1.1 数据库及其系统概念在线视频

各位好！

我是电子科技大学

软件学院教师 陆鑫

欢迎大家学习"数据库系统原理与开发"课程

下面进入本章学习

同学们，大家好！

我是主讲教师陆鑫

下面我们开始学习数据库课程

第1.1小节

数据库及数据库概念

本节学习目标如下

1）了解数据库

数据库管理系统

数据库系统等基本概念

2）理解数据模型与数据库类型关系

3）熟悉数据库系统组成

及各部分作用

好了

下面我们首先学习数据库概念

一、什么是数据库

在任何信息系统的技术实现中

均需要使用一类数据容器

组织与存储数据

同时，该容器还需要支持

应用程序对数据的共享操作访问

在计算机领域

将这类组织与存储数据的

数据容器称为数据库

简单讲

数据库就是一种数据容器

它将信息系统的各类数据

如文本数据、图表数据

音视频数据其它类型数据

进行组织存储并提供对外数据访问

下面我们更加明确地对数据库

定义如下

数据库是一种依照特定数据模型

组织、存储和管理数据的文件集合

数据库文件一般存放在

外部存储器中

以便长久保存数据并可快速访问

下面给出一个示例

说明数据库在计算机系统中

具体是什么

例如，某厂商数据库文件组成

如下图所示

该厂商的数据库软件所创建的

每个数据库

均由数据文件和日志文件组成

其中数据文件用于存储数据

日志文件用于存储系统操作日志

从这里可以看到数据库本质

就是一类数据文件

但它们与文件系统中

普通数据文件有所不同

数据库与普通数据文件主要区别如下

数据库可以支持不同应用

对数据的共享访问

普通数据文件难以支持

数据库可以实现复杂的数据管理

普通数据文件难以实现

数据库可以独立于应用程序

普通数据文件与应用程序紧耦合

数据库的操作访问与控制管理

由数据库管理系统软件实现

普通数据文件的操作访问控制

必须由应用程序实现

数据库是基于特定数据模型

组织与存储数据的文件集合

那什么是数据模型

数据模型是指描述事物对象的

数据结构组成

数据语义联系数据约束的

抽象结构及其说明

下面我们来看看

数据模型的组成示意图

数据模型一般包括

数据结构、数据操作和数据约束

三个组成部分

各部分作用如下

数据结构

用于描述事物对象的静态特征

包括事物对象的数据的组成

数据类型、数据性质等

数据操作

用于描述事物对象的动态特征

包括数据的插入、修改、删除

和查询等访问操作

数据约束

用于描述数据结构中

数据之间的语义联系

数据之间的制约和依存关系

以及数据动态变化的规则

三、数据库使用的数据模型

任何数据库技术实现都需要采用

一定的数据模型

才能够组织存储与管理数据

从数据库技术出现以来

从先后使用了如下典型的数据模型

第一、层次数据模型

第二、网状数据模型

第三、关系数据模型

以及其它数据模型

如对象数据模型

键值对数据模型

列式数据模型

文档数据模型

图形数据模型等

下面我们来了解几种

典型的数据模型的思想和特点

1 层次数据模型

层次数据模型是数据库系统中

最早使用的一种数据模型

其数据结构

是由一棵包括多个数据结点的

有向树

层次数据模型思想

采用树结构来组织存储和管理数据

例如

表示高校教务系统的

层次数据模型 如下所示

在高校教务系统层次数据模型中

学院 作为根结点在最上端

层次最高

专业、系 作为子结点在其下层

课程、教师、学生

作为最低层的叶结点

每个数据结点存储一个数据记录

数据结点之间通过链接指针

实现联系

对于高校教务系统

它的层次数据模型进行数据访问

是通过树结构的

它的结点遍历访问方法来实现

由于层次数据模型局限于

上下层次结点访问

缺乏灵活性

数据库后来开始使用

网状数据模型组织数据存储

网状数据模型

网状数据模型思想

采用网状图结构组织存储

和管理数据

例如高校教务系统的

网状数据模型如下

在高校教务系统的网状数据模型中

专业、系等中间层结点

不但可以上下层次访问

还可以横向关联访问

这样可以实现灵活的数据访问

网状数据模型的优点

是可灵活的表示

数据之间的复杂关系

数据的冗余小

其缺点

网状数据模型结构较复杂

增加了数据查询和数据定位的困难

数据修改也不方便

除了对数据结点进行更新外

还必须修改关联指针

因此，在网状数据模型之后

开始使用关系数据模型

