2．数据库管理系统 数据库管理系统是一个以统一的方式管理、 维护数据库中数据的软件系统，它要在操作 系统的支持与控制下运行，其功能主要有： 建立数据库；接受并执行用户对数据库的操 作命令；进行系统运行控制，如数据库的并 发控制、数据安全性和完整性控制等。
3．数据库系统 数据库系统是指在计算机系统中引进数据库 后的系统构成。
• 数据世界又称机器世界，信息世界中的 信息经过抽象和组织，以数据形式存储 在计算机中，它是数据库系统的处理对 象。数据世界也有一些常用的、用来描 述数据的术语：字段（Field）、记录 （Record）、 文件（File）。
4．数据处理的抽象过程
现实世界 信息世界 数据世界
事物
特性 唯一特性
实体集
2．信息世界（Information Word）
• 信息世界是现实世界在人们头脑中的反 映，所以又称观念世界。人的思维将现 实世界的数据抽象化和概念化，并用文 字符号表示出来，就形成了信息世界。 人们在研究现实世界过程中常用到如下 术语：实体、属性、域、键等。
3．数据世界（Data World）
1.3.1 数据处理的抽象描述
• 人们研究和处理数据的过程中，常常把 数据的转换分为三个领域：现实世界、 信息世界、数据世界，这三个世界间的 转换过程，就是将客观现实的信息反映 到计算机数据库中的过程。
1．现实世界（Real Word）
• 现实世界就是客观存在的世界，它存在 于人们的思想之外。现实世界存在无数 事物，每一个客观存在的事物可以看做 是一个个体，个体有多项特征和属性。 比如，“车”就有类型、价格、品牌、 颜色等特征。不同的人，只会关心其中 的一部分属性，相同领域内的个体有着 相同的特征。
应用程序1
应用程序2 应用程序n
数据库 管理 系统
数 据 库
图1-3 数据库系统阶段程序与数据的关系
1.1.2 数据库技术的发展
• 数据库系统起源于60年代中期，从此开 始了它的迅速发展历程。数据库系统的 发展始终是以数据模型的发展为主线， 其发展可以划分为三代 。
1．第一代数据库系统
即层次数据库系统和网状数据库系统。
2．第二代数据库系统
第二代数据库系统，即关系数据库系统 （RDBMS）。该系统的主要特点是：概 念单一化，数据及数据间的联系都用关 系来表示；以关系代数为理论基础；数 据独立性强；数据库语言采用说明性语 言，大大简化了用户的编程难度。
3．第三代数据库系统
第三代数据库系统，即面向对象数据库
系统，是基于扩展的关系数据模型或面 向对象数据模型的，是尚未完全成熟的 一代数据库系统，其主要特点是支持包 括数据、对象和知识的管理；在保持和 继承第二代数据库系统技术的基础上引 入面向对象等新技术；对其它系统开放， 具有良好的可移植性、可连接性、可扩 充性等。
• 数据管理特点：数据不独立，它是程序的组成 部分，因此只有程序（Program）的概念，没 有文件（File）的概念；数据也不能共享，一 组数据对应一个程序，数据是面向应用的；此 时的数据一般不长期保存。
应用程序1 应用程序2
数据组1 数据组2
应用程序n
数据组n
图1-1 人工管理数据模式
2．文件系统阶段
实体 属性
键
文件
记录 数据项 主关键字
1.3.2 实体间联系及联系的种类
• 现实世界存在各种事物，事物与事物之 间存在着联系，实体之间的对应关系称 为联系，联系一般指一个实体集中的实 体与另一个实体集中的实体相互之间关 系的抽象表示。实体之间的联系有三种：
1．一对一的关系 2．一对多的关系 3．多对多的关系
1.4.1 数据库设计的全过程
1．需求收集和分析 2．概念结构设计 3．逻辑结构设计 4．物理结构设计 5．数据库的实现和维护
1.4.2 设计关系数据库时应注意的问题
• 在关系数据库中，数据库其实就是关系 （表）的集合，因此，进行关系数据库 的设计，主要就是研究怎样从多种可能 的组合中选择一个合适的、性能良好的 关系模式集合作为数据库模式。
设计原则：
(1) 将有关不同实体集的信息拆分到不同的 表中，在每个表中只有一个主关键字。
(2) 不允许出现“表中表”，即表中每一 项都不可再分割。
(3) 冗余不可避免，但可以减少。 (4) 表中任意两行不能完全相同，也就是
说，不能有两条记录各字段的取值完全 相同。
1.4.3 关系数据库管理系统的 三种关系操作
• 问题：
(1) 数据冗余较大，文件系统仅能提供以文 件为单位的数据共享；
(2) 对数据的表示和处理能力较差，文件 的结构和操作比较单一，不够丰富。
(3) 数据和程序的独立性较差，一个数据 文件基本上对应一个程序，文件的逻辑 结构与程序件1 文件2
应用程序n
存取 方法
1.2.2 数据库系统的组成
