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教学单元1.1
第1章 数据库系统认知
数据库开发与维护工作任务UserNamePassWordadmin123姚彦兆321tbUserIF EXIST(SELECT *FROM tbUserWHERE UserName=用户名AND PassWord=密码)登录成功,打开主界面事件代码数据库应用面向对象程序设计（Java/C#/)数据库设计数据库安全管理JDBC//ODBC访问数据库窗体界面数据库开发与维护工作任务UserNamePassword273968231********123456478********tbUserIF EXIST(SELECT *FROM tbUserWHERE UserName=Name AND Password=Pword)登录成功，打开主界面事件代码数据库应用面向对象程序设计（Java/C#/)数据库设计数据库安全管理JDBC//ODBC访问数据库客户端界面数据库开发与维护工作任务KeyWordsIPMS SQL Server 2012www.SQL Server 2012www./html/SQLServer2012.htmltbBaiduSELECTKeyWords,IP,abstractFROM tbGoogleWHEREKeyWords isLIKE “%搜索文本%”事件代码数据库应用Web程序设计（JSP/)数据库设计数据库安全管理搜索文本JDBC//ODBC访问数据库Web界面数据库开发与维护工作任务UserIDPassword余额20163267123530.0020163767321220.00tbFanKaSELECT余额FROM tbFanKaWHERE UserID=用户ID AND Password=密码数据库设计用户ID（20163267）余额（530）饭款（5）余额（525）UPDATE tbFanKaSET余额=余额-饭款WHERE UserID=用户ID AND Password=密码GOSELECT余额FROM tbFanKaWHERE UserID=用户ID AND Password=密码数据库应用程序设计JDBC//ODBC访问数据库数据库安全管理UserIDPassword余额2016326712352520163767321220.00数据库系统认知 学习导航数据库系统认知 知识框架单元1.1数据库系统认知能力目标能够初步认识数据库系统的组成能够理解数据库的三级模式结构能够初步认识各种数据库管理系统、开发工具及其特点能够明确数据库系统中的用户角色（职业技术岗位）能够初步认知数据库模式设计所需建立的数据模型能够初步了解数据库设计的方法与步骤能够阅读并理解数据库系统有关的英文术语能够通过自学安装并初步使用SQL Server 2012知识目标数据管理技术的发展数据库的三级模式结构（外模式、模式、内模式）数据库系统的构成DBMS的主要功能（DDL,DML,DCL,DD）数据模型（三个世界、组成要素、结构分类）数据库设计的基本方法和步骤数据库系统有关的英文术语素质目标明确数据库技术与IT职业岗位的关系，培养学习技术的责任感通过查找就业网信息，培养较强地信息搜索能力通过在假期安装和配置SQL Server 2012，培养自主掌握新技术、新方法和新系统的能力单元1.1数据库系统认知数据管理技术的产生和发展一数据库系统概述二数据模型三数据库开发与维护四单元1.1数据库系统认知一、数据管理技术的产生和发展数据处理的基本概念1数据管理技术的发展2D文字、数字、图形、图像、声音等数据结构文件数据库文件PIWordExcelPowerPointFrontPagePhotoshopC，Access，VFPSQL Server数据管理应用程序文档（.docx）工作簿（.xlsx）文稿（.ppt)网页（.html)图片（.bmp)数据结构文件查询结果或报表DataInformationProcessing(一)数据处理的基本概念(一)数据处理的基本概念数据（Data）：对客观事务及其活动的抽象符号表示，是存储在某一种媒体上可以鉴别的符号资料例如：学生的考试成绩85和59信息（Information）：数据经过加工处理后所获取的有用知识，消化理解了的数据，是对客观世界的认识，即知识例如：学生对数据85和59进行思考，获取信息及格和不及格数据处理（Data Processing）：对数据进行加工的过程，即将数据转换成信息的过程main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(score>=60)printf(”及格”);elseprintf(“不及格”);}输入数据：83/59输出信息：及格 /不及格及格和不及格是否数据？