1、第六章 信息系統與數據庫教育信息化第六章 信息系統與數據庫 6.1 6.1 計算機信息系統計算機信息系統 6.2 6.2 關系數據庫系統關系數據庫系統 6.3 6.3 信息系統開發與管理信息系統開發與管理 6.4 6.4 典型信息系統典型信息系統 6.5 6.5 信息化與信息社會信息化與信息社會6.1 計算機信息系統 6.1.1 6.1.1 什么是計算機信息系統什么是計算機信息系統 6.1.2 6.1.2 信息系統的類型信息系統的類型6.1.1 什么是計算機信息系統 計算機信息系統（計算機信息系統（Computer_based Information System Computer_based

2、 Information System ，簡稱信息系統）簡稱信息系統）是一類以提供信息服務為主要目的的數據是一類以提供信息服務為主要目的的數據密集型、人機交互的計算機應用系統。密集型、人機交互的計算機應用系統。 信息系統是一種面廣量大的計算機應用系統信息系統是一種面廣量大的計算機應用系統 技術特點技術特點 數據量大數據量大,一般需存放在外存中一般需存放在外存中, 數據存儲持久性數據存儲持久性, 數據資源使用共享性數據資源使用共享性; 信息服務功能多樣性信息服務功能多樣性6.1.2 信息系統的類型 從信息處理的深度來區分從信息處理的深度來區分 業務處理系統業務處理系統 管理業務系統管理業務系統

3、面向操作層面向操作層 面向管理層面向管理層 輔助技術系統輔助技術系統( (CADCAD、CAMCAM、CAPP)CAPP) 辦公信息系統（辦公自動化系統辦公信息系統（辦公自動化系統OAOA） 信息檢索系統（搜索引擎）信息檢索系統（搜索引擎） 信息分析系統（決策支持系統信息分析系統（決策支持系統DSSDSS、專家系統）專家系統）6.2 關系數據庫系統 6.2.1 6.2.1 數據管理的需求和數據庫系統數據管理的需求和數據庫系統 6.2.2 6.2.2 關系數據模型關系數據模型 6.2.3 6.2.3 關系操作關系操作 6.2.4 6.2.4 關系數據庫語言關系數據庫語言SQLSQL簡介簡介6.2

4、.1 數據管理的需求和數據庫系統 例：例：高校教學業務管理高校教學業務管理 由于數據量急劇增長，計算機用于管理并實現共享數據的需由于數據量急劇增長，計算機用于管理并實現共享數據的需求越來越迫切。人們逐步發展了以統一管理和共享數據為主求越來越迫切。人們逐步發展了以統一管理和共享數據為主要特征的數據庫系統（要特征的數據庫系統（DBSDBS）。）。 在在DBSDBS中，數據不再僅僅服務于某個程序或用戶，而是按一中，數據不再僅僅服務于某個程序或用戶，而是按一定的結構存儲于數據庫，作為共享資源，由數據庫管理系統定的結構存儲于數據庫，作為共享資源，由數據庫管理系統（DBMSDBMS）的軟件管理的軟件管理,

5、使得數據能為盡可能多的應用服務。使得數據能為盡可能多的應用服務。數據庫中應用程序與數據庫關系數據庫數據庫數據庫管理系統數據庫管理系統應用程序應用程序1應用程序應用程序2應用程序應用程序K.用戶用戶數據庫系統中用戶共享數據庫資源數據庫系統中用戶共享數據庫資源數據庫系統（DBS）的組成 應用程序應用程序 計算機支持系統計算機支持系統 硬件支持環境、軟件支持平臺硬件支持環境、軟件支持平臺 數據庫（數據庫（DBDB） 數據庫管理系統（數據庫管理系統（DBMSDBMS） 人員人員 數據庫管理員、系統分析設計和開發人員、用戶數據庫管理員、系統分析設計和開發人員、用戶數據庫系統的組成硬 件操作系統DBMS應

6、用開發工具應用系統數據庫數據庫設計設計,開發開發,管理管理DBS的人員和用戶的人員和用戶利用利用DBS資源開發的資源開發的,解決管理和決策問解決管理和決策問題的各種應用程序題的各種應用程序.對數據進行管理的軟件系統對數據進行管理的軟件系統 功能功能: 創建創建DB結構結構; 對對DB中的數據操作中的數據操作; 對對DB數據管理和控制數據管理和控制 指按一定的數據模式組織并長期存放在指按一定的數據模式組織并長期存放在外存上的外存上的,可共享的可共享的,面向部門全局應用的面向部門全局應用的數據集合。數據集合。數據庫系統各成分關系用戶用戶終端終端應用系統應用系統數據庫管理員數據庫管理員系統分析設計員

7、系統分析設計員系統程序員系統程序員用戶視圖用戶視圖邏輯結構邏輯結構 存儲結構存儲結構DB數據和數據結構數據和數據結構DBMS操作系統操作系統軟件系統軟件系統數據庫系統的特點 數據結構化數據結構化數據面向全局應用，用數據模型描述數據和數據之間的聯系。數據面向全局應用，用數據模型描述數據和數據之間的聯系。 數據可共享數據可共享從全局分析和描述數據，適應多個用戶、多種應用共享數據的需從全局分析和描述數據，適應多個用戶、多種應用共享數據的需求。可減少數據冗佘，節省存儲空間，保證數據的一致性求。可減少數據冗佘，節省存儲空間，保證數據的一致性. . 數據獨立于程序數據獨立于程序 邏輯獨立性邏輯獨立性: :

