數據庫系統概論

四個基本概念

數據：數據庫中存儲的基本對象，描述一個事物的符號記錄，數據和其語義不可分開說

數據庫（DB）：是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量數據的集合。

數據庫管理系統：一個管理數據的軟件

主要功能：

數據定義功能：

（1）提供數據定義語言(DDL)：創建表（CREATE），修改表（ALTER），刪除表（DROP）；

（2）定義數據庫中的數據對象

操縱功能：

提供數據操縱語言(DML，即增刪改查的操作)，實現對數據庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改)

事務管理和運行管理：

數據庫由DBMS統一管理和控制保證數據的安全，完整性、多用戶對數據的并發使用、發生故障后的系統恢復

建立和維護功能：（1）數據庫初始數據裝載轉換；（2）數據庫轉儲；（3）介質故障恢復；（4）數據庫的重組織；（5）性能監視分析等

數據庫系統：由數據庫、數據庫管理系統應用程序和數據庫管理員（DBA）等組成的存儲、管理、處理和維護數據的系統。

數據模型

兩類數據模型

1. 概念模型：第一次抽象，用于數據庫設計

2. 邏輯模型和物理模型：第二次抽象

   1）邏輯模型主要包括網狀模型、層次模型、關系模型、面向對象模型等，按計算機系統的觀點對數據建模，用于DBMS實現

   2）物理模型是對數據最底層的抽象，描述數據在系統內部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法

數據模型的組成要素

1. 數據結構

   1）描述數據庫的組成對象，以及對象之間的聯系

   2）描述與數據之間聯系有關的對象

   3）是對系統靜態特性的描述

   4）分類：（1）非關系型：網狀，層次；（2）關系型；（3）面向對象型

2. 數據操作

   1）對數據庫中各種對象(型)的實例(值)允許執行的操作及有關的操作規則

   2）增刪改查

   3）是對系統動態特性的描述

3. 數據的完整性約束條件

   1）一組完整性規則的集合

   2）完整性規則：給定的數據模型中數據及其聯系所具有的制約和儲存規則

   3）用以限定符合數據模型的數據庫狀態以及狀態的變化，以保證數據的正確、有效、相容

4. 實體完整性：具體的數據的屬性信息是否完整

   參照完整性：該屬性對應的值存在

   用戶定義完整性：看心情

關系模型

1. 基本概念：

   1）關系（Relation）：一個關系對應通常說的一張表

   2）元組（Tuple）：表中的一行即為一個元組

   3）屬性（Attribute）：表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名

   4）碼（Key） ：唯一確定一個元組的屬性或屬性組

   5）域（Domain） ：是一組具有相同數據類型的值的集合

   6）分量：元組中的一個屬性值

   7）關系模式：對關系的描述，一般表示為

   ? 關系名（屬性1，屬性2，……，屬性n）

   學生（學號，姓名，年齡，性別，系，年級）

   8）注意規范：不能出現大表套小表。

2. 數據操作：增刪改查，對若干元組操作的集合

3. 數據的完整性約束條件：

   1）實體完整性

   2）參照完整性

   3）用戶定義完整性

數據庫系統結構

數據庫系統模式的概念

1. 型：對某一類數據的結構和屬性的說明，（學號，姓名，性別，系別，年齡，籍貫）
2. 值：是型的一個具體賦值，（201315130，李明，男，計算機，19，江蘇）
3. 模式：數據庫邏輯結構和特征的描述，是型的描述，反映的是數據的結構及其聯系，模式是相對穩定的，即屬性名的集合
4. 實例：模式的一個具體值，反映數據庫某一時刻的狀態，同一個模式可以有很多實例，實例隨數據庫中的數據的更新而變動
5. 如果是一個成績單：那么科目那一行表示的是模式（不僅僅只是這些，還包括其他的信息），每一個人的成績一行表示的是一個實例

數據庫系統的三級模式結構

1. 模式：數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述，所有用戶的公共數據視圖，綜合了所有用戶的需求，一個數據庫只有一個模式，模式是相對穩定的，但是實體是相對變動的

   地位：1）是數據庫系統模式結構的中間層；2）與數據的物理存儲細節和硬件環境無關；3）與具體的應用程序、開發工具及高級程序設計語言無關

   定義：1）數據的邏輯結構（數據項的名字、類型、取值范圍等）；2）數據之間的聯系；3）數據有關的安全性、完整性要求

2. 外模式：模式的子集，一個數據庫可以有多個，是數據庫中局部數據的邏輯結構和特征的描述

3. 內模式：1）是數據物理結構和存儲方式的描述；2）是數據在數據庫內部的表示方式

   一個數據庫只有一個內模式。

數據庫的二級映像功能與數據的獨立性

1. 外模式/模式映像：保證了數據的邏輯獨立性。不唯一

   1）當模式改變時，數據庫管理員修改有關的外模式／模式映象，使外模式保持不變

   2）應用程序是依據數據的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數據與程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。

2. 模式/內模式映像：保證了數據的物理獨立性。唯一

   1）當數據庫的存儲結構改變了（例如選用了另一種存儲結構），數據庫管理員修改模式／內模式映象，使模式保持不變，進而外模式也不發生改變

   2）應用程序不受影響。保證了數據與程序的物理獨立性，簡稱數據的物理獨立性

3. 數據的存取由DBMS管理的好處：

   1）用戶不必考慮存取路徑等細節

   2）簡化了應用程序的編制

   3）大大減少了應用程序的維護和修改

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數據庫系統的組成

硬件，操作系統，數據庫設計人員，數據庫管理人員，數據庫管理系統，用戶等等。