用于数据库的数据组织与存储

关系数据模型

关系数据模型思想

采用具有关系特征的

二维表数据结构

组织、存储和管理数据

并以关联列实现表之间的联系

例如，表示高校课程目录系统的

关系数据模型如下

在该课程目录系统的

关系数据模型中

使用3个二维表分别存储

教师 课程 开课目录等结点数据

表之间通过具有相同属性列的

数据值进行约束关联

例如

开课目录

表的工号属性列

与教师信息表的工号属性列的

数据值要求必须保持一致性

同样开课目录表的

课程号属性列也要求与课程信息表的

课程号属性列也要求数据匹配一致

从而这些关系表之间

通过相同属性列建立了约束关系

关系数据模型优点与局限

关系数据模型虽然出现了40多年

但它仍然是目前商用数据库系统

处理结构化数据时

使用最多的一类数据模型

其生命力依旧强大

关系数据模型优点

数据结构简单、操作灵活

支持关系与集合运算操作

支持广泛使用的

SQL数据库操作语言标准

拥有众多的软件厂商产品与用户

关系数据模型局限

只用于结构化数据的组织与存储管理

支持的数据类型较简单

难以支持互联网广泛应用的

非结构化数据和复杂数据管理

下面我们来学习

另一个重要的概念数据库系统

并了解数据库系统的组成部分

数据库系统

数据库系统是一类基于数据库

进行数据管理与信息服务的软件系统

当数据库系统在应用领域

实现数据存储、数据处理

数据检索、数据分析

等功能服务时

数据库系统又被称为数据库应用系统

其组成部分如下图所示

数据库系统由用户

数据库应用程序

数据库管理系统和数据库

四个部分组成

数据库用户

数据库用户是指数据库系统的使用人员

在数据库系统中

数据库用户可分为多种类型用户

如下图所示

在数据库系统中

最终用户通过操作数据库应用程序

访问数据库信息实现处理业务功能

数据库管理用户

是一种专门用于运行

维护数据库系统的管理用户

该用户通过使用DBMS软件

提供的管理工具对数据库

进行创建管理和维护

从而为数据库系统的正常运行

提供支持与保障

系统分析员和应用程序员

则是数据库应用系统的开发用户

2 数据库应用程序

数据库应用程序是一种在DBMS支持下

对数据库中数据进行访问处理的应用程序

下面以360软件管家应用程序为例

说明数据库应用程序的功能作用

数据库应用程序具有基本功能如下

通过窗口输入框采集用户输入数据

通过接口连接访问数据库

执行用户数据查询操作

通过表单列表输出结果数据

3 数据库管理系统

数据库管理系统

是一种专门用来创建数据库

管理数据库、维护数据库

并提供外部对数据库

进行访问的系统软件

DBMS在数据库系统中具有重要作用

如下图所示

在数据库系统中

无论应用程序还是数据库用户

他们访问数据库

都必须经过数据库管理系统来实现

数据库管理系统

与计算机操作系统一样

它们都属于平台软件

数据库管理系统

一般具有如下基本功能

创建数据库、数据库表以及其它对象

读写、修改、删除数据库表中数据

维护数据库结构

执行数据访问规则

提供数据库并发访问控制和安全控制

执行数据库备份和恢复

4 数据库

数据库是一种依照特定模型

组织、存储和管理数据的文件集合

例如关系数据库

是一种采用关系数据模型

实现的数据库

其结构如下图所示

在关系数据库中

由多个关系表来组成

关系表之间呢

通过关联进行连接

五 关系数据库中数据内容

在关系数据库中

除了存储和管理应用的用户数据外

还需要存储与管理数据库本身的元数据

索引数据、运行数据等系统数据

关系数据库存储各类数据的方式

如下图所示

在关系数据库中

用户数据存放在数据库的用户表中

数据库本身的结构数据（元数据）

索引数据以及系统运行数据

则放在系统表中

六 关系数据库的对象组织

下面以某厂商的数据库为例

了解关系数据库的对象组织

在该数据库中

包含了用户表、系统表、视图、索引

约束、存储过程、触发器等对象

它们的作用如下

用户表用于存储用户的应用数据

系统表用于存储

数据库系统自身数据

视图通过虚拟表实现数据查询处理

索引通过目录数据结构

支持快速的数据查询

约束对关系表及其数据施加规则

存储过程在数据库内部

实现特定功能程序的数据处理

触发器在数据库内部

实现数据库操作

事件触发自动执行的过程程序

本节学习结束！