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数据库基础及应用 数据管理的发展阶段 人工管理阶段 产生的背景 20世纪50年代中期，计算机主要用于科学计算，没有操作系统 特点 用户完全负责数据管理工作 数据完全面向特定的应用程序 数据与程序没有独立性 磁带的使用 优点 缺点 人工管理阶段 文件系统阶段 产生背景 1956年, 最初的操作系统出现在IBM/704大型机上 计算机不但用于计算，还用于管理 有了专门管理数据的软件——文件系统。 存储、读写、保护、目录、用户操作接口 特点 系统提供一定的数据管理：支持文件的基本操作，屏蔽了物理存储 数据仍旧是面向应用的 数据与程序有一定的独立性：物理独立性 文件系统阶段 数据库管理阶段 文件系统缺点： 不知道文件间的联系，每个文件面向具体应用，文件的组织与程序相关，数据和程序不独立（逻辑独立性），难于实现数据统一管理和共享 数据重复：空间浪费，影响数据完整性（Data Integrity)(逻辑上不一致） 难于实现从几个文件中进行信息组合 相同权限用户都能修改文件，难于实现对文件内部数据部分必威体育官网网址 产生背景 计算机管理的数据量大、关系复杂、共享性、安全性要求强 软件维护成本高 特点 有了数据库管理系统 面向全组织，面向现实世界 独立性强 由DBMS统一存取，维护数据语义及结构 数据库管理系统结构 数据库阶段 数据库 数据的概念 数据库的概念 数据库管理系统的概念 数据库系统 数据和信息 数据 数据库系统的体系结构 数据库体系结构五要素：三级模式两级映射，实现数据逻辑和物理独立性,一级映射：减少冗余、实现数据共享；二级映射：提高存取效率、改善系统性能，按物理组织的最优形式存放 数据库系统应用架构 单用户 整个DBS包括的应用程序、DBMS、数据都装在一台计算机上，由一个用户独占，不同机器之间不能共享数据。 基本实现DBMS功能 在数据一致性、完整性、安全性、并发性存在缺陷，存在大量的冗余数据； Access、Foxpro，Personal Oracle 数据库系统应用架构 集中式（主从式结构） 是指一个主机带多个终端的多用户结构。数据存储都集中在主机中，所有处理任务都由主机来完成，终端只是主机的一种输入输出设备，各用户通过主机的终端并发存取数据，共享数据资源 。 优点：简单、数据易于管理与维护； 缺点：主机任务繁重，用户数增加使得性能降低，并且主机发生故障，引起系统崩溃，可靠性不高；通信成本高 数据库系统应用架构 客户机／服务器应用构架 在C/S结构中，客户端的用户请求被传送到数据库服务器，数据库服务器进行处理后只将结果返回给用户，减少网络上的数据传输量，提高系统的性能、吞吐量和负载能力，同时数据库更加开放，可以在多种平台上运行。客户端做前端的处理工作。 C/S结构的DBMS可以分为集中的服务器结构和分布的服务器结构。 （分布式：指DB中的数据在逻辑上是一个整体，但物理上分布在计算机网络的不同结点上。主要问题：给数据的处理、管理、维护带来不便、困难，远程数据访问导致系统的效率受网络速度控制；） 数据库系统应用架构 多层数据库应用构架 中间件,业务逻辑层,数据层 数据库系统应用架构 Internet数据库应用框架 理解数据模型 数据模型：数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式架构 数据模型的要素： 数据结构：静态，属性和关联 数据操作：动态 数据约束条件：一组实现数据完整性规则 主要的数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 层次模型 层次模型 有且仅有一个结点无双亲，这个结点称为根结点。 其它结点有且仅有一个双亲。 网状模型 关系模型 关系型数据库介绍 常用概念 完整性规则 数据完整性强调了数据的准确和一致 实体完整性规则(表中每一行唯一) 通过定义唯一属性为主键来标识数据行，，可以维护实体完整性，主键不能为空；其他实现方式：索引、UNIQUE约束、IDENTITY属性 参照完整性规则(引用不能为空) 通过外键来建立表之间的关系，外键所引用的数据必须存在 域完整性 规则(表中每一列不包含无意义或不合理的值) 通过三种方式，即类型、范围和格式来实现 用户定义的完整性规则 实体完整性 3 - 1 实体完整性 3 - 2 实体完整性 3 - 3 引用完整性 2 - 1 引用完整性 2 - 2 域完整性和域约束 用户定义的完整性规则 自己定义的特定的业务规则 触发器 存储过程 用户定义数据类型 规则 范式的概念 关系模式规范化 第一范式 所谓第一范式（1NF）是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。如果出现重复的属性，就可能需要定义一个新的实体，新的实体由重复的属性构成，新实体与原实体之间为一对多关系。在第一范式（1NF）中表的