PDF《所用教材与参考文献 数据库原理》

数据库原理 教师:杨晓春

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402 E_mail :yangxc@mail.

neu.edu.cn http://faculty.neu.edu.cn/yangxc/ 所用教材与参考文献 z 《数据库系统概论》 作者:萨师煊,王珊 ,高教出版社 z 《数据库管理系统》 (Database Management System) z 《数据库系统设计与原理》(第2版)冯建华,周立柱,郝晓龙 作者:R. Ramakrishnan, J. Gehrke,周立柱等译,清华大学出 版社 z 《数据库系统概念》 (Database System Concepts Third Edition) 作者:Abraham Silberschatz 等,杨冬青等译,机械工业出版社 z 《数据库系统原理》 作者:李建中,王珊,电子工业出版社 z 《数据库系统基础教程》 作者:Jeffrey D.Ullman 等,岳丽华等译 数据爆炸! 988EB (2010) 161EB (2006 by IDC) Ack: Masaru Kistsuregawa 数据 信息 知识 智慧 1EB = 1,024 PB 1PB = 1,024 TB 1TB = 1,024 GB 1GB = 1,024 MB 1MB = 1,024 KB 1KB = 1,024 B 数据库概述 z 近30年迅速发展, 每年为美国带来100亿美元的收入 z 主要功能:信息存储、组织、管理和存取 C 信息系统的核心和基础 C 信息系统开发、运行和部署的平台 z 主要信息源:Internet, Web, 科学研究,电子商务, 传感器网络 z 主要组成: C 数据模型,存取方法,查询处理算法,并发控制, 恢复,查询语言,用户接口 z 发展驱动力:新应用、新技术、新交叉,以及自身的 创新 课程安排 z 数据库系统概述 z E-R模型 z 关系数据模型 z 关系数据库标准语言(SQL) z 数据库管理系统 z 关系数据库及其查询优化 z 数据库恢复技术 数据库 课程安排 z 并发控制技术 z 数据库安全性 z 数据库完整性 z 关系数据理论

第一章:数据库系统概述 z 通过本章学习了解 C 数据库技术的应用情况和作用 C 数据技术的发展历史 C 当前数据库市场上的主流产品 C 数据库系统的体系结构 C 数据库技术的研究领域 C 当前数据库技术面临的挑战及发展趋势 数据库技术概述 z 数据库系统应用示例 C 航空售票系统(最早使用数据库技术) z包括信息: 座位预定信息:座位分配、座位确认、餐饮选择 航班信息:航班号、飞机型号、机组号、起飞 地、 目的地、起飞时间、到达时间、飞行状态等 机票信息:票价、折扣、有无等. 数据库技术概述 z主要功能: 查询在某一段时间内从某个指定城市到另个指定 城市的航班、是否有可以选择的座位、是否有其 他飞机型号、飞机票价、是否折扣等信息;

