数据库【1】概述
充分有效地管理和利用各类信息资源，是进行科研和决策管理的前提。数据库技术是管理信息系统、OA、ERP的核心部分。
如果打算将来从事技术开发，数据库一定要好好学！绝大多数项目都离不开数据库！！
注意：本课程学习萨师煊教材1-7、10-11章。
听完课可以看一遍教材。
文章目录
- 1、四个基本概念
- 2、数据库系统的特点
- 3、数据模型及其组成要素
- 3.1 什么是数据模型
- 3.2 两大类数据模型
- 3.3 数据模型的组成要素
- 4、概念模型（E-R模型）
- 4.1 信息世界中的基本概念
- 4.2 实体-联系方法（E-R方法）
- 5、三种常见的模型
- 5.1 层次模型
- 5.2 网状模型
- 5.3 关系模型
- 6、数据库系统三级模式结构
- 7、数据库系统的组成
1、四个基本概念
数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统
数据——数据库中存储的基本对象
数据的定义：描述事物的符号记录。
数据的种类：文本、音频、视频、档案记录、货物运输情况等。
数据的特点：数据与其语义是密不可分的。语义就是数据的含义，如93是一个数据，它可以代表学生人数。
数据库——长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合
基本特征：
①按一定的数据模型组织、描述和储存
②可为各种用户共享
③数据独立性高，易扩展
DBMS数据库管理系统——位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件
是基础软件。科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。例如，购票数据，教务数据。
它可以：定义数据库中的数据对象 etc. 一堆。
数据库系统——在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据库系统
数据库系统的构成：
数据库（教务数据库、图书管理数据库），数据库管理系统（及开发工具），应用系统，数据库管理员，用户。
2、数据库系统的特点
- 什么是数据管理？
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护；
数据处理的中心问题。 - 数据管理技术发展过程
人工管理阶段->文件系统阶段->数据库系统阶段 - 数据库系统四大特点： //具体描述见ppt！
①数据结构化（面向全组织，如教务系统和图书馆系统共用林大数据库）
②数据共享性高，冗余度低，易扩充（大家都用同一个库）
③数据独立性高
④数据由DBMS统一管理和控制（安全性、数据完整性、并发控制） - 数据库概念小结★
数据库管理系统在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性、安全性，并在多个用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。 - 数据库系统是由软硬件平台、数据库管理系统、数据库、数据库应用软件及界面、数据库管理员和用户这5部分组成的。
3、数据模型及其组成要素
3.1 什么是数据模型
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。通俗讲就是现实世界的模拟（=数据模型）。
数据模型应满足三个要求——
①能较真实地模拟现实世界
②容易被人理解，包括设计师和用户
③便于在计算机上实现（最终目标）
3.2 两大类数据模型
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概念模型
类似于建筑的设计图。概念模型也称为信息模型，是按照用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。 -
逻辑模型和物理模型
①逻辑模型主要包括网状、层次、关系、面向对象模型等。按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS的实现。
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。它不但由DBMS的设计决定，而且与操作系统、计算机硬件密切相关。
逻辑模型和物理模型就是概念模型在计算机上的实现！
以上两步也是我们对客观对象的抽象过程（两步抽象）——
先把现实世界中的客观对象抽象为概念模型，再把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
3.3 数据模型的组成要素
数据结构 + 数据操作 + 完整性约束条件 【三要素】
①什么是数据结构：描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系。如：学生和老师和教室之间的联系。应描述的内容：与数据类型、内容、性质有关的对象 & 与数据之间联系有关的对象。 注：数据结构是对系统静态特性的描述。
②数据操作：对数据库中的各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则。数据操作的类型有查询、更新（插入删除修改）。
注：数据操作是对系统动态特性的描述。
③数据的完整性约束条件
一组完整性规则（给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和存储规则）的集合。
目标——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、概念模型（E-R模型）
概念模型是数据库设计的有力工具【要会画！】，是现实世界到机器世界的一个中间层次，也是数据库设计人员与用户之间交流的语言。
4.1 信息世界中的基本概念
