第一章 绪论

1.1数据库系统概述

1.1.1 数据库的四个基本概念

数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统

1.数据（data)

数据库中存储的基本对象。

• 定义：描述事物的符号记录。
• 种类：数字、文字、视频、音频等
• 特征：特征就是数据的语义，数据与其语义是不可分割的。

2.数据库

是长期存储在计算机内部、有组织、可共享的、大量的数据的集合。

• 基本特征：数据按照一定的数据模型组织、描述和储存；可为各种用户共享；冗余度较小；数据独立性较高；易扩展。

3.数据库管理系统

位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。用来科学的组织和存储数据、高效地获取和维护数据。

4.数据库系统

在计算机系统中一如数据库后地系统。

• 数据库系统的构成

  数据库、操作系统、数据库管理系统及开发工具、应用系统、数据库管理员、用户。

• 特征：数据结构化；数据共享性高，冗余度低且易扩充；数据独立性搞；数据又数据库系统统一管理和控制。

1.1.2数据管理技术的产生和发展

1. 什么是数据处理：

   围绕着数据所作的工作都可成为数据处理。既对各种数据进行手机、管理、加工、传播的一系列活动的综合。

2. 什么是数据管理：

   对数据进行分类、组织、编译、存储、检索、维护，是数据处理的中心问题。数据管理是数据处理业务的基本环节，而且是任何数据业务处理中必不可少的共有部分。

3. 数据管理技术的发展过程

   • 人工管理阶段
   • 文件系统阶段
   • 数据库系统阶段

   

1.1.3数据库系统的特点

• 数据结构化
• 数据的高共享性，冗余度低且易扩充
• 数据的独立性高
  • 物理独立性：指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储时相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
  • 逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，应用程序不用改变。
• 数据由数据库管理系统统一管理和控制

1.2数据模型

1.2.1三种数据模型

1. 概念模型：也称为信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。
2. 逻辑模型：逻辑模型主要包括网状模型、乘此模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型等。按照计算机系统的观点对数据建模，用与DBMS实现。
3. 物理模型：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。

1.2.2数据模型的组成要素

数据模型有三个组成要素：数据结构、数据操作、完整性约束条件。

• 数据结构

  描述数据库的组成对象及对象之间的联系。它是对系统 静态特性的描述。

• 数据操作

  对各种对象的实例允许执行的操作及有关的操作规则。它是对系统动态特性的描述。

• 数据的完整性约束条件

  一组完整性规则的集合。

  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。

1.2.3概念模型

概念模型的用途：它主要用于信息世界的建模，是现实世界到机器世界的一个中间层次。是数据库设计的有力工具；是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。

实体：客观存在且相互区别的事物。

• 属性：实体所具有的某一特性。

• 码：唯一表示实体的属性集合。

• 域：属性的取值范围称为该属性的域。

• 实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。

• 实体集：同一类型实体的集合成为实体集。

• 联系：显示世界中书屋内部以及事物之间的联系。

1.2.4 最常用的数据模型

• 非关系模型：层次模型、网状模型
• 关系模型：
• 面向对象模型
• 对象关系模型

1.2.5层次模型

类似于数据结构里面的树状结构的东西。

1.2.6网状模型

对应数据结构里面的图

1.2.7关系模型

一张二维表

1. 术语

   • 关系：对应一张表

   • 元组：表的一行

   • 属性：表的一列，这一列的名称叫做属性名

   • 主码：表中的属性组可以唯一的确定一个元组

   • 域：属性的取值范围

   • 分量：属性的取值范围

   • 关系模式：对关系的描述

     关系名（属性1，属性2，，，属性3）

   • 关系必须是规范化的，满足一定的规范条件。

     关系的每一个分量条件是一个不可分割的数据项，即不存在表中表

     关系术语	一般表格的术语
     关系名	表名
     关系模式	表头（表格的描述）
     关系	（一张）二维表
     元组	记录或行
     属性	列
     属性名	列名
     属性值	列值
     分量	一条记录中的一个列值
     非规范关系	表中有表（大表中嵌有小表）

2. 关系数据模型的操纵

   • 查询
   • 插入
   • 删除
   • 更新

3. 关系数据模型的完整性约束条件

   • 实体完整性
   • 参照完整性
   • 用户自定义的完整性

4. 关系模型的优点

   • 建立在严格的数学概念的基础上
   • 概念单一
   • 关系模型的存取路径对用户透明

5. 关系模型的缺点

   • 存取路径都用户透明，查询效率低
   • 提高性能要对用户查询的请求进行优化，增加了开发难度。

1.3数据库系统结构

1.3.1数据库系统模式的概念

• 型：对某一类数据的节后和属性的说明。（一个类型）
• 值：型的一个具体赋值（一个实例）
• 模式：数据库逻辑结构和特征的描述。它是型的描述。
• 实例：模式的一个具体值。

1..3.2 数据库系统的三级模式

• 外模式（子模式或用户模式）：数据库用户使用的局部数据的逻辑结构特征的的描述。一个数据库可以有多个。
• 模式（逻辑模式或概念模式）：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。一个数据库只有一个。
• 内模式（存储模式）: 是数据物理结构和存储方式的描述，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。

1.3.3 数据的二级映像功能与数据独立性

1. 二层映射

   • 外模式/模式

     同一个模式可以有多个外模式。 对每一个外模式 ，数据库系统都有一个外模式／模式映象，用来定义外模式与模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各自外模式的描述中，以 保证数据的逻辑独立性。

     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。 应用程序是依据外模式编写的 ，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。

   • 模式/内模式映像

     l当数据库的存储结构改变了（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 。

1.3.4 数据库模式

1.4 数据库系统的组成

硬件平台与数据库、应用程序、数据库管理员。

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