8、應用程序與應用程序與DBDB的邏輯結構相互獨立的邏輯結構相互獨立. . 物理獨立性物理獨立性: :應用程序與應用程序與DBDB的存儲結構相互獨立的存儲結構相互獨立. . 統一管理控制數據統一管理控制數據DBMSDBMS管理控制數據功能管理控制數據功能: :安全性安全性, ,完整性完整性. .并發控制并發控制, ,恢復恢復. .數據模型的概念總結 概念結構是分析過程中的一個中間結果概念結構是分析過程中的一個中間結果,它將現實世界中它將現實世界中的客觀對象和對象間的關聯的客觀對象和對象間的關聯,經過識別經過識別,選擇選擇,分類等綜合分分類等綜合分析析,形成形成“概念結構概念結構” ( (用實體用實

9、體- -聯系工具聯系工具E-RE-R圖表示圖表示) ) 數據模型是直接面向計算機系統（即數據庫）中數據的數數據模型是直接面向計算機系統（即數據庫）中數據的數據結構據結構( (包括邏輯結構和存儲結構包括邏輯結構和存儲結構) ) ( (用數據模型來描述數據結構用數據模型來描述數據結構) ) 常見的數據庫系統中，根據實體集之間的不同結構，通常常見的數據庫系統中，根據實體集之間的不同結構，通常把數據模型分為層次模型、網狀模型、關系模型和面向對把數據模型分為層次模型、網狀模型、關系模型和面向對象模型象模型4 4種，其中關系模型最普遍。種，其中關系模型最普遍。關系數據模型的數據結構SNO CNO GRAD

10、E A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1

11、.8 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 學生登記表（S）學生選課成績表（SC）課程開設表（C）學生登記表學生登記表(S),課程開設表課程開設表(C)與學生選課成績表（與學生選課成績表（SC）之間之間的聯系的聯系:關系數據模型的數據結構 關系模式的描述形式關系模式的描述形式:R（A1,A2,Ai,An） 或者或者: R =（A1,A2,Ai,An） 其中其中:R R為關系模式名，即二維表名。為關系模式名，即二維表名。 AiA

12、i（1in1in）是二維表中的列名。是二維表中的列名。關系模式的描述形式 例：學生登記表例：學生登記表(S),課程開設表課程開設表(C)與學生選課成績表與學生選課成績表 （SC）的關系模式表達的關系模式表達S （SNO，SNAME，DEPART，SEX，BDATE，HEIGHT）C （CNO，CNAME，LHOUR，SEMESTER） SC（SNO，CNO，GRADE） 關系模式的主鍵 能夠唯一標識二維表中指定元組的屬性或者屬性組能夠唯一標識二維表中指定元組的屬性或者屬性組( (這組屬這組屬性的任何真子集無此性質性的任何真子集無此性質), ),稱為該二維表的稱為該二維表的候選鍵候選鍵. 如果一

13、個關系模式有多個候選鍵存在如果一個關系模式有多個候選鍵存在,則可從中選一個最常則可從中選一個最常用的作為該關系模式主鍵用的作為該關系模式主鍵,簡稱簡稱主鍵主鍵. 例：學生登記表例：學生登記表( (S),S),課程開設表課程開設表( (C)C)與學生選課成績表（與學生選課成績表（SCSC）的主鍵可以是哪些？的主鍵可以是哪些？關系模式的存儲結構 在關系數據模型中，數據對象和數據對象之間的聯系都用在關系數據模型中，數據對象和數據對象之間的聯系都用二維表來表示。在支持關系模型的數據庫物理組織二維表來表示。在支持關系模型的數據庫物理組織( (即存即存儲結構儲結構) )中，二維表以文件形式存儲。在大多數數

14、據庫中中，二維表以文件形式存儲。在大多數數據庫中，二維表與操作系統中的文件相對應。，二維表與操作系統中的文件相對應。關系模式的特點一 關系數據模型是關系數據模型是19701970年由（美）年由（美）E.F.E.F.CoddCodd首次提出首次提出的。關系數據庫得以迅速發展和普遍應用，主要的。關系數據庫得以迅速發展和普遍應用，主要得力于關系數據模型所具有的下列特點：得力于關系數據模型所具有的下列特點： 關系模型建立在嚴格的數學理論基礎上關系模型建立在嚴格的數學理論基礎上 關系數據模型的概念單一關系數據模型的概念單一 對二維表的操作是對二維表的操作是“非非過過程性程性”關系模式的特點二 每一個列對

