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高级数据库技术及应用 绪论费伦科2017.09.26本章目录n1.1 数据库技术发展回顾n1.2 数据库技术的内涵与外延n1.3 数据库相关学术资源n1.4 本课程教学目标与要求1.1数据库发展回顾1.1 数据库发展回顾数据库发展回顾数据库技术从20世纪60年代中期产生在过去的半个世纪里已经n形成坚实的理论基础n成为成熟的商业产品n具有广泛的应用领域数据库是n计算机发展最快领域之一n也是应用最广的技术之一n互联网时代，数据库又迎来前所未有机遇和挑战数据库发展阶段划分数据库发展阶段划分(1)(1)数据管理初期：人工与文件系统数据管理初期：人工与文件系统电子计算机产生（1946）20世纪60年代基本特征：n数据是程序的组成部分。n只能进行简单的数据管理n数据共享性差n数据操作困难(2)第一代数据库：层次与网状模型第一代数据库：层次与网状模型20世纪60年代数据库时代层次模型代表：n1969:IBM公司y研制nIMS（InformationManagementSystem）网状模型代表：n1970:CODASYL（ConferenceOnDataSystemLanguage）数据库任务组DBTG（Data BaseTaskGroup）nDBTG报告(2)第一代数据库：层次与网状模型第一代数据库：层次与网状模型数据库先驱网状数据库之父1973年图灵奖获得者CharlesWilliamBachmanTuring Award：ACM于1966年设立纪念计算机科学先驱阿兰图灵（Alan Turing）。奖励对计算机事业作出重要贡献个人一般每年奖励1位1924年12月生于堪萨斯州1948年在密歇根大学取得工程学士学位1950年在宾夕法尼亚大学取得硕士学位在通用电气公司主持设计与实现了网状数据库管理系统IDS(IntegratedDataSystem)，为保证阿波罗飞船1969年顺利登月作出了贡献1983年创办了Bachman Information System Inc(2)第一代数据库：层次与网状模型第一代数据库：层次与网状模型n此时数据库基本特点n支持三级模式的体系结构n用存取路径表示数据之间的联系n独立的数据定义语言n导航的数据操纵语言n没有真正实现商业化(3)第二代数据库：关系数据库第二代数据库：关系数据库n20世纪70年代中期至80年代迅速发展和应用n1970年，IBM的Edgar F.Codd提出关系数据模型n关系模型基本组成：数据结构、关系操作、数据完整性n由此，数据库技术走出实验室，实现了商用化n早期：IBM的System R，Berkeley的Ingresn现今：DB2 Oracle SQL Servern Informix Sybase dBASEn上述已经成为现代数据库的技术平台和应用基础(3)第二代数据库：关系数据库第二代数据库：关系数据库关系数据库之父”1981年图灵奖获得者埃德加科德（Edgar F.Codd）1923年8月19日生于英格兰波特兰(Portland)二战中科德在皇家空军服役 参与许多惊心动魄空战二战结束后，到牛津大学学习 1948年取得和硕士学位后为IBM初期计算机SSEC编制程序 为其计算机生涯奠定了 基础（4）第三代数据库）第三代数据库n数据库应用新需求：n20世纪80年代后，计算机应用、网络发展，新技术、新领域应用层出不穷，对数据库也提出新要求：数据类型：n从文本到多媒体，一维到多维，半结构、非结构到超结构数据操作：n静态查询到交互操作，视频、音频复杂事务管理：n并发控制，故障恢复数据分析与推理：n主动机制，联机分析（4）第三代数据库）第三代数据库n第三代数据库宣言：n1990年美国高级DBMS功能委员会发表n第三代数据库系统宣言n提出第三代数据库管理系统应有三个基本特征：n应支持数据管理、对象管理和知识管理n保持或继承第二代数据库系统的技术n对其它系统开放（4）第三代数据库）第三代数据库n由于没有技术上成熟数据模型（如对象数据模型）n“第三代数据库”并未得到普遍认同但形成一些基本共识现代数据库技术是一个范畴概念、发展的概念 关系模型依然是基本数据模型 面向对象成为其主要特征（但不是必须）融合多种技术n 吉姆格雷(Jim Gray)：1998年图灵奖获得者n 在微软主要研究数据库事务处理n 将关系数据库技术转变为成百万用户使用的有力商用软件（5）互联网时代数据库应用）互联网时代数据库应用n互联网改变了人们生活方式，也极大地丰富了数据库的内涵、扩展了数据库技术外延和应用。