- 实体：客观存在并可相互区别的事物。例如：人，事，物or抽象概念。
- 属性：实体所具备的某一特性。如：一个人的学号等。
- 码：唯一标识实体的属性集称为码。如：身份证号（唯一的）。
- 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称为实体集。
- 联系：两个实体之间的联系（一对一、一对多，多对多），两个以上实体之间的联系。
4.2 实体-联系方法（E-R方法）
用E-R图来描述现实世界的概念模型。
【联系的表示方法】见ppt，框图。
E-R图 建立过程：
①确定实体型
②确定联系型
③对实体型和联系型用连线组合
④确定实体型和联系型的属性和类型，确定并标记主键。
5、三种常见的模型
5.1 层次模型
最早出现的数据模型。用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。
上层和下层记录类型间的联系是1：n
树形结构和《数据结构》中学的是一样的。
层次模型的数据操纵——查询、插入、删除、更新
5.2 网状模型
注：5.1和5.2了解即可，重点在关系模型！后面主要介绍的是关系模型数据库！
网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式。
对应《数据结构》中的“图结构”。多对多。
5.3 关系模型
关系模型是一种最常用的数据组织方式。在用户观点下，关系模型的数据的逻辑结构是一张二维表，由行和列组成。【类似2D的dataset！】
- 关系—— 一个关系对应通常说的一张表
- 元组—— 表中的一行就是一个元组
- 属性—— 一列即为一种属性
- 主码—— 可以唯一确定一个元组的某个属性组，如学生学号
- 域—— 属性的取值范围
- 分量—— 元组中的一个属性值
- 关系模式：对关系的描述
关系名（属性1，属性2，···，属性n）
如： 学生（学号，姓名，年级，性别）
关系数据库操作是对用户透明的，用户不需要知道数据是怎么存储的，存在什么地方，用户只需要发送相应的命令就可以。所以操作关系数据库对用户的要求比较简单。
三种模型的关系——
大家要注意，层次数据库和网状数据库的数据操作是：一次只对一个记录操作。他们主要采用指针导航式进行数据的操作，优点是操作速度快。而关系数据库的操作是一次操作可能对应的是一个集合，所以也叫一次一集合操作。关系数据库的缺点就是速度慢，所以对关系数据库的操作要进行优化！
6、数据库系统三级模式结构
三级模式结构是所有数据库产品都必须遵循的基本结构，因为只有遵循了三级模式结构，才是实现程序与数据的逻辑独立性，和物理独立性。
从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构。而从最终用户的角度来看，数据库系统的结构分为：单用户结构、主从式结构、分布式结构、客户/服务器等。
两个重要概念——
- 型
对某一类数据的结构和属性的说明 - 值
是型的一次具体赋值
例如：
- 学生记录型
（学号，姓名，性别，系别） - 一个记录值
（900201，李明，男，计算机）
型就是“模式”，而“值”就是实例。
三级模式结构——模式、外模式、内模式
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模式
也称逻辑模式，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！模式是数据库系统模式结构的中间层。 -
外模式（子模式）
数据库用户（包括程序猿和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。它是数据库用户的数据试图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
ppt！！ -
内模式
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存储方式。
如哈希表、B树。内模式只能有一个。
外模式 / 模式映像
每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映象，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。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。
所谓程序与数据的逻辑独立性，就是当数据库的模式修改了，可以由数据库管理员对模式/外模式影像做相应改变，可使数据库的外模式不变，所以程序就不用改变。程序是根据外模式来设计的。
模式／内模式映象
模式／内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。数据库中模式／内模式映象是唯一的，该映象定义通常包含在模式描述中。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。
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（用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的）。
所谓程序与数据的物理独立性，就是当数据库的存储结构修改了，可以由数据库管理员对模式/内模式影像做相应改变，可使数据库的模式不变，所以程序就不用改变。程序是根据外模式来设计的。这就保证了数据与程序的物理独立性。
7、数据库系统的组成
直接看ppt。
数据库管理员（DBA）的主要职责（要求掌握）——
①决定数据库中的信息内容和结构；
②决定数据库的存储结构和存取策略；
③定义数据的安全性要求和完整性约束条件；
④监控数据库的使用和运行（故障恢复、监视审计文件等）；
⑤数据库的改进和重组（性能监控和调优、定期对数据库进行冲组织以提高系统性能等）。