15、應一個域，列名不能相同每一個列對應一個域，列名不能相同.。 關系中所有的列是原子數據關系中所有的列是原子數據 ( (原子數據是不可再分的原子數據是不可再分的) ) 關系中不允許出現相同的行關系中不允許出現相同的行 ( (即不能出現重復的行即不能出現重復的行) ) 關系是行的集合，行的次序可以交換。關系是行的集合，行的次序可以交換。 ( (按集合的性質按集合的性質) ) 行中列的順序可以任意交換。行中列的順序可以任意交換。( (按集合的性質按集合的性質,但使用按定義順序但使用按定義順序) )關系模式的特點三 數據模型和模式的區別數據模型和模式的區別 數據模型數據模型:用一組概念和定義描述數據的手

16、段，用一組概念和定義描述數據的手段， 數據模式數據模式:用某種數據模型對具體情況下相關數據結用某種數據模型對具體情況下相關數據結構的描述。構的描述。 具體地說，關系模式是以關系數據模型為基礎，綜具體地說，關系模式是以關系數據模型為基礎，綜合考慮了用戶的需求，并將這些需求抽象而得到的合考慮了用戶的需求，并將這些需求抽象而得到的邏輯結構。邏輯結構。關系模式的特點四 關系模式關系模式:反映了二維表的靜態結構，是相對穩定的。反映了二維表的靜態結構，是相對穩定的。 關系關系:是關系模式在某一時刻的狀態，它反映二維表的內是關系模式在某一時刻的狀態，它反映二維表的內容，由于對關系的操作不斷更新著二維表中的數

17、據，因此容，由于對關系的操作不斷更新著二維表中的數據，因此關系是隨時間動態變化的。關系是隨時間動態變化的。 但在一般表述中，人們常常將關系模式和關系都稱為關系但在一般表述中，人們常常將關系模式和關系都稱為關系，實際上對此二者應加以科學的區分。，實際上對此二者應加以科學的區分。關系數據模型的完整性 關系模型的完整性約束關系模型的完整性約束 實體完整性約束實體完整性約束 引用完整性約束引用完整性約束 用戶定義完整性約束用戶定義完整性約束6.2.3 關系操作 傳統集合操作傳統集合操作 并、交、差并、交、差 專門關系操作專門關系操作 插入、刪除、更改、選擇、更改、投影、連接插入、刪除、更改、選擇、更改

18、、投影、連接關系操作 舉例用例舉例用例( (5 5張二維表張二維表): ):SNAMEGRADE錢欣錢欣75張進元張進元62張華張華68胡平平胡平平79周亮周亮80SNAMEGRADE王寧王寧100錢欣錢欣75顧永華顧永華90黃進黃進82胡平平胡平平79周亮周亮80SC1:60-80分成績表分成績表SC2:70-100分成績表分成績表 SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5

19、 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 學生登記表（S）學生選課

20、成績表（SC）課程開設表（C）傳統集合的關系操作 并并 并操作是一個二元操作。它要求參與操作的兩個關系有相同的關系模式并操作是一個二元操作。它要求參與操作的兩個關系有相同的關系模式。其作用是將兩個關系組合成一個新的關系。根據集合論的定義，并操。其作用是將兩個關系組合成一個新的關系。根據集合論的定義，并操作創建的新關系中的每一個元組或者屬于第一個關系、或者屬于第二個作創建的新關系中的每一個元組或者屬于第一個關系、或者屬于第二個關系，或者在兩個關系中皆有。關系，或者在兩個關系中皆有。 SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 王寧 100 顧永華 90

21、 黃進 82 并并并并SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王寧 100 錢欣 75 顧永華 90 黃進 82 胡平平 79 周亮 80 SC1SC2結果關系表示選結果關系表示選課程學生的課程學生的“60100分成分成績表績表”傳統集合的關系操作 交交 交操作也是一個二元操作。它對兩個具有相同關系模式的關系進行操作，創交操作也是一個二元操作。它對兩個具有相同關系模式的關系進行操作，創建一個新關系。根據集合論的定義，交操作所創建新關系中的每一個元組必建一個新關系。根據集合論的定義，交操作所創建新關系中的每一個元組必須是兩個

22、原關系中共有的成員。須是兩個原關系中共有的成員。 SNAME GRADE 錢欣 75 胡平平 79 周亮 80 交交交交SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王寧 100 錢欣 75 顧永華 90 黃進 82 胡平平 79 周亮 80 SC1SC2結果表示選課學生結果表示選課學生“70分分80分成績分成績表表”。傳統集合的關系操作 差差 差操作也是一個二元操作。它應用于具有相同關系模式的兩個關系。生差操作也是一個二元操作。它應用于具有相同關系模式的兩個關系。生成新關系中的元組是存在于第一個關系而不存在于第二個關系中的元組

23、。成新關系中的元組是存在于第一個關系而不存在于第二個關系中的元組。 例，關系例，關系SC1與關系與關系SC2進行差操作進行差操作: 注：注：“差差”操作沒有交換律操作沒有交換律差差差差SNAME GRADE 錢欣 75 張進元 62 張華 68 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 王寧 100 錢欣 75 顧永華 90 黃進 82 胡平平 79 周亮 80 SNAME GRADE 張進元 62 張華 68 SC1SC2結果關系包括那些結果關系包括那些在在SC1表中而不在表中而不在SC2表中的成績信表中的成績信息，即息，即“60 69分分成績表成績表” 專門的關系操作 插入插入 插