• 数据库系统是采用数据库技术构建的复杂计算 机系统，它综合了计算机硬件、软件、数据集 合和数据库管理人员，向用户和应用程序提供 信息服务的集成系统。因此，数据库、软件系 统、硬件系统、数据库管理员被称为数据库系 统的四个要素，它们之间互相配合和依靠，构 成一个有机的整体，为各类用户提供信息服务。
1.1.1 数据管理技术的发展历史
• 人工管理阶段 • 文件系统阶段 • 数据库系统阶段
1．人工管理阶段
• 时间：50年代中期以前
• 计算机发展状况：计算机采用的是批处理工作 方式，主要用于科学计算。存储设备主要采用 卡片、纸带和磁带，从软件上看，没有操作系 统和实现数据管理的软件，仅提供I/O程序。
1.5 本章小结
本章主要讲述了数据管理技术和数据库 技术的发展，数据库系统的基本概念和 组成，数据库的基本理论知识，通过本 章的学习，要了解数据处理的抽象过程、 数据库管理系统的功能，掌握有关的基 本概念以及关系数据库的设计方法。
1.2.3 数据库系统的特点
1．实现数据共享，减少数据冗余 2．采用特定的数据模型 3．具有较高的数据独立性 4．有统一的数据控制功能
1.3 数据库基本理论
• 计算机软件技术领域的任何重大进展都有其理 论基础，数据库技术也不例外。前面讲到， 1969年美国CODASYL的数据库任务组发表了 DBTG报告，提出网状数据库规范；1970年 E.F.Codd发表论文《大型共享数据库数据的关 系模型》，开创了关系数据库系统的研究，奠 定了关系数据模型的理论基础。学习和熟悉数 据库的基本理论，有助于更加清晰地了解数据 库技术原理，从而更好地掌握数据库技术。
• 时间：从50年代后期到60年代中期 • 特点： (1) 用户可将数据组织成文件提交系统进行自动
管理，这样数据可以长期保存在磁盘等存储设 备上。 (2) 文件组织已多样化，有多种形式的组织结构。 (3) 程序和数据有了一定的独立性，数据不再属 于某个特定的程序，可以重复使用，但程序仍 然基于特定的物理结构和存取方法，因此数据 结构与程序之间的依赖关系并未根本改变。
1.2 数据库系统的概念和组成
• 数据库（Data Base）、数据库管理系 统（DBMS）和数据库系统（Data Base System）是数据库技术中常用的术语， 三者之间既有区别又有联系。
1.2.1 数据库系统的概念
1．数据库 所谓数据库，就是为了满足不同用户的 多种应用需要，在计算机系统中按照一 定的组织结构存储在计算机介质上的互 相关联的数据集合。
文件n
图1-2 文件系统阶段程序与数据的关系
3．数据库系统阶段
• 时间：60年代后期开始
• 数据库系统的目标是：解决数据冗余，实现独 立性，实现数据共享并解决由于数据共享而带 来的数据完整性、安全性及并发控制等一系列 问题。为实现这一目标，数据库的运行必须由 一个软件系统来控制，这个软件系统称为数据 库管理系统（Data Base Management System，简称DBMS）。
1.1 数据管理技术的发展历史
• 数据处理是指对各种形式的数据进行收 集、组织、加工、传播等工作，其基本 目的是从大量的、杂乱无章的甚至是难 以理解的数据中抽取并推导出有条理的、 意义更明确的数据，为进一步的活动提 供决策的依据。数据管理是指对数据的 组织、存储、分类、检索和维护等工作， 所以数据管理是数据处理的基本环节。
1．选择
– 从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选 择，是在二维表的水平方向上选取一个子集。
2．投影
– 从关系模式中指定若干个属性组成新的关系，称 为投影，是在二维表的垂直方向上选取一个子集。
3．连接
– 按照某个条件将两个或两个以上的关系连接生成 一个新的关系称为连接。连接是关系的横向结合， 连接运算将两个关系模式拼接成一个更宽的关系 模式，生成的新关系中包含满足连接条件的元组。
三大经典数据模型
• 任何一个数据库管理系统都是基于某种 数据模型的。数据库管理系统所支持的 主要数据模型有： – 层次模型 – 网状模型 – 关系模型
1.4 关系数据库的设计与关系运算
• 数据库的设计是研制数据库及其应用系 统的技术，是指根据用户要求在某一具 体的数据库管理系统上设计数据库结构、 建立数据库的过程。数据库的设计是设 计数据库应用系统中非常重要的一个环 节。
第1章 数据库技术的发展 及基本理论
【学习目标】
➢ 了解数据管理技术和数据库技术的发展 历史
➢ 掌握数据库系统的概念与组成 ➢ 了解数据库基本理论 ➢ 熟悉关系数据库的设计
引入
• 信息在现代社会和国民经济发展中所起 的作用越来越大，信息资源的开发和利 用水平已成为信息化建设的重要方面。 在信息管理中，最核心的问题就是数据 处理，数据库技术就是作为数据处理中 的一门技术而发展起来的。
1.3.3 数据模型
• 为了反映事物本身及事物之间的各种联系，数 据库中的数据必须有一定的结构，这种结构用 数据模型来表示。