更新 乘客登记航班、分配座位、选择餐饮等. z任何时候都有许多航空售票代理商访问这些数 据、避免卖同一座位. z通过这些数据,可以统计出经常坐某一航班的乘 客信息,并为这些乘客提供优惠. z系统特点:数据庞大,人工不能提供及时、准确 服务 数据库技术概述 C 超市管理系统 z包括信息: 商品信息:品名、规格、产地、类别、单位、单 价等. 供应商信息:供应商名、地址、联系人、住址、 电话等. 销售信息:商品、数量、单价、金额、销售日 期、收款人、折扣等. 收款人信息:姓名、小组、性别、年龄、电话、 地址、身份证等. 数据库技术概述 z主要功能: 查询:某类商品信息、供应商信息、某类商品销 售情况、畅销商品、商品销售金额等. 更新:登记商品信息、供应商信息等. z对储有上万种商品的超市,每天有数百万销售记 录,信息统计量大、人工操作不准确. 数据库技术概述 C 图书管理系统 z包括信息: 图书信息:书号、书名、作者姓名、出版日期、 类型、页数、价格、出版商名称等. 作者信息:姓名、身份证号、性别、出生日期、 学历、住址、电话等. 出版社信息:名称、地址、社长、成立日期等 读者信息:姓名、借书号、书名、借书日期、借 书数量等. 数据库技术概述 z主要功能: 查询:某种类型的图书、浏览指定出版商出版的 图书、检索指定作者的图书等 更新:登记新书信息、作者信息、借阅者信息等 z对存书几百万的图书馆,人工操作劳动强度大. z 数据库系统作用 C 管理大量数据:10TB数据,大约可存储183 亿个航班信息,45亿本书的简要信息, 2800万本40页图书的所有内容. 数据库技术概述 C 数据库定义功能:将数据的存储结构定义到 数据库中 C 数据查询功能:方便地检索数据、插入数 据、修改数据和删除数据 C 控制多用户访问:许多用户同时访问系统, 确保不同用户只能使用自己所需数据,不同 用户操作互不干扰 C 确保故障恢复: 数据库技术概述 z 数据库系统中的一些概念 C 数据:描述事物的符号记录,有多种形式, 它们都可以经过数字化后存入计算机. C 数据的语义:数据的含义 z例如对于学生的描述:姓名、性别、年龄、出生 年月、籍贯、所在系、入学时间 (黎明,男,21,1972,江苏,计算机系,1990) (苏红,女,20,1973,辽宁,计算机系,1990) 数据库技术概述 C 数据库(DB):长期存放在计算机内的有组织 的可共享的数据集合 C 数据库管理系统(DBMS):完成数据库的建 立、使用和维护功能 C 数据库系统(DBS): z 数据库+数据库管理系统 z (应用系统+数据库管理员 +用户) C 数据库管理员(DBA):除DBMS完成外,还 需专门的人员来完成,这些人被称为DBA. 数据管理技术的产生和发展 z 数据管理:对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 z 人工管理阶段: 数据不保存 应用程序管理数据 数据不共享 数据不具独立性 应用程序1 数据集1 应用程序2 数据集2 应用程序n 数据集n … … 数据管理技术的产生和发展 z 文件系统阶段: 数据保存 文件系统管理数据 数据共享差,冗余大 数据独立性差 (系统不易扩展) 应用程序1 文件1 应用程序2 文件2 应用程序n 文件n 存取方法 … … 数据管理技术的产生和发展 z 数据库系统阶段: 数据结构化: 家庭成员 籍贯 政治面貌 系别 年龄 性别 姓名 学号 籍贯 政治面貌 系别 年龄 性别 姓名 学号 详细情况 与本人关系 姓名 数据管理技术的产生和发展 文件中记录内部有结构,但记录间无联系 辽宁沈阳 团员 计算机

19 男 李明

901 …… 父子 李义山 …… 母子 张玉 …… 弟弟 李平 籍贯 政治面貌 系别 年龄 性别 姓名 学号 详细情况 与本人关系 姓名 数据管理技术的产生和发展 家庭出身 籍贯 系别 政治面貌 年龄 性别 姓名 学号 学历名 地点 日期 详细情况 与本人关系 姓名 奖惩条目 日期 成绩 课程号 学时… 课程名 数据库系统实现整体数据结构化 数据管理技术的产生和发展 数据共享性高、冗余度低、易扩充 数据独立性高 数据由DBMS统一管理和控制:安全、完整、并发、恢复应用程序1 应用程序2 数据库 管理系统 数据库 … 人机交互 关系数据库之父 z E. F. Codd (1923.8.23~2003.4.18) C 美国IBM公司 C 系统、严格的提出了关系模型 z 生平 C 1923年8月23日生于英格兰中部 C 1948年牛津大学获数学学士和硕士学位 C 1949年美国求职,IBM程序员 C 1953年移居加拿大(参议员Joseph McCarthy) C 10年后重返大学,于1965年在密歇根大学获计算机与 通讯博士学位 C 1969年Edgar F. Ted Codd发明了关系数据库 为数据库建立了一个优美的数据模型 关系数据库由来 z E.F.Codd, A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks , 《Communication of the ACM》,1970,6 C

5 pages C ACM在1983年把该文列为从1958年以来 四分之一世纪中具有里程碑式意义的25篇 论文之一 关系数据库由来 z 两个开创性的原型系统 C 1974, IBM System R =>