n数据库内涵：数据表达、存储、利用都有新含义n数据库内涵：数据表达、存储、利用都有新含义n海量数据：数据挖掘信息检索社会网络n云计算、网联网（云里雾里）：信息服务1.2 数据库技术的内涵与外延数据库技术的内涵与外延1.2数据库内涵与外延n数据库技术是研究数据存储、使用和管理的一门学科。数据库技术在计算机系统中位置数据库管理系统、编译系统、操作系统等高级数据库技术高级数据库技术涉及的，涉及的，数据库技术内涵n核心内涵：数据模型n数据结构:逻辑结构和物理结构n数据存储:数据索引、物理与逻辑存储n数据查询:信息搜索、数据挖掘、知识发现n关键技术：数据库管理系统数据库技术外延n数据库技术应用是一个范畴概念，是一个不断发展的技术学科，数据库所有应用技术就形成数据库技术的外延涉及计算机所有领域:n人工智能、网络技术、多媒体技术应用范围遍及其他各类学科：n医学信息、地理信息、电子商务、电子政务、社交网络重大新兴领域技术支撑：n云计算、物联网、现代信息服务业 大数据应用数据库技术范畴22（1）数据模型的扩展 对象关系模型，多维数据模型（时空数据模型）等（2）集成新技术 并行数据库系统(Parallel Database)、知识库系统(Knowledge Base system)、多媒体数据库系统(Multimedia Database)等（3）面向应用领域 数据仓库、工程数据库、统计数据库 科学数据库、地理数据库等数据库技术范畴23高级数据库应用基本特征24n时间数据时间作为一种数据类型n时态信息时间作为一个信息维度元组属性时间例如：时间作为信息的维度对象关系模型，多维数据模型（时空数据模型）等复杂数据模型25知识处理是现代数据库应用的主要特征之一n摄氏39度数据、信息、知识？数据智能处理26n分布式数据库技术nWeb数据库技术nXML数据库技术n云数据管理、移动数据管理，网络是现代数据库应用的基本平台网络环境数据管理27n现代数据库应用是一个综合系统n难以用单一数据库技术，往往需要综合应用多种数据库技术，还需要应用其他相关技术。n如：现代电子政务、电子商务系统是以数据库技术为核心，但不只是一个简单的数据库系统，而是一个基于网络的、具有智能处理技术的、支持多维复杂数据类型的协同化信息系统。n大数据应用现代数据库应用是一个综合系统1.3 数据库技术相关资源29n国际期刊与会议nhttp:/ A类：国际上极少数的顶级刊物和会议，鼓励我国学者去突破 B类：国际上著名和非常重要的会议、刊物，有重要学术影响鼓励国内同行投稿 C类：国际学术界所认可的重要会议和刊物32n国际期刊-A序序号号刊物简刊物简称称刊物全称刊物全称出版社出版社网址网址1TODSACMTransactionsonDatabaseSystemsACMhttp:/www.acm.org/tods/2TOISACMTransactionsonInformationandSystemsACMhttp:/www.acm.org/pubs/tois/3TKDEIEEETransactionsonKnowledgeandDataEngineeringIEEEComputerSocietyhttp:/puter.org/tkde/4VLDBJVLDBJournalSpringer-Verlaghttp:/www.vldb.org/dblp/db/journals/vldb/index.html33n国际期刊-B序号序号刊物简称刊物简称刊物全称刊物全称出版社出版社网址网址1TKDDACMTransactionsonKnowledgeDiscoveryfromDataACMhttp:/www.acm.org/pubs/tkdd/2AEIAdvancedEngineeringInformaticsElsevierhttp:/ http:/www.palgrave- Transactions on Knowledge andDataEngineeringnhttp:/puter.org/tkde/40(3)VLDBJournalnhttp:/www.sigmod.org/dblp/db/journals/vldb/index.html41(4)ACMConferenceonManagementofDatanhttp:/www.sigmod.org/425.VeryLargeDataBasesConferencenhttp:/www.vldb.org43(6)SIGIR：ACMSpecialInterestGrouponInformationRetrieval,http:/www.sigir.org/44其它国际期刊与会议n由于数据库技术与许多科学和方向相关，特别是与人工智能等密切相关，为更好了解数据库技术的发展动向，有相关领域重要期刊和会议的相关论文人工智能领域的期刊AI国际会议 AAAI Conference on Artificial Intelligence IJCAI International Joint Conference on Artificial Intelligence等中与数据库发展相关的论文也需要关注。