数据库系统学习之概论篇

文章目录

• 1.1数据库系统概述
• • 数据库的四个基本概念
  • 数据管理技术的产生和发展
• 1.2数据模型
• 1.3数据库系统的结构

1.1数据库系统概述

数据库的四个基本概念

1.数据（Data)：数据库中存储的基本对象，是描述事物的符 记录，如文本、图像、视频等，它们经过数字化后存入计算机。
2.数据库（DB)：存放数据的仓库，它是长期存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合。数据库中数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点。
3.数据库管理系统（DBMS)：数据库管理系统和操作系统一样都是计算机的基础软件，它能够科学的组织和存储数据，高效的维护和获取数据，如我们常用的MySQL、SQL Server等就是数据库管理系统，它主要的功能包括：数据定义功能（DBMS提供DDL语言对数据对象进行定义）、数据组织、存储和管理（如提供多种存取方法提高存取效率）、数据操纵功能（DBMS提供DML语言对数据库进行操作如查询、删除和修改等）、数据库的事物管理和运行管理（如保证数据的安全性和完整性，多用户对数据的并发访问的控制等）、数据库的建立和维护功能（如数据库初始数据的输入、转换功能等）。
4.数据库系统（DBS)：数据库系统是由数据库、数据库管理系统、应用开发工具、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

数据管理技术的产生和发展

1.人工管理阶段: 特点是，数据不保存、应用程序管理数据、数据不共享、数据不具有独立性。
2.文件系统阶段: 特点是，数据可以长期保存、有文件管理系统管理数据、数据共享性差冗余度高、数据独立性差。
3.数据库系统阶段: 特点是，数据结构化、数据共享性高冗余度低、数据独立性高、数据有数据库管理系统统一管理和控制。

1.2数据模型

所谓数据模型，就是把现实世界中具体的人、物、活动等用数据模型来进行模拟表示，在开发数据库应用程序时需要使用不同的数据模型，可分为：概念模型，逻辑模型和物理模型。

1.概念模型: 概念模型即信息世界，是现实世界到机器世界的一个中间层次，我们应了解一些基本的概念：实体（entity）（如具体的人一个学生，事，或者抽象的联系等）、属性（attribute）（实体所具有的某一特性为属性）、码（key）（唯一标识实体的属性集，即主键）、实体型（entity type）（用实体名和属性名集合来抽象和刻画同类实体为实体型，如学生（学 ，姓名，性别））、实体集（entity set）（同一类型的实体集合称为实体集，如全体学生就是一个实体集）、联系（relationship）（实体内部联系指组成实体各属性之间的联系，实体之间的联系指不同实体集之间的联系如一对一，一对多，多对多等）
概念模型的表示方法： 实体-联系方法，也称E-R模型，用E-R图来描述。
2.逻辑模型: 数据库领域中主要的逻辑数据模型包括层次模型（像是一棵倒立的树，如家族关系等）、 状模型、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。其中最重要的也是我们使用最多的就是关系模型。
关系模型： 关系数据库系统采用的就是关系模型作为数据的组织方式，首先介绍一些关系模型的术语，关系（relation）（一个关系就是一张表，如学生表就是一个关系，代表实体内部之间的关系，选课表也是一个关系，代表学生实体与课程实体之间一对多的关系用表的形式表示）、 元组（表中的一行就是一个元组）、属性（表中的一列即为一个属性）、码 （表中的一个属性组，它可以唯一确定一个元组）、域（属性的取值范围） 分量（元组中的一个属性值）。关系模型的数据操作主要包括查询、删除、插入和更新。这些操作需满足关系的完整性约束条件（实体完整性、参照完整性、用户定义完整性）

1.3数据库系统的结构

1.数据库系统模式的概念: 在数据模型中有型和值的概念，型指的是对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值。模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它只涉及型的描述，无具体值。例如，在学生选课数据库模式中包含学生记录、课程记录和学生选课记录，这是涉及型的描述。现有一具体的选课数据库实例，该实例包含2020年某高校所有学生的选课记录，这个实例会随时间改变，而对应的数据库模式不会改变。模式是相对稳定的，实例是相对变动的。
数据库系统的三级模式结构： 数据库系统三级模式是外模式、模式和内模式构成。

外模式： 它是数据库用户（包括程序员和用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的逻辑表示。
模式： 模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。
内模式： 即存储模式，一个数据库只能有一个内模式，它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组织方式，如记录的存储方式是堆存储还是按某个属性值的升序存储，是B+树索引还是hash索引等。
外模式/模式映像： 当模式改变时（如改变属性的数据类型等）由数据库管理员对各个外模式/模式映像做出相应改变，可以使外模式保持不变。这样就保证的数据与程序的逻辑独立性。
模式/内模式映像： 当数据库的存储结构改变时(如选用另一种存储结构），由数据库管理员对模式/内模式映像做出相应改变，可以让模式保持不变，从而应用程序也不变，保证来数据与程序的物理独立性。

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