SQL C UC Berkely, Ingres =>

QUEL W两系统双双获得ACM的1988年 软件系统 奖 关系数据库由来 z The story from IBM C 1977, IBM完成System R 原型 C 1982,IBM推出第一个关系数据库产品 C IBM产品化步伐缓慢的三个原因 z IBM重视信誉,重视质量,尽量减少故障 z IBM是个大公司,官僚体系庞大 z IBM内部已经有层次数据库产品,相关人员不 积极,甚至反对 关系数据库由来 z The story from Oracle C Oracle前身叫SDL, 由Larry Ellison和另两个编程 人员在1977创办 W开发自己的拳头产品,在市场上大量销售 z 开发关系数据库产品 W做事方法三个要点 z 第一,不做研究,只做产品开发 z 第二,以尽快推出产品为第一目标 z 第三,产品要能够在销量较大的平台上运行 W一个数据库、两个客户、三种操作系统、五个人 关系数据库由来 z The story from Ingres C INGRES ( Interactive Graphics Retrieval System) 和System R同期的产品,University of California at Berkeley开发的 C Led to an academic version of INGRES C 催生了一个 INGRES的商业版本 (now INGRES II from Computer Associates) C Ingres创始人不愿将QUEL语言交给标准委员会 C Mike Stonebraker 关系数据库由来 z 1970年以后,E. F. Codd继续完善和发展关系理论 C 1972,提出关系代数和关系演算,定义了关系的 并、交、差、投影、选择、连接的各种基本运算 W创办了一个研究所:The Relational Institute和一个 公司Codd&

Associations C 1990年,出版了专著《The Relational Model for Database Management: Version 2》 C 1981年11月9日在洛杉矶在召开的ACM年会上,获 图灵奖,演讲题目为 Relational Database: A Practical Foundation for Productivity 主流关系数据库系统 z 今天国际上主流数据库产品都采用了关系数据库技术 W典型实验系统 z System R z University INGRES W典型商用系统 z ORACLE z DB2 z SQL Server z SYBASE z INFORMIX z INGRES z …… 关系数据库由来 z C.J.Date是关系数据库技术领域中非常著名的独立撰稿 人,学者和顾问.现在在加利福尼亚的海得斯堡工作 W参与了IBM公司的SQL/DS和DB2两大产品的技术 规划和设计.他于1983年5月离开IBM公司 C 30多年来,Date 先生一直活跃在数据库领域中. C 他是最早认识到Codd在关系模型方面所做的开创性 贡献的学者之一 W《数据库系统导论》,7ed, 8ed W《对象关系数据库基础:第三次宣言》(1998 z 他的著作被翻译为多种语言并广为传播,如:中文,荷兰 语,法语,德语,希腊语,意大利语,日语,朝鲜语,波兰 语,葡萄牙语,俄语,西班牙语和盲人用的布利叶文字. 数据库系统结构 应用系统 应用开发工具 数据库管理系统 操作系统 数据库 用户 用户 用户 数据库管理员 数据库系统 硬件 操作系统 DBMS 编译系统 应用开发工具 编译系统 应用系统 数据库在计算机系统中的地位 数据库系统结构 z 数据模型:是一组概念的集合,用于对现实世界 数据特征进行抽象. z 按应用目的不同分为:概念模型和数据模型,学 生选课为例. C 概念模型:按用户观点建模,用于数据库设计 C 数据模型:按计算机系统观点建模,用于 DBMS的实现 现实世界 信息世界 机器世界 概念 模型 数据 模型 学生 课程 选课 数据库系统结构 z 数据库系统结构 C 从最终用户角度看:集中式结构、分布式结 构、客户/服务器结构 C 从数据库管理系统角度看:三级模式结构 z 数据库系统模式的概念 C 模式:是数据库中全体数据的逻辑结构和特 征的描述,模式是相对稳定的(学生选 课). C 实例:模式的一个具体值 z 数据库系统的三级模式结构: 数据库系统结构 外模式1 外模式2 外模式n 模式 内模式 数据库 应用A 应用B 应用C 应用D 应用E 外模式/模式 模式/内模式 数据库系统结构 z 数据库的二级映象功能数据独立性 C 外模式/模式:保证数据与程序的独立性 C 模式/内模式:定义全局逻辑结构与存储结 构之间的对应关系,保证数据与程序的物理 独立性 数据库系统的组成 z 硬件平台及数据库:足够内存、足够磁盘磁 带、高通道能力 z 数据库系统的软件: C DBMS........