數據庫管理系統

本章討論的主要問題是：

1.什么是數據庫？為什么用數據庫來存儲大批量的數據？

2.如何將現實世界中大量的、復雜的數據存儲到數據庫中？

3.如何有效地獲取和處理數據庫中的數據？

4.數據的集中存儲和管理會帶來什么問題？如何保護數據庫中的數據？情景問題——查找肇事車輛

情景問題：肇事者是一名男性青年，駕駛一輛紅色轎車，牌照是吉AP???9，肇事后向東南方向逃走。請查詢！存儲轎車的有關信息——轎車數據表姓名年齡性別車號…王一35男吉AP2829

…

…SQL查詢語句select姓名，年齡，性別from轎車數據表where顏色＝“紅”

and

車號＝like(P???9)數據庫管理系統——什么是數據庫

數據獨立存儲，產生冗余和修改不一致人事處、教務處、財務處和科研處都分別存儲了教師的職稱信息，某位教師由副教授評為教授，如何更改？數據庫管理系統——什么是數據庫

為了滿足同一個單位的不同部門共享數據的要求，解決數據重復存儲和修改不一致等問題，可以將教師的數據信息組織到一起并存儲到數據庫中，對數據進行集中的存儲和管理。數據庫（DataBase，DB）是能夠被統一管理的相關數據集合，這些數據具有一定的結構，能夠長期存儲，具有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性，并可為多個用戶共享。數據庫管理系統——什么是數據庫

數據庫管理系統（DataBaseManagementSystem，DBMS）是為數據庫的建立、使用和維護而配置的系統軟件，是用戶和數據庫之間的一個接口，用戶通過數據庫管理系統定義和操縱數據庫中的數據，并保證數據的安全性、完整性、并發操作以及故障發生后的系統恢復。目前，流行的數據庫管理系統有Oracle、DB2、Sybase、SQLServer和Access等。如何建立和使用數據庫？數據庫管理系統——什么是數據庫

用戶對數據庫的操作過程是：（1）用戶（通過應用程序）向DBMS提出操作請求并提交必要的參數，控制轉入DBMS；（2）DBMS分析用戶提交的命令和參數向操作系統發出相應的執行命令，控制轉移到操作系統；（3）操作系統分析命令參數，在數據庫上實現具體的操作，將操作結果送入系統緩沖區，控制返回給DBMS；（4）DBMS將系統緩沖區中的數據取出呈現給用戶。

DBMS在計算機系統中的位置數據庫管理系統——什么是數據庫

（1）數據定義。能夠對數據庫的數據模型進行定義，能夠對數據庫的完整性、安全性和保密性進行定義。（2）數據操縱。提供操作接口，使得用戶能夠方便地對數據進行增加、刪除、修改、查詢、統計和打印等各種操作。（3）事務管理。通過并發控制、存取控制、完整性控制、安全性控制、系統恢復等機制，實現事務管理功能，以保證數據庫的完整性和有效性。（4）數據維護。能夠對數據庫進行各種維護，包括數據庫的初始化、數據轉儲、數據庫性能監測、數據庫重組等。（5）其他功能。為了擴大數據庫的應用，數據庫管理系統還應提供與其他類型數據庫之間的格式轉換以及網絡通信等功能。DBMS的基本功能數據庫管理系統——什么是數據庫

結構化查詢語言（StructuredQueryLanguage，SQL語言）是一種通用的國際標準數據庫語言，用戶可以使用SQL語言對來自各種不同廠商的數據庫進行操作。

SQL語言屬于4GL，是非過程式程序設計語言，當用戶提出某項操作請求時，只需指明“做什么”，而不必指明“如何做”，由DBMS來決定對指定數據使用何種存取手段以保證最快的操作速度。

SQL語言不僅功能強大，而且語法接近英語口語，符合人類的思維習慣，因此，較為容易學習和掌握。結構化查詢語言SQL

數據庫管理系統——什么是數據庫

結構化查詢語言SQL

用戶使用SQL語言向DBMS提出操作請求用戶使用SQL語言向DBMS提出操作請求可以在DBMS中直接鍵入SQL命令，還可以嵌入到程序語言中數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

計算機科學用實體這個概念來表示客觀存在的事物。一般說來，一種事物都會有各種各樣的特征，表示了事物不同方面的性質，我們從業務處理的需要出發，從事物的特征中選取出有限個特征作為屬性來刻畫這個實體。事物-特征實體-屬性抽象數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

計算機科學用實體這個概念來表示客觀存在的事物。一般說來，一種事物都會有各種各樣的特征，表示了事物不同方面的性質，我們從業務處理的需要出發，從事物的特征中選取出有限個特征作為屬性來刻畫這個實體。事物-特征實體-屬性抽象將現實世界抽象為E-R模型