数据处理数据处理的基本概念1数据管理技术的发展2一、数据管理技术的产生和发展（二）数据管理技术的发展文件人工数据库系统数据管理技术分类、组织编码、存储检索、维护数据管理技术经历三个阶段（二）数据管理技术的发展数据不能长期保存应用程序本身管理数据数据不共享数据不具有独立性人工管理阶段（50年代中期）main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(chj>=60)printf(”及格”);Elseprintf(“不及格”);}（二）数据管理技术的发展#include “stdio.h”struct student{char num[7];char course[20]；float score;};struct student st[10];main(){ FILE *fp;int i;for(i=0;i<10;i++){scanf(“%s%s%f”,&st[i].num,&st[i].course, &st[i].score);}if(fp=fopen(“sdata.dat”,”w”))==NULL)printf(“Can not open file sdata.dat”);else{for(i=0;i<10;i++)fwrite(&st[i],sizeof(struct tudent),1,fp);close(fp);}}sdata.dat0101001 C++语言780101001操作系统620102005电子技术73……文件系统阶段（50年代后期到60年代中期）数据可以长期保存由文件系统管理数据数据冗余大，共享性差数据独立性差数据库系统阶段（60年代后期至今）学生选课成绩表：SC（二）数据管理技术的发展（二）数据管理技术的发展数据结构化：特定的数据模型表示事物以及事物之间的联系。数据共享性高：减少数据冗余，减少更新异常。数据独立性强：程序和数据相对独立。数据粒度小：粒度单位是记录中的数据项，粒度越小处理速度就越快、越方便。统一管理和控制：数据定义、操纵和控制由数据库管理系统（DBMS）统一管理和控制。独立的数据操作界面：DBMS提供管理平台，通过命令或界面（菜单、工具栏、对话框）对数据库访问和处理。如：SQL Server Management Studio（SSMS）数据库系统的特点（二）数据管理技术的发展课程学生选课成绩Entity Relationship EntityStudent(SID,Sname,Sex,Birthday,Specialty)Course(CID, Cname,Credit）SC(SID, CID,Grade)数据库系统的特点-数据结构化概念数据模型（E-R图）：实体与实体之间的联系关系数据模型：实体与实体之间的联系都是关系模式（二）数据管理技术的发展数据库系统的特点-DBMS统一管理与控制（二）数据管理技术的发展数据库系统的特点-独立的操作界面数据管理技术的产生和发展一数据库系统概述二数据模型三数据库开发与维护四单元1.1数据库系统认知二、数据库系统（DBS）概述数据库（DB）1数据库管理系统（DBMS）23数据库开发工具数据库应用系统45用户（USER）数据库（Database，DB）数据库是指长期保存在计算机的存储设备上，按照某种模型组织起来的、可以被各种用户或应用共享的数据集合。（一）数据库（Database，DB）数据库在计算机系统中是由DBMS这个专用软件管理的，为了使数据库具有数据独立性，DBMS把数据库建立成为三级模式结构和二级存储映象。（一）数据库（DB）—三级模式结构内模式物理结构（存储模式、物理模式）数据的物理结构和存储方式的描述三级模式结构的最低层对应着实际存储在外存储介质上的数据库（DATABASE）DBMS提供描述内模式的定义语言（Data Description Language，DDL）例如：CREATE DATABASEEDUC（一）数据库（DB）—三级模式结构模式整体逻辑结构（逻辑模式、全局模式）数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是现实世界某应用环境（企业或单位）的所有信息内容集合的表示三级模式结构的中间层，不涉及物理存储细节和具体应用程序通过建立数据模型和表（TABLE）的方法来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息DBMS提供描述模式的定义语言（Data Description Language，DDL）例如：CREATE TABLEStudents（一）数据库（DB）—三级模式结构（一）数据库（DB）—三级模式结构外模式局部逻辑结构（子模式、应用模式、用户模式、局部模式）数据库用户看到并允许使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的视图外模式是三级结构的最外层，是保护数据库安全性的一个有力措施DBMS提供子模式定义语言（Data Description Language，DDL）例如：CREATE VIEWstudent1外模式/模式映象当数据库的整体逻辑结构发生变化时，通过调整外模式和模式之间的映像，使得外模式中的局部数据及其结构（定义）不变，程序不用修改。-逻辑独立性模式/内模式映象当数据库的存储结构发生变化时，通过调整模式和内模式之间的映像，使得整体模式不变，当然外模式及应用程序不用改变。-物理独立性由DBMS描述和支持（一）数据库（DB）—两层存储映像（一）数据库（DB）—三级模式结构和两层存储映象二级存储映象 三级模式SQL SERVER数据库对象Transact-SQL DDL外模式视图（VIEW）CREATE VIEW模式基本表（TABLE）CREATE TABLE内模式数据库（DATABASE）CREATE DATABASE外模式/模式映象模式/内模式映象二、数据库系统（DBS）概述数据库（DB）1数据库管理系统（DBMS）23数据库开发工具数据库应用系统45用户（USER）数据库管理系统（Database Management System，DBMS）（二）数据库管理系统（DBMS）一种操作和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，以及对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的完整性和安全性。