【資料庫上】 第一章 引言
第一章 引言
一、 資料庫技術
1.1 資料庫技術如何影響我們的生活
＊資料庫技術在哪些方面影響著我們的工作與日常生活？
資料庫技術的重要性
（也包括任何一種技術或創新）
1）提高效率
2）改變或創新商業模式
3）改變生活方式
4）增加人類自由的維度
1.2 資料庫如何描述客觀世界
＊資料庫中存放的是“誰”的資料？
“誰”又是如何描述和表示的？
＊這些事和物該如何表示？
＊二維表是如何描述事物的？行和列
＊二維表又是如何聯絡和區分事物的？主碼、外碼
資料庫中存放的是“誰”的資料?
- 誰:一個應用系統（企業）需要的客觀資料
- 涉及到資料物件的結構、範圍和使用許可權
“誰”又是如何描述和表示的？
- 客觀資料物件的結構即特徵如何表示
- 客觀資料物件的語義約束(有效性)如何表示
- 客觀資料物件的使用許可權如何表示
二、 資料管理的發展過程
1)手工階段(早期—至今並存)
2)程式階段
3)檔案階段(50年代末--60年代中)
4)資料庫階段(60年代末--現在)
直觀解釋資料庫管理階段的基本特點：
- 資料的管理者：DBMS(與應用獨立的專門管理軟體)
- 資料面向的物件：現實世界(新增和刪除方便易行)
- 資料的共享程度：共享性高
- 資料的獨立性：高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性(隨著不同發展時期，獨立性程度在不斷改進)
- 資料的結構化：整體結構化
- 資料控制能力：由DBMS統一管理和控制＃
三、資料模型
3.1 什麼是資料模型
＊什麼是資料模型？
＊資料模型應滿足什麼要求？
資料模型
- 是一種用來抽象、表示和處理客觀世界資料物件結構的描述方式
- 是對客觀世界的模擬(一種主觀建模）
資料模型應滿足如下要求
- 形式化(書面表示/書面語言)
- 能夠儘可能真實的反映客觀世界
- 容易人所理解
- 便於在計算機上實現＃
3.2 兩類模型
＊指哪兩個型別(層次)，原因？
模型根據描述用途的不同，可分成兩個層次
(1) 概念模型：（也稱資訊模型）
是按使用者的觀點來對資料和資訊建模；
幾乎不涉及計算機專業技術知識。
（面向客觀世界建模）
(2) 資料模型：
主要包括網狀模型、層次模型、關係模型、物件模型等；
是按計算機系統的觀點對資料建模。
（面向計算機實現建模）
3.3 資料庫建模的兩大階段
＊指哪兩個抽象建模階段？
＊為何要分開為兩個階段？
客觀物件的抽象過程--兩步抽象：
現實世界中的客觀物件抽象為概念模型；
把概念模型轉換為某一DBMS支援的資料模型。
概念模型的重要作用：
是現實世界到機器世界的一箇中間層次;
可將業務模型與計算機實現工作隔離開；
複雜性減少，便於分工，成功性增大。
四、資料庫系統概述
資料(Data)
資料庫(Database)
資料庫管理系統(DBMS)
資料庫系統(DBS)
4.1 資料
-
資料是資料庫中儲存和管理的基本物件
-
資料的定義
描述事物的符號記錄
- 資料的種類
數字、文字、圖形、圖象、聲音
- 資料的特點
資料庫中的資料與其語義是不可分的（通常需要滿足一定的語義約束，否則就毫無意義）
如：學生的性別，只能是“男”或“女”
4.2資料庫
資料庫(Database,簡稱DB)是指：長期儲存在計算機內的、有組織的、可共享的大量資料集合
為什麼需要資料庫
人們收集並抽取出一個應用所需要的大量資料之後，應將其分門別類地儲存起來（即形成資料庫），以供應用程式進一步加工處理，抽取或計算出有用資訊
一個好的資料庫，應當具有如下基本特徵：
- 資料按一定的資料模型組織、描述和儲存
- 可為各種使用者（應用程式）共享使用
- 冗餘度較小
- 資料獨立性較高（邏輯獨立性和物理獨立性）
- 易於擴充套件
4.3 資料庫管理系統
什麼是DBMS
- 資料庫管理系統（Database Management System，簡稱DBMS）是位於使用者（應用程式）與作業系統之間的一層資料庫管理軟體