數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

實體之間的聯系通常有以下3種：（1）一對一聯系；（2）一對多聯系；（3）多對多聯系。通常用實體-聯系圖（E-R圖）來描述實體以及實體之間的聯系。

將現實世界抽象為E-R模型

實體屬性屬性聯系數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

例8.1為學生選課系統建立實體-聯系圖。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

將E-R模型影射為關系模型

關系模型的基本思想是把實體以及實體之間的聯系都看成是關系，以二維表的形式描述，稱為數據表。表中的列對應實體的屬性，每一列的數據總是取自同一個集合，這個集合稱為域，每個實體對應表中的行，稱為記錄，可以惟一標識一個記錄的屬性稱為主鍵。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

屬性名主鍵記錄(行)屬性（列）字符串整數男/女計算機、……日期型域基礎科學1986/03/26女湯曉影0003工商管理1987/12/25男李明0002計算機1986/09/02男陸宇0001所在學院出生日期性別姓名學號關系數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

例8.2將例8.1抽象出的E-R模型映射為關系模型。學生關系——學生信息表（學號，姓名，所在學院，所學專業，班級）課程關系——課程信息表（課程號，課程名，學時，學分）選課關系——學生成績表（學號，課程號，成績）數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

例8.2將例8.1抽象出的E-R模型映射為關系模型。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

為什么學生成績表只存儲學號？存儲姓名？學號和姓名？數據庫管理系統——數據庫的使用

數據表示——建立數據庫

SQL語言使用CREATETABLE語句定義數據表。例如，定義學生選課系統的學生信息表，其SQL語句為：

采用SQL語言定義數據庫

數據庫管理系統——數據庫的使用

數據處理——操作數據庫

對數據庫的操作主要是通過SQL語言向DBMS發出操作請求。1.數據查詢：SQL語言使用SELECT語句進行數據查詢。例如，從student數據表中查找080401班級的所有學生，其SQL語句為：數據庫管理系統——數據庫的使用

數據處理——操作數據庫

對數據庫的操作主要是通過SQL語言向DBMS發出操作請求。2.數據更新主要包括對記錄進行增加、刪除和修改等操作。例如，在數據表student中刪除陸宇同學的記錄信息，其SQL語句為：數據庫管理系統——數據庫的使用

數據處理——操作數據庫

對數據庫的操作主要是通過SQL語言向DBMS發出操作請求。3.數據控制主要實現用戶對數據的存取權限進行控制，包括數據表的授權、完整性規則的描述和事務控制等。例如，把數據表student的查詢權限授予用戶U2，其SQL語句為：你體會到4GL語言的好處了嗎？數據庫管理系統——數據庫的使用

數據保護機制

數據庫集中存儲了企業數據，是企業重要的信息資源，如何保證數據的正確性和安全性是數據庫應用極其關鍵的課題。現代數據庫系統主要從安全性、完整性、并發控制、故障恢復等方面保護數據庫。事務是并發控制和故障恢復的基本單位，所謂事務是由用戶定義的一個數據庫操作序列，是一個不可分割的邏輯工作單元，這些操作或者全部執行成功，或者一個也不執行。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據保護機制

數據庫的安全性主要通過控制數據庫的訪問權限，防止非法入侵和破壞。身份識別：數據庫最基本的安全保護措施，例如設置口令和密碼；訪問權限：對有權進入數據庫的用戶要進一步進行存取控制，事先規定允許用戶訪問數據的范圍以及有權執行的操作，然后在用戶發出數據庫操作請求的時候進行合法權限的檢查。加密存儲：在對安全性要求非常高的應用系統，也可以將數據進行加密后存儲在數據庫中。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據保護機制

數據庫的完整性在于保證數據庫里的數據語義是正確的。例如，在數據庫里要執行一個轉帳事務：（1）從一個賬戶減去一筆錢；（2）在另外一個賬戶里加上同樣數目的錢。如果不進行完整性檢驗，可能出現對這個兩個賬戶的更新操作只做了其中之一或轉帳的數目不同，顯然，破壞了數據的完整性。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據保護機制

數據庫的完整性在于保證數據庫里的數據語義是正確的。對數據庫的并發操作可能會破壞數據庫的完整性，例如：（1）A售票點讀出某航班的余票數T，設T為100；（2）B售票點讀出同一航班的余票數T，則T也為100；（3）A售票點售出一張機票，修改余票數T為99寫回數據庫；（4）B售票點售出一張機票，修改余票數T為99寫回數據庫。通常采用封鎖保證數據庫的完整性。所謂封鎖是指事務A在對某個數據對象操作之前，先向系統發出操作請求，并對其進行加鎖，于是事務A對該數據對象具有一定的控制權，其他事務不能更新此數據對象直到事務A釋放這個鎖。數據庫管理系統——數據庫的使用

數據保護機制

故障恢復。任何系統都免不了會發生故障，運行的突然中斷可能使數據庫處在錯誤狀態，而故障排除后通常沒有辦法讓系統精確地從斷點繼續執行下去，這就要求數據庫管理系統有一套故障后的數據恢復機制。任何數據修復的方法都要基于數據