数据库管理系统（Database Management System，DBMS）（二）数据库管理系统（DBMS）—产品大中型企业数据库管理系统Oracle、SQL Server、IBMDB2等中小型网站MySQL和Access等SQL Server 2012微软2012年3月发布的SQL Server升级产品，是一个全面的、集成的、端到端的数据解决方案，它为企业提供了一个安全可靠和高效的关系型数据库管理系统平台。（二）数据库管理系统（DBMS）—功能数据定义（Data DescriptionLanguage,DDL）定义数据库的三级模式结构数据操作（Data ManipulationLanguage,DML）对数据进行修改（插入huo删除数据行，更新数据）与检索（数据查询）等操作数据库控制（Data ControlLanguage,DCL）A.完整性控制B.安全性控制C.数据库的恢复D.数据库的维护E.数据库的并发控制数据字典（DataDictionary,DD）有关数据的数据描述，存放三级结构定义的数据库完整性控制保证数据库中数据及语义的正确性和有效性，防止任何对数据造成错误的操作。安全性控制防止未经授权的用户存取数据库中的数据，以避免数据的泄漏、更改或破坏。数据库的恢复在数据库被破坏或数据不正确时，系统有能力把数据库恢复到正确的状态。数据库的维护功能这一部分包括数据库的数据载入、转换、转储，数据库的改组以及性能监控等功能。数据库的并发控制在多个用户同时对同一个数据进行操作时，系统应能加以控制，防止破坏DB中的数据。数据库控制（二）数据库管理系统（DBMS）—功能二、数据库系统（DBS）概述数据库（DB）1数据库管理系统（DBMS）23数据库开发工具数据库应用系统45用户（USER）数据库开发工具（Database Development Tool，DDT）数据库设计工具：PowerDesigner、ERWin、Office Visio…DBMS提供结构化查询语言（SQL）实现对数据库的访问。数据库应用程序开发工具：Java、Python、C#、…动态网页技术：JSP、、PHP…数据访问接口：JDBC、、ODBC…（三）数据库开发工具（DDT）二、数据库系统（DBS）概述数据库（DB）1数据库管理系统（DBMS）23数据库开发工具数据库应用系统45用户（USER）数据库应用系统（Database Application System，DBAS）数据库应用系统通常提供可视化操作界面供终端用户使用，进行日常数据处理工作。例如：企事业单位的财务管理系统或人力资源管理系统学校的教务管理系统图书馆的图书管理系统企业资源计划ERP……（四）数据库应用系统二、数据库系统（DBS）概述数据库（DB）1数据库管理系统（DBMS）23数据库开发工具数据库应用系统45用户（USER）数据库用户（Database User）数据库管理员：Database Administrator，DBA数据库分析师：Database Designer/Analyst，DBD应用程序员：Application Programmer，PG终端用户：End User（五）数据库用户（User）DBS基本组成HWS,OS,DB,DBMS, DevelopmentTools,DBASUSER（DBA,DBD,Programmer,EndUser）数据管理技术的产生和发展一数据库系统概述二数据模型三数据库开发与维护四单元1.1数据库系统认知三、数据模型数据模型的应用层次1数据模型的组成要素23数据模型的结构分类（一）数据模型的应用层次数据的三个世界：现实、信息、机器现实世界（客观世界）：客观存在的事物及其联系。概念模型（信息世界）对现实世界的认识和抽象描述。按用户的观点对数据和信息建模，不考虑在什么计算机和DBMS上具体实现，所以被人们称之为概念数据模型，简称概念模型。逻辑模型（机器世界）机器世界是建立在计算机上的数据模型，按计算机系统的观点对数据建模，是基于某种（关系、层次、网状）逻辑数据模型的，用于DBMS的实现，简称数据模型。物理模型（物理存储）面向计算机物理表示的模型，描述了数据在储存介质上的组织结构，与具体的DBMS有关，与操作系统和硬件有关。（一）数据模型的应用层次三、数据模型数据模型的应用层次1数据模型的组成要素23数据模型的结构分类（二）数据模型的组成要素数据结构所研究的对象类型的集合，用于描述系统的静态特征。数据操作对数据模型中各种数据对象允许执行的操作的集合，用于描述系统的动态特性。数据完整性约束为了保证数据模型中数据的正确性、一致性和可靠性，对数据模型提出的一系列约束或规则。数据结构所研究的对象类型的集合，用于描述系统的静态特征。DBMS的DDL实现数据库的数据结构定义功能。例如：用SQL Server的T-SQL定义一个学生表的语句：CREATE TABLE Student --建立关系模型的学生表(SID char(10), --定义字符型的学号Sname char(8), --定义字符型的姓名Sex nchar(1), --定义字符型的性别Birthdate date NULL, --定义日期型的生日Specialty varchar(26) NULL) --定义变长字符型的专业（二）数据模型的组成要素—数据结构数据操作对数据模型中各种数据对象允许执行的操作的集合，用于描述系统的动态特性。