31页
商店的数据关系模型
关系（库名） SHOP
店 名 地 址 经办人 电话
解放路食品店 解放路 262号 李国基 2-5036
桃园商场 桃园路 6号 张山 6-6161
香香瓜果店 北大街 26号 王宏 3-6201
白塔干鲜果店 西大街 56号 宋良 3-3637
北大街果品店 北大街 231号 林青 3-1116
关系框架
或
库结构
元组
或
记录
属性（字段）
属性
“电话”的
值
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第 32页
三种数据模型
? 数据模型的好坏直接影响到 DB的性能 。
当前较流行的设计方法有三种：关系,
层次和网络方法；对应的模型为
? 层次模型
? 网络模型
? 关系模型
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第 33页
层次模型
? 描述层次 （ 树形 ） 结构的模型 。
特点：
– 每个模型中只有一个称为根的最高结点
– 其它结点都只能和一个父结点相连接 （ 1,M）
– 查询, 访问都必须从根结点开始
? 最有影响的层次模型的 DBS是 60年代末,
IBM 公 司 推 出 的 IMS(Information
Management System)层次模型数据库系统 。
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第 34页
层次模型示意图
校长
校长办公室 各学院 …… 各职能处
（ 电信学院 ）
计算机系 电子系 信控系 ….,计算机教学实验中心
网络所 ….,软件教研室
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第 35页
网络模型
图结构模型, 其特点：
– 可有 0个或多个结点无双亲
– 允许结点有多个双亲
– 允许结点间有 2种以上的关系
– 存取, 访问必须按事先定义好的路径进
行 （ 从指定出发点 ）
最有影响的网络模型是美国数据系统语言
协 会 推 出 的 DBTG 系统, 也称 CODASYL
（ Conference On Data System Language）
(1969年 )
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第 36页
网络模型举例
? 例如, 教务管理系统
学生
教学课程表
教室
课程
教师
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第 37页
关系模型
? 其组织形式是一张二维表, 一个表即一个关系；
其特点：
– 一个关系一张表
– 数据独立性高
– 操作简单
– 一行是一个记录
– 一列是一个数据项 （ 字段 ）
1970年 IBM E.F.Codd 大型数据库关系模型
为此或当年图灵奖
典型的 RDBMS有,XBASE,VFP,Oracle、
Sybase,DB/2,Informix,Access
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第 38页
关系模型举例
商店关系
店 名 地 址 经办人 电话
解放路食品店 解放路 262号 李国基 2-5036
桃园商场 桃园路 6号 张山 6-6161
香香瓜果店 北大街 26号 王宏 3-6201
白塔干鲜果店 西大街 56号 宋良 3-3637
北大街果品店 北大街 231号 林青 3-1116
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第 39页
三,数据库系统的结构
1.数据库系统的组成
DBS = 数据库 + 用户 + 软件 + 硬件
? 硬件：
指运行 DBS的硬件资源, 例如,
SQL Server要求至少 16MB内存, 32位 CPU、
至少 80MB硬盘空间；
? 软件,指 DBS操作平台, 例如 WINDOWS NT,DBMS、
汉字处理系统等；
? 用户,指终端用户, 应用程序员和数据库管理员
? 数据库及数据库管理系统
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第 40页
2.数据库视图
由于观察的角度不同, 数据库中的数据的结构
有三种不同的视图 (三级模式结构 )
– 用户视图 （ 用户模式 ） 也称用户级 DB；即用
户看到并可操作的那部分数据
– 全局视图 （ 逻辑模式 ） 也称概念级 DB；是
数据库管理员看到并可操作的全部数据
– 物理数据存储模式 也称物理级 DB；是 DB中
的各种信息在计算机中的实际分布和存储方
式, 它由操作系统和 DBMS直接管理, 用户不
必了解, 也不可能了解 。
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第 41页
3.数据库管理系统的功能
? （ 1）数据库定义功能
? （ 2）数据库的建立和维护功能
（建立、更新、备份、恢复）
? （ 3）数据库的管理功能
（安全、完整性等）
? （ 4）数据通信功能
（远程作业输入接口）
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第 42页
四、计算模式简介
? 计算机应用技术日新月异的发展应归功
于计算技术的发展。计算技术的发展经
历了三个阶段：
? 单主机计算 （ Mainframe Computing）
? 分布式客户机 /服务器计算
（ Distributed Client/Server
Computing）
? 网络计算 （ Network Computing）
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第 43页
1,单主机计算模式（ 1955-1985）
? 以单台主机（功能强大）为中心，以非智
能终端构成的集中式计算环境。
? 特点, 整个系统资源由单用户或多用户共享
（分时技术），用户接口,I/O处理功能都集中在
主机上。
? 缺点, 当处理负载过大时，主机性能就成为制约
通信网络的, 瓶颈, 。
? 解决方法, 提高主机处理速度，增加主机数量。
但成本高、管理复杂。因此限制了单主机模式的
发展。
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第 44页
2。分布式客户机 /服务器计算模式
（ 80年代 — 至今）
（ 1）主 -从式（网络 /文件服务器模式）
70年代中期出现了一批局域网 LAN（例如,3+网、以
太网,Novell网等）。经过 10年发展，局域网技术
日趋完善，进入网络（ LAN）时代。
? 特点
– 采用网络 /文件服务器模式；共享数据存放在文件
服务器，网上其它 PC机通过网卡、以双绞线或
同轴电缆联接，形成局域网 LAN；适合一般企、
事业单位的信息管理。
– LAN是分布式技术的应用（网上 PC机独立运
行），借助网络实现异地资源共享。
? 缺点
– 由于网上所有 PC机需求的数据都在网中传输，
当网上用户增加，网间存取频繁时，网上冲突增
加，甚至造成系统瘫痪。
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第 45页
客户机 /服务器应用
? （ 2） C/S计算模式（客户机 /服务器模式）
? 1985年 C/S计算模式问世，使得资源共享进一步深化，
有效地解决了文件服务器不能充分共享资源的问题。
? 客户端运行应用程序，服务器运行服务程序，应用程
序向服务程序提出申请，服务程序向应用程序提交执
行结果。
? 特点
– 硬件结构仍是主 -从式。
– 软件机制使用 C/S技术。它将程序分为客户端和服
务器端两种类型；系统工作方式是“请求 — 响应 —
处理 — 返还”。
? 主 --从式和 C/S方式的区别
– 主 --从式传输所有的数据和文件（传输量大）
– C/S方式只传输请求和结果（传输量小）
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第 46页
客户机 /服务器方式的优、缺点
? 优点
– 减少了网络的流量和冲突的机率
– 响应快、处理效率高
– 真正体现了分布式处理环境、充分发
挥了各地系统资源的作用
– 在网上可以支持更多数量的用户
? 缺点
– 计算（处理）对于通信的依赖越来越
大。因此，通信效率直接影响 C/S方
式的效率。
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第 47页
（三）网络计算模式（ 90年代起）
B/S（浏览器 /服务器）计算模式
随着网络效率显著，网越联越大，开始出现广域网
WAN。国际互联网 Internet标志着网络时代到来。
? 特点
– 以 WWW（ World Wide Web环球网）、主页文
档标准化（ HTML）和 Java语言三大技术成熟为
标志
– NC计算机问世，它带有各种多媒体的接口、高
速 CPU、大容量内存、高级显示器等
– 软件服务众多 WWW,FTP,Telnet,E-mail、
BBS等
– 网上每个用户权力均等
– 网上信息资源取之不尽用之不竭。
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第 48页
作业、思考题
P194
1,思考题：
1,2,3,4,5、
2,作业, 15
