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數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用(ORACLE)實用教程,成都電子高專計算機(jī)工程系,第1章 數(shù)據(jù)庫的概念 第2章 實體聯(lián)系模型 第3章 關(guān)系模型及ORACLE對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫 第4章 ORACLE SQL和PL/SQL 第5章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計理論 第6章 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與維護(hù) 第7章 數(shù)據(jù)庫保護(hù) 第8章 ORACLE的企業(yè)管理器(Enterprise Manager) 第9章 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 第10章 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開發(fā)工具－ORACLE Developer 第11章 ORACLE J2EE高級技術(shù)與JDeveloper 第12章 ORACLE程序?qū)嵗獔D書管理信息系統(tǒng),第一章 數(shù)據(jù)庫的概念,1.1 數(shù)據(jù)庫的意義,1.2 數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展,1.3 數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu),1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),1.5 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),1.1.1 DB（Database）數(shù)據(jù)庫,Database :顧名思義，數(shù)據(jù)庫（Database,即DB）是存貯在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，是存貯數(shù)據(jù)的“倉庫”。 誕生于20世紀(jì)中葉的計算機(jī)科學(xué)較之其它現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更迅速,在21世紀(jì)到來之際,它幾乎可以稱為“知識爆炸”了。21世紀(jì)是信息和知識的社會，如何組織和利用這些龐大的信息和知識已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。 早在60年代,數(shù)據(jù)庫技術(shù)作為現(xiàn)代信息系統(tǒng)基礎(chǔ)的一門軟件學(xué)科便應(yīng)運而生了。現(xiàn)在，數(shù)據(jù)庫技術(shù)已成為計算機(jī)領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，它是軟件學(xué)科中一個獨立的分支。,,1.1.2 數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存貯大量相關(guān)數(shù)據(jù)，方便用戶訪問的計算機(jī)軟、硬資源組成的系統(tǒng)。而數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存貯、設(shè)計和使用的一門軟件學(xué)科。因此，數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要是研究如何存貯、使用和管理數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)庫離不開數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界客觀事物及其聯(lián)系的描述，它反映數(shù)據(jù)項之間和記錄之間的聯(lián)系，在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中使用模型的概念描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)與語義。 常用有三種數(shù)據(jù)模型 (data model)：層次模型（hierarchical model），網(wǎng)狀模型（network model）和關(guān)系模型（relational model）。此外，還有面向?qū)ο竽Ｐ停╫bject-oriented model）,返回,1.2.1人工管理階段（20世紀(jì)50年代中期以前） 這一階段的計算機(jī)主要用于科學(xué)計算。硬件中的外存只有卡片、紙帶等。軟件只有匯編語言，沒有數(shù)據(jù)管理方面的軟件。數(shù)據(jù)處理的方式基本上是批處理。這個時期的數(shù)據(jù)管理特點如下： 1. 數(shù)據(jù)不保存 2. 沒有專用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理 3. 只有程序(PROGRAM)的概念、沒有文件的概念 4. 數(shù)據(jù)面向應(yīng)用 即一組數(shù)據(jù)對應(yīng)于一個程序。 5. 對數(shù)據(jù)的存取以記錄為單位,1.2 數(shù)據(jù)庫的由來和發(fā)展,返回,1.2.2 文件系統(tǒng)階段,文件系統(tǒng)階段（20世紀(jì)50年代后期至60年代中后期） 這一階段的計算機(jī)不僅用于科學(xué)計算，還大量用于信息管理。外存已有磁盤、磁鼓等直接存取貯設(shè)備。軟件方面出現(xiàn)了高級語言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)（有時也稱為“信息處理模塊”）是專門處理外存的數(shù)據(jù)管理軟件。處理數(shù)據(jù)方式有批處理，也有聯(lián)機(jī)實時處理。這一階段數(shù)據(jù)管理情況如下： １、特點 (1) 數(shù)據(jù)可長期保存在外存的磁盤上,,(2) 數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)有了區(qū)別,但較簡單。程序與設(shè)備之間有設(shè)備獨立性（程序只需用文件名與數(shù)據(jù)打交道 ). (3) 文件的形式已多樣化,有索引文件,鏈接文件和直接存取等,因而對文件的記錄可順序訪問,也可隨機(jī)訪問。