数据库系统概论

四个基本概念

数据：数据库中存储的基本对象，描述一个事物的符号记录，数据和其语义不可分开说

数据库（DB）：是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。

数据库管理系统：一个管理数据的软件

主要功能：

数据定义功能：

（1）提供数据定义语言(DDL)：创建表（CREATE），修改表（ALTER），删除表（DROP）；

（2）定义数据库中的数据对象

操纵功能：

提供数据操纵语言(DML，即增删改查的操作)，实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)

事务管理和运行管理：

数据库由DBMS统一管理和控制保证数据的安全，完整性、多用户对数据的并发使用、发生故障后的系统恢复

建立和维护功能：（1）数据库初始数据装载转换；（2）数据库转储；（3）介质故障恢复；（4）数据库的重组织；（5）性能监视分析等

数据库系统：由数据库、数据库管理系统应用程序和数据库管理员（DBA）等组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

数据模型

两类数据模型

1. 概念模型：第一次抽象，用于数据库设计

2. 逻辑模型和物理模型：第二次抽象

   1）逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现

   2）物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法

数据模型的组成要素

1. 数据结构

   1）描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系

   2）描述与数据之间联系有关的对象

   3）是对系统静态特性的描述

   4）分类：（1）非关系型：网状，层次；（2）关系型；（3）面向对象型

2. 数据操作

   1）对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及有关的操作规则

   2）增删改查

   3）是对系统动态特性的描述

3. 数据的完整性约束条件

   1）一组完整性规则的集合

   2）完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则

   3）用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容

4. 实体完整性：具体的数据的属性信息是否完整

   参照完整性：该属性对应的值存在

   用户定义完整性：看心情

关系模型

1. 基本概念：

   1）关系（Relation）：一个关系对应通常说的一张表

   2）元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组

   3）属性（Attribute）：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名

   4）码（Key） ：唯一确定一个元组的属性或属性组

   5）域（Domain） ：是一组具有相同数据类型的值的集合

   6）分量：元组中的一个属性值

   7）关系模式：对关系的描述，一般表示为

   ​ 关系名（属性1，属性2，……，属性n）

   学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）

   8）注意规范：不能出现大表套小表。

2. 数据操作：增删改查，对若干元组操作的集合

3. 数据的完整性约束条件：

   1）实体完整性

   2）参照完整性

   3）用户定义完整性

数据库系统结构

数据库系统模式的概念

1. 型：对某一类数据的结构和属性的说明，（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）
2. 值：是型的一个具体赋值，（201315130，李明，男，计算机，19，江苏）
3. 模式：数据库逻辑结构和特征的描述，是型的描述，反映的是数据的结构及其联系，模式是相对稳定的，即属性名的集合
4. 实例：模式的一个具体值，反映数据库某一时刻的状态，同一个模式可以有很多实例，实例随数据库中的数据的更新而变动
5. 如果是一个成绩单：那么科目那一行表示的是模式（不仅仅只是这些，还包括其他的信息），每一个人的成绩一行表示的是一个实例

数据库系统的三级模式结构

1. 模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求，一个数据库只有一个模式，模式是相对稳定的，但是实体是相对变动的

   地位：1）是数据库系统模式结构的中间层；2）与数据的物理存储细节和硬件环境无关；3）与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关

   定义：1）数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）；2）数据之间的联系；3）数据有关的安全性、完整性要求

2. 外模式：模式的子集，一个数据库可以有多个，是数据库中局部数据的逻辑结构和特征的描述

3. 内模式：1）是数据物理结构和存储方式的描述；2）是数据在数据库内部的表示方式

   一个数据库只有一个内模式。

数据库的二级映像功能与数据的独立性

1. 外模式/模式映像：保证了数据的逻辑独立性。不唯一

   1）当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变

   2）应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

2. 模式/内模式映像：保证了数据的物理独立性。唯一

   1）当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变，进而外模式也不发生改变

   2）应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性

3. 数据的存取由DBMS管理的好处：

   1）用户不必考虑存取路径等细节

   2）简化了应用程序的编制

   3）大大减少了应用程序的维护和修改

数据库系统的组成

硬件，操作系统，数据库设计人员，数据库管理人员，数据库管理系统，用户等等。

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