24、入操作是一種一元操作。它應用于一個關系，其操作是在關系插入操作是一種一元操作。它應用于一個關系，其操作是在關系中插入新的元組（或另一個具有相同模式的關系）中插入新的元組（或另一個具有相同模式的關系）. 例例:在課程開設表（在課程開設表（C C）中插入一個新的課程信息中插入一個新的課程信息 （CW101CW101，論文論文寫作寫作，3030，春春）。）。插入插入插入插入（CW101,論文寫作，30，春）CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能

25、 60 秋 CW101 論文寫作 30 春 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 C C專門的關系操作 刪除刪除 刪除操作為一元操作，根據要求刪去表中相應的元組。刪除操作為一元操作，根據要求刪去表中相應的元組。 例如例如: :從課程表（從課程表（C C）中刪除課程中刪除課程CC112CC112。刪除刪除刪除刪除CNO CNAME LHOUR SEMESTER CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME2

26、34 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 C C專門的關系操作 更改更改 更改操作也是一種一元操作，它應用于一個關系。用來改變關系更改操作也是一種一元操作，它應用于一個關系。用來改變關系中指定元組中的部分屬性值。中指定元組中的部分屬性值。 例如例如: :課程開設表課程開設表( (C)C)中的課程中的課程ME234ME234元組的元組的LHOURLHOUR值由值由“4040”

27、改為改為“3030”，SEMESTERSEMESTER值由值由“秋秋”改為改為“春春”。更新更新更新更新CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 40 秋 MS211 人工智能 60 秋 CNO CNAME LHOUR SEMESTER CC112 軟件工程 60 春 CS202 數據庫 45 秋 EE103 控制工程 60 春 ME234 數學分析 30 春 MS211 人工智能 60 秋 C C專門的關系操作 選擇選擇 選擇操作是一元操作。它應用于一個關系并產生另一個

28、新關系。新關系選擇操作是一元操作。它應用于一個關系并產生另一個新關系。新關系中的元組（行）是原關系中元組的子集。選擇操作根據要求從原先關系中的元組（行）是原關系中元組的子集。選擇操作根據要求從原先關系中選擇部分元組。結果關系中的屬性（列）與原關系相同（保持不變）中選擇部分元組。結果關系中的屬性（列）與原關系相同（保持不變） 例如例如: :從學生登記表從學生登記表( (S)S)中，選出性別為中，選出性別為“男男”的學生元組，組成一個新關的學生元組，組成一個新關系系“男學生登記表男學生登記表”。SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 19

29、86-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 選擇選擇選擇選擇SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 S S專門的關系操作 投影投影 一元操作，它作用于一個關系并產生另一個新關系。

30、新關系中的一元操作，它作用于一個關系并產生另一個新關系。新關系中的屬性（列）是原關系中屬性的子集。一般情況下，雖然新關系中屬性（列）是原關系中屬性的子集。一般情況下，雖然新關系中的元組屬性減少了，但其元組（行）的數量與原關系保持不變。的元組屬性減少了，但其元組（行）的數量與原關系保持不變。 例如例如: :需要了解學生選課情況而不關心其成績時，可對學生選需要了解學生選課情況而不關心其成績時，可對學生選課成績表（課成績表（SCSC）進行相關的投影操作進行相關的投影操作. . 投影投影投影投影SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211

31、 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO CNO A041 CC112 A041 ME234 A041 MS211 C005 CC112 C005 CS202 M038 ME234 R098 CS202 R098 MS211 SCSC其結果的每個元組僅包其結果的每個元組僅包括學（括學（SNO） 課程號（課程號（CNO） 兩個屬性兩個屬性專門的關系操作 連接連接 是一個二元操作。它基于共有屬性把兩個關系組合起來。連接操作比是一個二元操作。它基于共有屬性把兩個關系組合起來。連接

32、操作比較復雜并有較多的變化。較復雜并有較多的變化。 例如例如: :學生登記表（學生登記表（S S）和學生選課成績表（和學生選課成績表（SCSC）的連接的連接, ,生成一個信生成一個信息更全面的關系息更全面的關系. .連接連接連接連接SNO CNO GRADE A041 CC112 92 A041 ME234 92.5 A041 MS211 90 C005 CC112 84.5 C005 CS202 82 M038 ME234 85 R098 CS202 75 R098 MS211 70.5 SNO SNAME DEPART SEX BDATE HEIGHT A041 周光明 自動控制 男 19

33、86-8-10 1.7 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 C008 王寧 計算機 女 1986-8-20 1.62 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 SNO SNAME DEPART SEX DDATE HEIGHT CNO GRADE A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 CC112 92 A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 ME234 92.5 A041 周光明 自動控制 男 1986-8-10 1.7 MS211 90 C005 張

34、雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 CC112 84.5 C005 張雷 計算機 男 1987-6-30 1.75 CS202 82 M038 李霞霞 應用數學 女 1988-10-20 1.65 ME234 85 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 CS202 75 R098 錢欣 管理工程 男 1986-5-16 1.8 MS211 70.5 S SSCSC對于已選課程的學生而言，結果關系包含對于已選課程的學生而言，結果關系包含SC表原表原來的信息，并增加了該學生選修課程號（來的信息，并增加了該學生選修課程號（CNO）和成績（和成績（GRADE）。）。6.2

