数据库系统原理(一)

数据库系统原理(一)

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数据库系统概述

1. 数据库基本概念

• 什么是数据？

  • 数据(Data) 是描述事物的符号记录，是指利用物理符号记录下的、可以鉴别的信息
  • 数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理的数据才能成为有用的信息
  • 数据要按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性，系统易于扩展，并可以被多个用户分享

• 什么是数据库？

• 数据库(Database,DB)是指长期存储在计算机中的有组织、可共享的数据集合

• 数据库的三个基本特点：

  • 永久存储
  • 可共享
  • 有组织

• 什么是数据库管理系统？

• 数据库管理系统是专门建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间

• 数据库管理系统的功能：

  • 数据定义功能
  • 数据操作功能
  • 数据库的运行管理功能
  • 数据库的建立和维护功能
  • 数据组织、存储、管理功能
  • 其他功能

• 数据库管理系统的构成

2. 数据库管理技术的发展

• 数据库管理技术发展的三个阶段

  • 人工管理阶段

    • 数据不保存
    • 应用程序管理数据
    • 数据面向应用程序

  • 文件系统阶段

  

  • 数据库系统阶段

    • 数据集成(主要目的)
    • 数据独立性高
    • 数据共享性高
    • 数据冗余低
    • 数据一致性
    • 实施统一管理与控制
    • 减少应用程序开发与维护的工作量

• 什么是数据独立？

• 数据定义与使用数据的应用程序分离称为数据独立

• 什么是物理独立性

• 将数据的逻辑结构和物理结构相分离，当物理结构发生改变时，不会导致应用程序的修改，这称为数据的物理独立性

• 数据保护

  • 数据的安全性、完整性、并发控制、故障恢复等就是数据库保护

3. 数据库系统的结构

• 数据库系统的结构分类

• 三级模式架构图

• 三级模式

  名称	别称	视图类型
  外模式	子模式、用户模式	数据视图、用户视图
  模式	逻辑模式、概念模式	概念视图
  内模式	存储模式	内部视图、存储视图

  模式是数据库的核心，也是数据库设计的关键

• 三级模式的两层映像

  • 外模式/模式映像
    • 保证数据和程序的逻辑独立性
  • 模式/内模式映像
    • 保证数据数据和程序的物理独立性

• 客户/服务器结构

  • 表示层 <————> 数据层

• 浏览器/服务器结构

  • 表示层 <————> 处理层 <————> 数据层

4. 数据模型

• 什么是数据模型？

  • 数据模型是对现实世界数据特征的抽象，描述的是 数据的共性内容

• 数据的特征：

  • 静态特征
    • 数据的基本结构
    • 数据间的联系
    • 数据取值范围的约束
  • 动态特征
    • 指对数据可以进行符合一定规则的操作

• 数据模型组成的要素

  • 数据结构
    • 描述的是系统的静态特征，即数据对象的数据类型、内容、属 性以及数据对象之间的联系
  • 数据操作
    • 是动态特征
  • 数据约束
    • 描述数据结构中数据间的语法和语义关联

• E-R模型的表示方法

  • 实体型，用矩形表示，矩形框内写明实体的名称；
  • 属性，用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来；
  • 联系，用菱形表示，菱形框内写明联系的名称，并用无向边分别与有关实
    体连接起来

• 逻辑模型的类型

  层次模型	最早使用的一种数据模型； 有且仅有一个结点没有父结点，称作根结点； 其他结点有且仅有一个父结点
  网状模型	以网状结构表示实体与实体间的联系； 允许结点有多于一个父结点； 可以有一个以上的结点没有父结点
  关系模型	用二维表结构来表示实体间的联系 优点：建立在严格的数学概念的基础上；概念单一；存取路径对用 户透明，有更高的数据独立性，更好的安全保密性
  面向对象模型	既是概念模型又是逻辑模型； 表达能力丰富，对象可复用、维护方便

• 数据模型的类型

  概念模型	数据抽象级别的最高层； 主要用于数据库的设计阶段
  逻辑模型	数据抽象级别的中间层； 任何DBMS都是基于某种逻辑数据模型。
  物理模型	描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现； 是数据库最底层的抽象； 设计目标是提高数据库性能和有效利用存储空间。