但文件之間是獨立的，聯(lián)系要通過程序去構(gòu)造，文件的共享性差。,,(4) 有了存貯文件以后,數(shù)據(jù)不再僅僅屬于某個特定的程序,而可以重復(fù)使用。但文件結(jié)構(gòu)的設(shè)計仍然是基于特定的用途，程序仍然是基于特定的 . (5) 對數(shù)據(jù)的存取基本上還是以記錄為單位。 2. 缺陷 文件系統(tǒng)有三大缺陷：,,(1) 數(shù)據(jù)冗余性(redundancy),由于文件之間缺泛聯(lián)系,造成每個應(yīng)用程序都有對應(yīng)的文件,有可能同樣的數(shù)據(jù)在多個文件中重復(fù)存貯; (2) 不一致性(inconsistency),這往往是由數(shù)據(jù)冗余造成的,在進(jìn)行更新操作時,稍不謹(jǐn)慎,就可能同樣的數(shù)據(jù)在不同的文件中不一樣; (3) 數(shù)據(jù)聯(lián)系弱(poor data relationship),這是文件之間獨立,缺乏聯(lián)系造成的。,1.2.3 數(shù)據(jù)庫階段,數(shù)據(jù)庫階段（20世紀(jì)60年代末開始） 1. 采用復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型(結(jié)構(gòu)) 數(shù)據(jù)模型不僅要描述數(shù)據(jù)本身的特點,還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。這種聯(lián)系是通過存取路徑來實現(xiàn)的。通過一切存取路徑來表示自然的數(shù)據(jù)聯(lián)系是數(shù)據(jù)庫與傳統(tǒng)文件的根本區(qū)別。這樣數(shù)據(jù)不再面向特定的某個或多個應(yīng)用，而是面向整個應(yīng)用系統(tǒng)。數(shù)據(jù)冗余明顯減少，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。,,2. 有較高的數(shù)據(jù)獨立性 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中,系統(tǒng)提供映象的功能,確保應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和存取方法有較高的獨立性。用戶以簡單的邏輯結(jié)構(gòu)操作數(shù)據(jù)而無需考慮數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)分成用戶的邏輯結(jié)構(gòu)、整體邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。在改變物理結(jié)構(gòu)時，不影響整體邏輯結(jié)構(gòu)、用戶的邏輯結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用程序，這樣就認(rèn)為數(shù)據(jù)庫達(dá)到了物理數(shù)據(jù)獨立性。在改變整體邏輯時，不影響用戶的邏輯結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用程序，這樣就認(rèn)為數(shù)據(jù)庫達(dá)到了邏輯數(shù)據(jù)獨立性。 3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口 用戶可使用查詢語言或簡單的終端命令操作數(shù)據(jù)庫,也可以使用程序方式(用高級語言如C、 FORTRAN等語言和數(shù)據(jù)庫操縱語言編制的程序)操作數(shù)據(jù)庫。 4. 提供下述四方面的數(shù)據(jù)控制功能 (1)數(shù)據(jù)完整性:保證數(shù)據(jù)庫始終包含正確的數(shù)據(jù)。用戶可設(shè)計一些完整性規(guī)則以確保數(shù)據(jù)值的正確性。,,(2) 數(shù)據(jù)安全性:保證數(shù)據(jù)的安全和機(jī)密,防止數(shù)據(jù)丟失或被竊取。 (3) 數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制:避免并發(fā)程序之間的相互干擾,防止數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)被破壞,杜絕提供給用戶不正確的數(shù)據(jù)。 (4) 數(shù)據(jù)的恢復(fù):在數(shù)據(jù)庫被破壞時或數(shù)據(jù)不可靠時,系統(tǒng)有能力把數(shù)據(jù)庫恢復(fù)到最近某個時刻的正確狀態(tài)。 5.還可以數(shù)據(jù)項為單位操作 對數(shù)據(jù)庫的操作除了以記錄為單位外還可以數(shù)據(jù)項為單位。,1.2.4高級數(shù)據(jù)庫階段,高級數(shù)據(jù)庫階段(20世紀(jì)70年代后期開始) 這一階段的主要標(biāo)志是分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫、智能數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)。,1.3數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu),從DBMS的角度看： 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用三級體系結(jié)構(gòu) 從最終用戶的角度看： 集中式結(jié)構(gòu) 分布式結(jié)構(gòu) 客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu) 平行結(jié)構(gòu),1.模式（schema）和實例（instance） 在數(shù)據(jù)模型中有型（type）和值（value）的概念。型是對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性說明，值是型的一個具體賦值。例如：學(xué)生記錄定義為（學(xué)號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）這樣的“型”，而（900201，李明，男，計算機(jī)，22，江蘇）則是該型的一個“值” 數(shù)據(jù)庫模式只是數(shù)據(jù)庫的一種結(jié)構(gòu)描述，僅涉及到型的描述，并不涉及任何具體的數(shù)據(jù)。模式的一個具體值稱為模式的一個實例。 