- DBMS是獨立、開放的資料庫管理軟體（提供多種外部介面，管理的資料可以被其它外部應用程式呼叫）
DBMS的用途
- 科學地組織和儲存資料
- 高效地獲取和維護資料
DBMS的主要功能
- 資料定義功能
提供資料定義語言(DDL)
定義資料庫中的資料物件
- 資料操縱功能:提供資料操縱語言(DML)
操縱資料實現對資料庫的基本操作
(查詢、插入、刪除和修改)
-
資料庫的執行管理
保證資料的安全性、完整性、 多使用者對資料的併發使用 發生故障後的系統恢復 -
資料庫的建立和維護功能(實用程式)
資料庫資料批量裝載
資料庫轉儲
介質故障恢復
資料庫的重組織
效能監視等
4.4 資料庫系統
什麼是資料庫系統
- 資料庫系統（Database System，簡稱DBS）是指在計算機系統中引入資料庫後的系統構成。
- 在不引起混淆的情況下常常把資料庫系統簡稱為資料庫。
資料庫系統的構成
- 由資料庫、資料庫管理系統（及其開發工具）、應用系統、資料庫管理員（和使用者）構成。
五、資料庫技術在應用開發中的作用
資料庫技術對應用開發有多重要？
六、資料庫系統&資料庫的開發執行環節
資料庫系統的開發包含哪些主要環節？
資料庫的開發又包含哪些環節？
資料結構設計完成什麼任務？
資料結構設計的主要任務
- 分析資料物件特徵和使用需求
- 建立資料模型（物件內部結構和外部關聯）
-
概念設計（建立客觀世界的抽象結構）
-
邏輯設計（建立便於計算機實現的邏輯結構-與DBMS密切相關）
層次模型,網狀模型,關係模型,物件模型,XML模型
-
還應包括：
資料結構優化設計（建立良好的結構）
資料完整性設計（建立完整性約束）
資料安全設計（使用者訪問授權）
相關資料庫技術
- E-R模型（7章），UML（6章） ---面向客觀世界描述！
- 關係模型（ 2章，7章）
- 檢視+完整性約束+授權（4章）
- 關係資料庫設計與優化（8章）
- 物件資料模型（22章）
- XML資料模型（23章）
概念結構設計是什麼？
概念結構設計是整個資料庫設計的關鍵，通過對使用者需求進行綜合、歸納與抽象，形成一個獨立於具體的DBMS的概念模型。
邏輯結構設計是什麼？
邏輯結構設計是將概念結構轉換為某個DBMS所支援的資料模型，並對其進行優化。
資料儲存&資料庫技術
資料儲存設計的任務是什麼?
資料儲存設計(物理設計)
- 分析資料需求和使用需要
- 對關聯資料的使用要求
- 訪問效率要求
- 安全性要求
- 設計資料物理儲存模式
- 如何存放資料
- 如何支援快速訪問
- 如何保證資料安全*
相關資料庫技術
- 儲存和檔案結構*(10章)
- 索引與雜湊(11章)
資料訪問設計的任務？
- 分析資料查詢要求
- 設計資料訪問方法
相關資料庫技術：
- SQL（3章）
- 中級SQL（4章）
- 高階SQL（5章）
- 查詢處理（12章）
- 查詢優化（13章）
- 資訊檢索（21章*）
資料控制設計的任務是什麼？
- 如何控制資料處理過程（系統架構）
- 如何支援多使用者併發訪問
相關資料庫技術：
- 事務管理（14章）
- 併發控制（15章）
- 資料庫系統的體系結構（17章）
- 並行資料庫（18章）
- 分散式資料庫*（19章）
資料維護的任務和重要性？
資料維護的任務
- 資料錄入與更新
- 更改資料結構
- 更改使用者訪問許可權
- 備份和恢復資料
相關資料庫技術
- SQL語言（3章,4章,5章）
- 備份與恢復系統（16章）
應用功能開發需要資料庫技術嗎？
應用開發的任務
- 演算法與程式實現
- 如何提高開發效率
- 如何高效訪問資料
- 資料分析
相關據庫技術
- 資料檢視（4章）
- 嵌入式SQL（5章）
- 完整性約束（4章）
- 索引技術（11章）
- 使用者訪問授權（4章）
- 儲存過程[函式，過程，觸發器]（5章）
- 資料創庫與資料探勘*（20章）