35、.4 關系數據庫語言SQL DBMSDBMS所提供的語言一般局限于對數據庫的操作，不同于所提供的語言一般局限于對數據庫的操作，不同于計算機的程序設計語言，因而稱它為計算機的程序設計語言，因而稱它為數據庫語言數據庫語言. 特點特點 是一是一種種“非非過過程程語語言言”體現關系模型在結構體現關系模型在結構, ,完整性和操作方面的特征完整性和操作方面的特征有命令和嵌入程序兩種使用方式有命令和嵌入程序兩種使用方式 功能齊全功能齊全,簡潔易學簡潔易學,使用方便使用方便為主流為主流DBMSDBMS產品所支持產品所支持SQL數據庫的體系結構系統的全局關系系統的全局關系模式是基本表模式是基本表 視圖V1 視圖

36、Vp 基本表B1 基本表B2 基本表B3 基本表Bm 存儲文件S1 存儲文件S2 存儲文件S3 存儲文件Sq 用戶1 用戶2 用戶n 用戶3 用戶看到的關系模用戶看到的關系模式主要是視圖式主要是視圖系統的存儲結構系統的存儲結構是文件是文件SQL數據定義 SQLSQL數據定義語言數據定義語言DDLDDL 作為建立數據庫最重要的一步，根據關系模式定義所需的基本表作為建立數據庫最重要的一步，根據關系模式定義所需的基本表，SQLSQL語句表示為：語句表示為：其中其中: 表示可含有該子句，也可為空表示可含有該子句，也可為空. 基本表名字基本表名字.每個基本表可以由一個或多個列組成。每個基本表可以由一個或

37、多個列組成。定義基本表時要指明每個列的類型和長度，同時還可定義基本表時要指明每個列的類型和長度，同時還可以定義與該表有關的完整性約束條件以定義與該表有關的完整性約束條件CREATE TABLE （列名數據類型完整性約束條件，（列名數據類型完整性約束條件，）SQL的數據查詢 查詢是數據庫的核心操作。查詢是數據庫的核心操作。SQLSQL提供提供SELECTSELECT語句語句,具有靈活具有靈活的使用方式和極強查詢的功能。關系操作中最常用的是的使用方式和極強查詢的功能。關系操作中最常用的是“投影、選擇和連接投影、選擇和連接”,都體現在都體現在SELECTSELECT語句中語句中: SELECT A1

38、SELECT A1，A2A2，An An FROM R1 FROM R1，R2R2，RmRm WHERE FWHERE F SELECTSELECT語句語義為：將語句語義為：將FROMFROM子句所指出的子句所指出的R(R(基本表或視基本表或視圖圖) )進行連接，從中選取滿足進行連接，從中選取滿足WHEREWHERE子句中條件子句中條件F F的行（元的行（元組），最后根據組），最后根據SELECTSELECT子句給出的子句給出的A(A(列名列名) )將查詢結果表將查詢結果表輸出。輸出。SQL的數據查詢 單表查詢單表查詢 從指定的一個表中找出符合條件的元組從指定的一個表中找出符合條件的元組. 例

39、如，查詢表例如，查詢表S S中所有男學生名的情況中所有男學生名的情況.SELECT *FROM SWHERE SEX男男；SQL的數據查詢 連接查詢連接查詢 一個查詢同時涉及兩個以上的表，稱連接查詢。是關系數據庫中一個查詢同時涉及兩個以上的表，稱連接查詢。是關系數據庫中最主要的查詢。最主要的查詢。 例，查詢每個男學生及其選修課程的情況（根據上述表例，查詢每個男學生及其選修課程的情況（根據上述表S，C，SC）。）。要求列出學生名，系別，選修課程名及成績。要求列出學生名，系別，選修課程名及成績。 SELECT SNANE，DEPART，CNAME，GRADE FROM S，C，SC WHERE S

40、.SNOSC.SNO AND SC.CNOC.CNO AND S.SEX男；SQL的數據更新 插入語句插入語句 插入語句插入語句INSERTINSERT可將一個記錄插入到指定的表中：可將一個記錄插入到指定的表中：INSERT INTO （，） VALUES（，）n例如，將一個新的課程記錄插入到課程開設表例如，將一個新的課程記錄插入到課程開設表C C中中: :INSERT INTO S（CNO，CNAME，LHOUR，SEMESTER） VALUES（CW101，論文寫作論文寫作，30,春春)SQL的數據更新 更改語句更改語句 對指定表中已有數據進行修改。語句格式如下：對指定表中已有數據進行修改

41、。語句格式如下：n例如，將表例如，將表C C中中ME234ME234課程的課時改為課程的課時改為30,30,并改成春季開設：并改成春季開設：UPDATE SET .WHEREUPDATE C SET LHOUR=30, SEMESTER春春 WHERE CNOME234 ；SQL的數據更新 刪除語句刪除語句 SQLSQL刪除語句的格式為：刪除語句的格式為：n例如，從例如，從C C表中刪除課程號為表中刪除課程號為CC112CC112的記錄的記錄DELETE FROM WHERE DELETE FROM C WHERE CNO=CC112;SQL的視圖 視圖是視圖是DBMSDBMS所提供的一種由用