我們常說“定義了一個數(shù)據(jù)庫”只是指定義了一個數(shù)據(jù)庫模式，只有按該模式裝入數(shù)據(jù)以后，這個數(shù)據(jù)庫才算真正建立起來了。,2.數(shù)據(jù)庫的三級體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的三個抽象級別，它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS管理，使用戶不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機(jī)內(nèi)的具體表示方式與存儲方式。 內(nèi)模式（internal schema）：也稱存儲模式（storage schema）.它是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。數(shù)據(jù)視圖是指從某個角度看到的數(shù)據(jù)特性。 模式（schema）:也稱邏輯模式（logical schema） 是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。它是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的物理存儲細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序，所用的應(yīng)用開發(fā)工具無關(guān)。,外模式（external schema）:也稱子模式（subschema）或用戶模式，它是數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）能看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。,數(shù)據(jù)庫的二級映象功能與數(shù)據(jù)的獨立性 為了實現(xiàn)三個抽象級別的轉(zhuǎn)換，DBMS提供了兩層映像（mappings）:外模式/模式映像，模式/內(nèi)模式映像。這兩級映像保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較高的數(shù)據(jù)獨立性（邏輯獨立性和物理獨立性） 物理獨立性 Physical Data Independence：指用戶的應(yīng)用程序存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。也就是說，數(shù)據(jù)怎樣存儲是由DBMS管理的，用戶程序不需要了解，應(yīng)用程序要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不必改變。,邏輯獨立性 Logical data independence：指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的，也就是說邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。 (1)外模式/模式映像 模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)。對應(yīng)同一模式可以有任意多個外模式。對于每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式/模式映像，它定義了該外模式和模式之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)模式改變時（例如增加了新的關(guān)系，新的屬性，改變屬性的數(shù)據(jù)類型等），由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式/模式的映像作相應(yīng)的改變，可以使外模式保持不變。應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。,(2)模式/內(nèi)模式映像 數(shù)據(jù)庫只有一個模式，也只有一個內(nèi)模式，所以模式/內(nèi)模式映像是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），由數(shù)據(jù)庫管理員對模式/內(nèi)模式映像作相應(yīng)的改變，可以使模式保持不變，從而應(yīng)用程序不必修改。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。,返回,1.4 DBS（database systems）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成： 硬件平臺及數(shù)據(jù)庫 軟件（DBMS+OS+具有數(shù)據(jù)庫接口的高級語言及編譯系統(tǒng)+以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具） 人員 （DBA，系統(tǒng)分析員，數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員，應(yīng)用程序員，最終用戶）,返回,數(shù)據(jù)庫管理員(DBA),下面著重介紹DBA的工作:要想成功地運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)庫，就要在數(shù)據(jù)處理部門配備管理人員DBA。DBA必須熟悉企業(yè)全部數(shù)據(jù)的性質(zhì)和用途，因此他是面向應(yīng)用的，對用戶的需求有充分的認(rèn)識；他對系統(tǒng)性能也非常關(guān)切，因而要求他兼有系統(tǒng)程序員和運籌學(xué)專家的品質(zhì)和知識。DBA是控制數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)的人，負(fù)責(zé)保護(hù)和控制數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能被任何有權(quán)使用的人有效使用。DBA可以是一個人，但一般是由幾個人組成的一個小組，其主要職責(zé)是：,數(shù)據(jù)庫管理員,數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)。下面著重介紹DBA的工作。要想成功地運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)庫，就要在數(shù)據(jù)處理部門配備管理人員DBA。