45国内学术资源n中国数据库学术会议:nNDBC（National Database conference of China）：n http:/www.ccf-n国内计算机权威期刊计算机学报：http:/ of Computer Science and Technology：http:/1.4 课程教学目标与要求n教学内容n后者教学内容成熟和稳定n本课程内容需要与时俱进（基本内容大约40%）n教学方式n后者讲授与验证性实验n本课程讲授、资源阅读、演讲与讨论、学术报告，研究性实验等结合与本科数据库系统关系与区别总体目标：n掌握数据库研究和应用的基本方法n为进一步从事数据库技术研究和应用提供基础具体要求：掌握数据库技术基本概念，内涵和外延，包括关系数据基础理论等了解数据库技术应用的基本特征涉及到的基本知识，对象关系模型、时空数据模型，知识数据处理，网络数据管理等基本方法和技术掌握数据库学术资源及获取途径，跟踪数据库技术新进展和发展趋势课程教学目标n第一部分 高级数据库基础（第1、2章）数据库技术发展回顾、数据库最新资源介绍关系数据理论基础n第二部分 高级数据模型（第3章）对象关系模型时态数据库技术、空间数据库技术n第三部分 知识数据处理（第4章）知识表达与知识库基于知识的数据库技术教学内容n第四部分 网络环境数据管理（第5章）分布式数据库基础，Web数据管理、XML数据管理n第六部分 高级数据库技术实践（第6章）DBMS设计（TempDB）数据库综合应用（SIDSS）学术社交网络（SCHOLAT）n附录：学术资源（CCF推荐）TempDB语法、SCHOLAT课程平台教学内容汤庸、叶小平等 高级数据库技术 高等教育出版社 2005汤庸、叶小平等 高级数据库技术及应用 高等教育出版社 十一五国家级规划教材 2008(第1版)2015(第2版)参考教材教材n汤庸 时态数据库导论 北京大学出版社，2004（该领域国内首部著作参考文献参考文献n Yong Tang,Xiaoping Ye&Na Tang Temporal Information technology and its applications Springer/TUP,2010n李昭原等:数据库技术新进展，清华大学出版社，2007，中国计算机学会数据库专业委员会组织30多名学者参加编写【汤庸，时态数据库（第9.3节）】参考文献参考文献n何守才等:数据库百科全书，上海交通大学出版社，2008，中国计算机学会数据库专业委员会组织100余名学者参加编写【汤庸，时态数据库词条（4.5-4.9）】LINGLIUandM.TAMERZSU(Eds.)Encyclopedia of Database Systems Springer Science Business Media,LLC，2009参考文献参考文献参考总学时：32（16周）n学术报告，论文阅读、论文与演讲等可以根据课程学时计划调整教学方式：n讲授n讨论考核要求：n考勤（部分）+课堂发言:20%n作业（文献阅读+论文+演讲）:30%n考试:50%课程教学方式n课程论文n选题数据库论文选读：n以最近权威期刊或会议资料为背景n介绍一篇或综述多篇文献n要求有自己的评述或比较分析等数据库新技术：n介绍一种或综述多种数据库新技术（例如云数据管理、社会网络、信息推荐等），要求列出参考文献 自主研究成果：n介绍自己研发的数据库理论或应用成果课程教学要求n课程论文提交：n个人可以小组参加（需要注明每位成员的作用）n电子版n纸质材料（篇幅一般控制在5页左右如是多人小组可以适当增加篇幅）n报告5-10分钟课程教学要求n理解本课程目标与教学要求n确定选修后请做好如下预备工作：熟悉学术资源，访问相关学术会议和期刊网 温习数据库系统基础理论 思考对高级数据库技术的理解 对课程的学习目的和预期目标课程选课要求思考题1.你认为数据库发展阶段如何划分，目前数据库技术热点和发展趋势是什么2.请谈谈你对数据库技术内涵和外延的理解，如何定义现代数据库技术的范畴。3.你认为高级数据库技术课程教学内容应该如何组织？4.请通过互联网访问附录1中主要学术资源网站，选读部分最新文献。