数据库概论学习笔记——第一单元

1.1  数据库系统概述库系统（DBS）

• 数据（Data）
• 数据库（Database）
• 数据库管理系统（DBMS）
• 数据库系统（DBS）

1.数据（Data）

定义：数据（Data）是数据库中存储的基本对象。

2.数据库（Database）

定义：数据库（Database，简称DB）是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.数据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.冗余度较小 4.数据独立性较高 5.易扩展

3.数据库管理系统（DBMS）

定义：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统。

用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。

4.数据库系统（DBS）

构成：数据库 数据库管理系统（及其应用开发工具） 应用程序 数据库管理员  

1.1.3  数据库系统的特点

• 数据结构化
• 数据的共享性高，冗余度低且易扩充
• 数据独立性高
• 数据由数据库管理系统统一管理和控制

1.数据结构化

整体结构化

①不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织

②不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系

③数据记录可以变长via

④数据的最小存取单位是数据项

2.数据的共享性高，冗余度低且易扩充

数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。

数据共享的好处

①减少数据冗余，节约存储空间

②避免数据之间的不相容性与不一致性

③使系统易于扩充

3.数据独立性高 

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是相互独立的。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。

4.数据由数据库管理系统统一管理和控制

（1）数据的安全性（Security）保护

    保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。

（2）数据的完整性（Integrity）检查

    保证数据的正确性、有效性和相容性。

（3）并发（Concurrency）控制 

    对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。

（4）数据库恢复（Recovery）

    将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。

数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合。

 

1.2  数据模型

两类数据模型

（1） 概念模型

    也称信息模型，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） 逻辑模型和物理模型

    逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、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。按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。

    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。

概念模型

信息世界中的基本概念

（1）实体（Entity）

（2）属性（Attribute）

（3）码（Key）

唯一标识实体的属性集称为码

（4）实体型（Entity Type）

（5）实体集（Entity Set）

（6）联系（Relationship）

    现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界    中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。 

    实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系。

    实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。

    实体之间的联系有一对一、一对多和多对多等多种类型。

概念模型的一种表示方法：实体-联系方法（后面会讲）

    用E-R图来描述现实世界的概念模型

    E-R方法也称为E-R模型

数据模型的组成要素(后面会具体讲)

数据结构

    描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系

数据操作

    对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的    操作的集合，包括操作及有关的操作规则

    类型：查询   更新（包括插入、删除、修改）

数据的完整性约束条件

    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依存规则。

    作用：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、有效和相容。

常用的数据模型

层次模型（Hierarchical Model）

网状模型（Network Model）

关系模型（Relational Model） 

面向对象数据模型（Object Oriented Data Model）

对象关系数据模型（Object Relational Data Model） 

半结构化数据模型（Semistruture Data Model）

 

1.3  数据库系统的结构

 

数据库系统的三级模式结构

模式（Schema）

外模式（External Schema）

内模式（Internal Schema）

模式（也称逻辑模式）

    数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 所有用户的公共数据视图

    一个数据库只有一个模式

外模式（也称子模式或用户模式）

    数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述

    数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示

内模式（也称存储模式）

    是数据物理结构和存储方式的描述

数据库的二级映像功能与数据独立性

外模式／模式映像

    保证数据的逻辑独立性 

    当模式改变时，数据库管理员对外模式／模式映象作相应改变，使外模式保持不变 。

    应用程序是依据数据的外模式编写的，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。

模式／内模式映像

    保证数据的物理独立性

    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。

数据库系统的组成

数据库

数据库管理系统（及其开发工具）

应用程序

数据库管理员