42、戶觀察數據庫中數據的重所提供的一種由用戶觀察數據庫中數據的重要機制。視圖可由基本表或其他視圖導出。它與基本表不要機制。視圖可由基本表或其他視圖導出。它與基本表不同，視圖只是一個虛表，在數據字典中保留其邏輯定義，同，視圖只是一個虛表，在數據字典中保留其邏輯定義，而不作為一個表實際存儲數據。而不作為一個表實際存儲數據。 SQLSQL用用CREATE VIEWCREATE VIEW語句建立視圖，其格式為：語句建立視圖，其格式為： CREATE VIEW CREATE VIEW 視圖名列名，視圖名列名， AS AS 子查詢子查詢6.2.5 數據庫系統及應用新技術 數據庫體系結構的發展數據庫體系結構的發

43、展 DBSDBS運行在計算機系統之上，其體系結構與計算機體系結構運行在計算機系統之上，其體系結構與計算機體系結構密切相關。因此密切相關。因此DBSDBS的系統結構也隨著它的硬件和軟件支撐的系統結構也隨著它的硬件和軟件支撐環境的變化而不斷演變。環境的變化而不斷演變。 體系結構的發展可以分為五個階段：體系結構的發展可以分為五個階段： 一、集中式數據庫系統一、集中式數據庫系統 早期的早期的DBMSDBMS以分時操作系統作為運行環境，采用集中式的以分時操作系統作為運行環境，采用集中式的數據庫系統結構，把數據庫建立在本單位的主計算機上，且數據庫系統結構，把數據庫建立在本單位的主計算機上，且不與其他計算機

44、系統進行數據交互。在這種系統中，不但數不與其他計算機系統進行數據交互。在這種系統中，不但數據是集中的，數據的管理也是集中的。據是集中的，數據的管理也是集中的。數據庫系統及應用新技術 二、客戶二、客戶/ /服務器結構服務器結構( (C/S)C/S) 是一種網絡處理系統。有多臺用作客戶機的計算機和一至多是一種網絡處理系統。有多臺用作客戶機的計算機和一至多臺用作服務器的計算機。客戶機直接面向用戶，接收并處理臺用作服務器的計算機。客戶機直接面向用戶，接收并處理任務，將需要任務，將需要DBDB操作的任務委托服務器執行；而服務器只操作的任務委托服務器執行；而服務器只接收這種委托，完成對接收這種委托，完成對

45、DBDB的查詢和更新，并把查詢結果返的查詢和更新，并把查詢結果返回給客戶機。回給客戶機。C/SC/S結構結構的的DBSDBS雖然處理上是分布的，但數據雖然處理上是分布的，但數據卻是集中的，還是屬于集中式數據庫系統。卻是集中的，還是屬于集中式數據庫系統。 三、瀏覽器三、瀏覽器/ /服務器結構服務器結構( (B/S)B/S) 由瀏覽器由瀏覽器,WebWeb服務器服務器,數據庫服務器數據庫服務器3 3個層次組成個層次組成.客戶端使用客戶端使用一個通用的瀏覽器代替了各種應用軟件一個通用的瀏覽器代替了各種應用軟件.用戶操作通過瀏覽用戶操作通過瀏覽器執行器執行.數據庫系統及應用新技術 四、四、分布式數據庫

46、系統分布式數據庫系統 在分布式在分布式DBSDBS中，把一個單位的數據按其來源和用途，合理中，把一個單位的數據按其來源和用途，合理分布在系統的多個地理位置不同的計算機結點上分布在系統的多個地理位置不同的計算機結點上( (局部數據局部數據庫庫) )，使數據可以就近存取。數據在物理上分布后，由系統，使數據可以就近存取。數據在物理上分布后，由系統統一管理。系統中每個地理位置上的結點實際上是一個獨立統一管理。系統中每個地理位置上的結點實際上是一個獨立的的DBSDBS，它包括本地結點用戶、本地它包括本地結點用戶、本地DBMSDBMS和應用軟件。每和應用軟件。每個結點上的用戶都可以通過網絡對其他結點數據庫

47、上的數據個結點上的用戶都可以通過網絡對其他結點數據庫上的數據進行訪問，就如同這些數據都存儲在自己所在的結點數據庫進行訪問，就如同這些數據都存儲在自己所在的結點數據庫上一樣。上一樣。數據庫系統及應用新技術 五、五、并行數據庫系統并行數據庫系統 DBSDBS運行在計算機系統之上，其體系結構與計算機體系結構運行在計算機系統之上，其體系結構與計算機體系結構密切相關。因此密切相關。因此DBSDBS的系統結構也隨著它的硬件和軟件支撐的系統結構也隨著它的硬件和軟件支撐環境的變化而不斷演變。環境的變化而不斷演變。6.3 信息系統開發與管理 6.3.1 6.3.1 軟件工程與信息系統開發概述軟件工程與信息系統開