DBMS的DML实现数据库的数据操作功能。例如，用SQL Server的T-SQL对以上“学生”表插入一行数据的语句：INSERT Student(SID,Sname,Sex,Birthdate,Specialty)VALUES(‘2020216001','赵成刚','男’,’2001-5-5','软件技术')（二）数据模型的组成要素—数据操作数据完整性约束为了保证数据模型中数据的正确性、一致性和可靠性，对数据模型提出的一系列约束或规则。DBMS的DDL和DCL提供多种方法保证数据完整性。例如，用SQL Server的T-SQL在创建“学生”表的同时进行完整性约束定义的语句：CREATE TABLE Student(SID char(10) PRIMARY KEY, --主键PK约束实现实体完整性控制Snamechar(8) NOTNULL,Sexnchar(1) NULLCHECK(Sex = '男' OR Sex = '女'), --CHECK约束实现域完整性控制Birthdate date NULL, --date数据类型实现域完整性控制Specialtyvarchar(26) NULL)（二）数据模型的组成要素—数据完整性约束三、数据模型数据模型的应用层次1数据模型的组成要素23数据模型的结构分类（三）逻辑模型的结构分类层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体之间的联系。网状模型用图形结构来表示各类实体以及实体之间的联系。关系模型用二维表结构来表示各类实体以及实体之间的联系。面向对象模型（Object Oriented Model）用面向对象观点来描述现实世界实体（对象）的逻辑组织、对象间限制和联系等的模型。用树形结构来表示各类实体以及实体之间的联系。层次模型（三）逻辑模型的结构分类—层次模型用图形结构来表示各类实体以及实体之间的联系。网状模型（三）逻辑模型的结构分类—网状模型用二维表结构来表示各类实体以及实体之间的联系。关系模型SIDSnameSexBirthdateSpecialty2020216001赵成刚男2001-05-05计算机应用2020216002李敬女2001-01-06软件技术…………………………关系Student（学生表）（三）逻辑模型的结构分类—关系模型数据管理技术的产生和发展一数据库系统概述二数据模型三数据库开发与维护四单元1.1数据库系统认知四、数据库开发与维护需求分析阶段需求分析是数据库应用系统开发的起点，主要任务是调查、收集与分析用户在数据处理中的数据需求、功能需求、完整性和安全性需求。经过反复修改和用户的确认，最终形成需求分析报告。概念设计阶段根据需求分析的结果，使用某种建模方法，将客观事物及其联系抽象为实体及其属性、实体间的联系以及对信息的制约条件的概念模型。所建立的概念模型独立于计算机、独立于各种DBMS产品，以一种抽象形式表示出来。逻辑设计阶段将概念设计得到的概念模型转换成具体DBMS产品支持的逻辑模型（如关系模型），建立数据库的整体逻辑结构（数据库的模式），并对数据进行规范化和优化处理。四、数据库开发与维护物理设计阶段根据DBMS特点和处理的需要，对逻辑设计得到的关系模型进行物理存储并设计。使用DBMS提供的数据定义语言（DDL）在数据库服务器上创建数据库（DATABASE），建立数据库的物理模型（数据库的内模式）。在所创建的数据库中创建基本表（TABLE）等数据库对象，物理上实现数据库的模式结构。应用开发阶段根据数据处理的功能需求，使用DBMS提供的数据操作语言（DML），对所创建的数据库进行修改（插入、删除数据行以及更新数据）与检索（查询）操作。使用DBMS提供的数据定义语言（DDL）在基本表（TABLE）的基础上创建视图（VIEW），建立数据库的局部逻辑结构（数据库的外模式）。将DBMS提供的SQL嵌入在程序设计语言中，按照软件项目开发流程编制与调试应用程序，组织数据入库，并进行试运行。四、数据库开发与维护运行维护阶段数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。在数据库应用系统运行过程中还必须不断地进行评价、调整与优化。数据库经常性的维护工作主要由数据库管理员来完成，运用DBMS提供的数据控制语言（DCL）进行数据库的转储和恢复，数据库的安全性、完整性控制，数据库性能监视、分析和改进，以及数据库的重构。数据库系统认知小结（学习导航）数据库系统认知小结（知识框架）数据处理的发展阶段：人工管理、文件系统、数据库DBS的基本组成：HWS,OS,DB,DBMS, Development Tools , DBASUSER（DBA,DBD,Programmer,EndUser）DB的体系结构:三级模式（内模式、模式、外模式）二级映像（外模式/模式映像，模式/内模式）DBMS的功能：DDL,DML,DCL,DD数据模型应用层次：概念模型、逻辑模型、物理模型数据模型组成要素：数据结构、数据操作、数据完整性逻辑模型结构分类：层次模型,网状模型,关系（Relational）模型数据库开发与维护：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、应用开发和运行维护

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