数据库技术基础

数据库基本概念

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信息、数据与数据处理

信息：信息是现实世界事物的存在方式和运动状态的反映。信息具有可感知、可存储、可加工、可传递和可再生等自然属性，信息又是社会上各行各业不可缺少的资源，这也是信息的社会属性。

数据：数据是描述现实世界事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的可以鉴别的信息。

数据是信息的符号表示，或称载体；信息是数据的内涵，是数据的语义解释。信息和数据密切相关联。

数据处理：数据处理即对源数据进行汇集、存储、综合、推导，也就是从原始的、杂乱的、难以理解的源数据中抽取或推导出新的数据（结果数据）的过程。

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数据管理技术的发展和数据库技术的产生

数据管理技术发展的3个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。

人工管理阶段，1950s中期以前，计算机用于科学计算、没有操作系统、没有数据管理软件、数据以批处理的方式运行。

文件系统阶段，1950s-1960s中期，计算机用于科学计算和事务处理，配备了操作系统，（有管理数据的软件——文件系统，数据长期保存），（数据和程序之间缺乏独立性，数据冗余度大，文件和现实世界实体对应差）。

数据库系统阶段，1960s+，多用户、多应用共享数据。

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数据库、数据库管理系统、数据库系统

数据库（DB）：数据库是指有组织地、动态地存储在外存上相互关联的数据的集合。特点：面向全组织的复杂的数据结构；数据冗余小，易于扩充；数据和程序的独立性；统一的数据控制功能（数据的安全性、数据的完整性、并发控制）。

数据库系统（DBS）：数据库系统是一个能世界运行的，按照数据库技术方法存储、维护并向应用程序提供数据的系统。数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、操作系统、数据库管理系统（及其工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。

数据库管理系统（DBMS）：数据库管理系统是一种系统软件，用于对数据库中的信息进行快速的建立、维护、检索、存取和处理。基本功能包括：数据定义、数据操纵、数据库的运行管理和数据库的建立和维护。

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数据库系统的研究领域

数据库管理系统软件的颜值

数据库设计

数据库理论

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数据模型

数据模型的概念

数据模型是对现实世界数据特征的抽象，通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

数据模型的要素

数据结构（数据概念模型以及转换成的数据结构模型），数据操作，完整性约束。

数据模型的分类

（数据）概念模型——ER模型

概念模型是对现实世界中客观对象的抽象，是一种不依赖于具体计算机系统，与具体DBMS无关的信息结构，术语概念级的模型。最常用的表示方法是实体-联系模型（ER模型）。

数据结构模型

数据结构模型由概念模型转换而来，由计算机中某一DBMS支持的数据模型。常用的数据结构模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象数据模型，每一种数据结构模型都有对应的DBMS支持。

数据库系统的模式结构

数据库系统中模式的概念

数据库系统中三级模式结构

外模式/子模式/用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看到和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，数数据库用户的数据视图，是与某一应用相关的数据的逻辑表示。外模式通常是（逻辑）模式的自己，一个数据库可以有多个外模式，DBMS提供子模式描述语言（子模式DDL）来严格定义子模式。

模式/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。数据库模式以一种数据模型为基础，统一综合地考虑了所有用户的需求，并将这些需求有机地结合为一个逻辑整体。DBMS提供模式描述语言（模式DDL）来严格定义模式。

内模式/存储模式，一个数据库只有一个内模式。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表示方式。DBMS提供内模式描述语言（内模式DDL）来严格定义内模式。

数据库系统中二层映像与数据独立性

为了能够在内部实现三级模式之间的数据联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像，即外模式/模式映像，模式/内模式映像，从而保证了数据库系统中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。