48、發概述 6.3.2 6.3.2 系統規劃與分析系統規劃與分析 6.3.3 6.3.3 系統設計系統設計 6.3.4 6.3.4 系統實施與運行維護系統實施與運行維護6.3.1軟件工程與信息系統開發概述 軟件危機和軟件工程軟件危機和軟件工程 軟件危機的三大原因軟件危機的三大原因 正確理解和表達應用需求是艱巨的任務正確理解和表達應用需求是艱巨的任務.但常常被忽略。但常常被忽略。 軟件是邏輯產品。軟件開發過軟件是邏輯產品。軟件開發過 程是思考過程，很難進行質量程是思考過程，很難進行質量管理和進度控制。管理和進度控制。 隨著問題復雜度的增加，處理問題的效率隨之下降，而所需時隨著問題復雜度的增加，處理問

49、題的效率隨之下降，而所需時間和費用則隨之增加。間和費用則隨之增加。 1968年提出年提出“軟件工程軟件工程” 軟件工程方法要點軟件工程方法要點 軟件開發技術軟件開發技術 軟件工程管理軟件工程管理 軟件開發方法軟件開發方法 軟件開發工具。軟件開發工具。常用信息系統開發方法 結構化生命周期方法（結構化生命周期方法（1 1） 信息系統從規劃開始，經過分析設計、實施直到投信息系統從規劃開始，經過分析設計、實施直到投入運行使用過程入運行使用過程, ,隨其生存環境的變化而不斷修改，隨其生存環境的變化而不斷修改，當它不再適應需要時就要被淘汰，由新的信息系統當它不再適應需要時就要被淘汰，由新的信息系統代替老的

50、信息系統，這種循環稱為代替老的信息系統，這種循環稱為信息系統的生命信息系統的生命周期周期。 結構化方法將信息系統軟件生命分為系統規劃，系結構化方法將信息系統軟件生命分為系統規劃，系統分析，系統設計，系統實施和系統維護統分析，系統設計，系統實施和系統維護5 5個階段。個階段。各階段工作按順序開展，形如自上而下的瀑布，所各階段工作按順序開展，形如自上而下的瀑布，所以又稱以又稱瀑布模型方法。瀑布模型方法。常用信息系統開發方法 結構化生命周期法的分析和設計原則結構化生命周期法的分析和設計原則: 自頂向下，逐層分解求精自頂向下，逐層分解求精,分析和設計整個系統，減小分析和設計整個系統，減小和控制開發過程

51、的復雜性。和控制開發過程的復雜性。 圖示工具（如數據流程圖和圖示工具（如數據流程圖和E-RE-R圖等）描述分析和設計圖等）描述分析和設計的內容，便于各類人員交流。的內容，便于各類人員交流。 明確階段任務。例如，系統分析階段明確系統的結構明確階段任務。例如，系統分析階段明確系統的結構和功能（做什么），系統設計階段確定其如何實現（和功能（做什么），系統設計階段確定其如何實現（怎么做）。怎么做）。 強調用戶參予開發過程的作用。強調用戶參予開發過程的作用。常用信息系統開發方法 原型法原型法 所謂所謂原型原型，是指分析設計人員與用戶合作，在短期內，是指分析設計人員與用戶合作，在短期內定義用戶基本需求的基

52、礎上，首先開發出一個具備基定義用戶基本需求的基礎上，首先開發出一個具備基本功能、實驗性的、簡易的應用軟件。運行這個原型本功能、實驗性的、簡易的應用軟件。運行這個原型，并在相應的輔助開發工具的支持下，按照不斷求優，并在相應的輔助開發工具的支持下，按照不斷求優的設計思想，通過反復的完善性實驗而最終開發出符的設計思想，通過反復的完善性實驗而最終開發出符合用戶要求的信息系統。合用戶要求的信息系統。數據庫系統設計概要 信息系統設計最重要的核心技術是軟件工程和基信息系統設計最重要的核心技術是軟件工程和基于于DBSDBS的設計技術。的設計技術。 DBSDBS設計任務設計任務:應用部門應用部門信息需求信息需求

53、計算機環境計算機環境硬件硬件,OS,DBMS等等應用部門應用部門處理需求處理需求DBS設計設計各類數據模式各類數據模式應用程序應用程序數據庫系統設計概要 DBSDBS設計步驟設計步驟6.3.2 系統規劃和分析 系統規劃系統規劃 系統規劃任務系統規劃任務: : 調查應用部門的環境、目標和調查應用部門的環境、目標和現行系統現行系統. 根據其發展目標對新系統的需根據其發展目標對新系統的需求求,進行分析和預測進行分析和預測. 考慮新系統所受的各種約束考慮新系統所受的各種約束. 研究開發新系統的必要性和可研究開發新系統的必要性和可能性，提出方案和計劃能性，提出方案和計劃. 從管理、技術、經濟和社會等從管

54、理、技術、經濟和社會等方面進行可行性分析方面進行可行性分析.系統規劃的過程系統規劃的過程系統規劃與分析 系統分析系統分析 系統分析的任務系統分析的任務 采用系統工程的思想和方法，把復雜的對象分解成簡單的組成部采用系統工程的思想和方法，把復雜的對象分解成簡單的組成部分分,明確各部分用戶的各種數據需求和處理需求明確各部分用戶的各種數據需求和處理需求. 系統分析的方法系統分析的方法 結構化分析方法（結構化分析方法（SASA）。）。SASA方法從最上層的組織機構入手，采用方法從最上層的組織機構入手，采用自頂向下逐層分解的方法分析系統，并用形式化或半形式化的描自頂向下逐層分解的方法分析系統，并用形式化或