DBA必須熟悉企業(yè)全部數(shù)據(jù)的性質(zhì)和用途，因此他是面向應(yīng)用的，對用戶的需求有充分的認(rèn)識；他對系統(tǒng)性能也非常關(guān)切，因而要求他兼有系統(tǒng)程序員和運籌學(xué)專家的品質(zhì)和知識。DBA是控制數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)的人，負(fù)責(zé)保護(hù)和控制數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)能被任何有權(quán)使用的人有效使用。DBA可以是一個人，但一般是由幾個人組成的一個小組，其主要職責(zé)是：,,①決定數(shù)據(jù)庫的信息內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，確定某現(xiàn)實問題的實體聯(lián)系模型，建立與DBMS有關(guān)的數(shù)據(jù)模型和概念模式。 ②決定存儲結(jié)構(gòu)和存取策略，建立內(nèi)模式和模式／內(nèi)模式映象。使數(shù)據(jù)的存儲空間利用率和存取效率兩方面都較優(yōu)。 ③充當(dāng)用戶和DBS的聯(lián)絡(luò)員，建立外模式和外模式／模式映象。,,④定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。安全性要求是用戶對數(shù)據(jù)庫的存取權(quán)限，完整性約束條件是對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性檢驗的一系列規(guī)則和措施。 ⑤確定數(shù)據(jù)庫的后援支持手段及制訂系統(tǒng)出現(xiàn)故障時數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)策略。 ⑥監(jiān)視并改善系統(tǒng)的“時空”性能，提高系統(tǒng)的效率。,,⑦當(dāng)系統(tǒng)需要擴(kuò)充和改造時，負(fù)責(zé)修改和調(diào)整外模式、模式和內(nèi)模式。 總之，DBA承擔(dān)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)整個數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的責(zé)任。DBA負(fù)責(zé)維護(hù)數(shù)據(jù)庫，但為了保證數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容對DBA應(yīng)該是封鎖的。例如，DBA知道職工記錄類型中含有工資數(shù)據(jù)項，他可以根據(jù)應(yīng)用的需要將該數(shù)據(jù)項類型由6位數(shù)字?jǐn)U充到7位數(shù)字，但是他不能讀取或修改任一職工的工資數(shù)據(jù)。,1.5 DBMS（Database Management System） 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),DBMS是指數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的軟件系統(tǒng)，它是數(shù)據(jù)庫的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一切操作，包括查詢，更新及各種控制，都是通過DBMS進(jìn)行的。 主要功能有： 1.數(shù)據(jù)庫定義功能 DBMS提供數(shù)據(jù)定義語言（data definition language,簡稱DDL），用戶通過它可以方便地對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義。,2. 數(shù)據(jù)操縱功能 DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言（data manipulation language,簡稱DML）實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作?；镜臄?shù)據(jù)操作有檢索和增加，刪除，修改兩大類。 3.數(shù)據(jù)庫運行控制功能（通過四方面實現(xiàn)） : 數(shù)據(jù)安全性（security）保護(hù)：安全性指保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。 數(shù)據(jù)完整性（integrity）檢查：完整性指數(shù)據(jù)的正確性，有效性和相容性。,并發(fā)（concurrency）控制：當(dāng)多個用戶的并發(fā)進(jìn)程同時存取，修改數(shù)據(jù)庫時，可能會發(fā)生相互干擾而得到錯誤的結(jié)果或使得數(shù)據(jù)庫的完整性遭到破壞. 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（recovery）：計算機(jī)系統(tǒng)的硬件故障，軟件故障，操作員的失誤以及故意的破壞也會影響數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，甚至造成數(shù)據(jù)庫部分或全部數(shù)據(jù)的丟失。DBMS必須具有將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)（也稱完整狀態(tài)或一致狀態(tài)）的功能，這就是數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)功能。,4.數(shù)據(jù)庫的維護(hù)功能 5.數(shù)據(jù)字典（data dictionary, 記為DD）存放著數(shù)據(jù)庫三級結(jié)構(gòu)的描述 綜上所述：數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機(jī)內(nèi)有組織的大量的共享的數(shù)據(jù)集合。它可以供各種用戶共享，具有較小冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨立性。DBMS在數(shù)據(jù)庫建立，運用和維護(hù)時對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性，安全性，并在多用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進(jìn)行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。,返回,