55、半形式化的描述（如數據流程圖和數據字典）說明數據和處理過程的關系。述（如數據流程圖和數據字典）說明數據和處理過程的關系。 系統分析的工具系統分析的工具 數據流程圖、數據字典數據流程圖、數據字典6.3.3 系統設計 系統設計的任務和內容系統設計的任務和內容 系統設計任務系統設計任務:為實現系統目標具體規定數據結構和系統功能為實現系統目標具體規定數據結構和系統功能. 系統設計的內容系統設計的內容: : 概念結構設計概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計邏輯結構設計、物理結構設計.客觀對象客觀對象概念概念結構結構轉換轉換數據模式數據模式轉換轉換DB（E-R圖）圖）（二維表）（二維表）概念結構設計概

56、念結構設計邏輯結構設計邏輯結構設計概念結構設計 定義：定義： 將需求分析得到的用戶需求轉換為概念模型的過程就是將需求分析得到的用戶需求轉換為概念模型的過程就是概概念結構設計念結構設計。 概念結構設計的方法和過程概念結構設計的方法和過程 開發一個全局性的信息系統，由于其問題的復雜性，在系統規劃開發一個全局性的信息系統，由于其問題的復雜性，在系統規劃和需求分析階段一般采用自頂向下的方法。而在概念結構設計中和需求分析階段一般采用自頂向下的方法。而在概念結構設計中則采用自底向上的方法，即首先定義各局部應用的概念結構，然則采用自底向上的方法，即首先定義各局部應用的概念結構，然后將它集成起來得到全局的概念

57、結構。后將它集成起來得到全局的概念結構。 概念結構設計的工具概念結構設計的工具 E-RE-R圖（圖（ 實實體體- -聯聯系系概概念念 ）邏輯結構設計 面向系統的全局關系模式面向系統的全局關系模式: :把概念結構設計產生全局把概念結構設計產生全局E-RE-R圖圖中的實體和聯系，轉換為關系中的實體和聯系，轉換為關系DBMS DBMS 所支持的關系型數據所支持的關系型數據的邏輯結構，即面向系統的全局關系模式的邏輯結構，即面向系統的全局關系模式. 面向用戶的視圖面向用戶的視圖: :是是全局關系模式的子集全局關系模式的子集.物理結構設計 反映數據關系模式的基本表對應于計算機外的存儲文件反映數據關系模式的

58、基本表對應于計算機外的存儲文件. . 物理設計的任務是選取相應的文件存儲結構和文件存取路物理設計的任務是選取相應的文件存儲結構和文件存取路徑徑. 物理結構設計的兩個目標：物理結構設計的兩個目標： 提高數據庫系統的性能提高數據庫系統的性能 有效利用存儲空間有效利用存儲空間 DBSDBS的物理結構設計與多種因素有關的物理結構設計與多種因素有關 數據庫物理設計和一般產品設計有區別數據庫物理設計和一般產品設計有區別6.3.4 系統實施與運行維護 系統實施系統實施1 1 系統實施的任務系統實施的任務: : 實現系統設計階段提出的數據邏輯結構、存儲結構和軟件實現系統設計階段提出的數據邏輯結構、存儲結構和軟

59、件結構，按實施方案完成一個可實際運行的信息系統，交付結構，按實施方案完成一個可實際運行的信息系統，交付用戶使用。用戶使用。 具體工作具體工作: : 按系統邏輯結構和物理物理結構按系統邏輯結構和物理物理結構, ,用關系用關系DBMS-SQLDBMS-SQL語言語言編制源代碼，調試產生目標模式，并將數據載入編制源代碼，調試產生目標模式，并將數據載入DBDB中；中； 功能程序設計，按軟件結構設計提出的模塊要求進行程序功能程序設計，按軟件結構設計提出的模塊要求進行程序編碼、編譯、聯接以及測試的工作。編碼、編譯、聯接以及測試的工作。系統實施與運行維護 系統實施系統實施2 2 系統測試系統測試 模塊測試：

60、測試系統中的每一個程序模塊。模塊測試：測試系統中的每一個程序模塊。 系統測試：整體角度驗證系統的功能。系統測試：整體角度驗證系統的功能。 驗收測試：為系統準備投入實際應用提供最終證明。驗收測試：為系統準備投入實際應用提供最終證明。系統的運行維護 定義：定義： 在保證信息系統正常運行的前提下，為提高系統運行的有效性而在保證信息系統正常運行的前提下，為提高系統運行的有效性而對系統的硬件、軟件和文檔所做的修改和完善都稱為系統維護。對系統的硬件、軟件和文檔所做的修改和完善都稱為系統維護。 系統維護有系統維護有3 3類：類： 糾正性維護。糾正應用軟件設計中遺留的種種錯誤。糾正性維護。糾正應用軟件設計中遺