数据库中常用的基本概念

数据库基本概念

此篇记录的是数据库学习中的作业

1、试述数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统的概念。

数据(data)：描述事物的符号记录被称为数据。数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。
数据库(DataBase,DB)：数据库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。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度(redundancy)、较高的数据独立性(data independency)和易扩展性(scalability),并可为各种用户共享。
数据库管理系统(DataBase Management System, DBMS)：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。是计算机的的基础软件。
数据库系统(DataBase System,DBS)：数据库系统是由数据库、数据库管理系统(及其应用开发工具)应用程序和数据库管理员(DataBase Administrator,DBA)组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

通俗的说(即我个人的理解),数据是一个个个体，而数据库则是一个数据的集合。数据库管理系统顾名思义，就是一个管理数据库这个集合的软件。那么数据库系统就是这些个东西所组成的一个系统。类比来说，数据就像学校里的一个个学生，数据库则是我们这个学院里的所有学生，并且学生们被有序的组织在一起。行政老师呢，则充当数据库管理系统。而我们整个学院就像是数据库系统。

2、定义并解释概念模型中的以下术语：实体，实体型，实体集，实体之间的联系。

实体(entity)：客观存在并可相互区别的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。
实体型(entity type)：具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质。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(entity set)：同一类型实体的集合成为实体集。
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应为实体内部的联系和实体之间的联系。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。

实体的概念很宽泛，比如一个学生、一个人、一栋房子、一个部门、一份订单，一个人和他爹的关系(即他是他爹的儿子有点像废话)，都可以是实体。实体型则是一种统称，比如教师，是教书的一类人的统称。教师有着他自己的属性(特性)，如他所教授的科目、工作的学校。但他们都是老师，如此组成的一个抽象概念称为实体型。实体集，比如全体教师就是一个实体集。实体间的联系如一位导师教授一名学生，这就是一种实体间的联系。

3、试述关系模型的概念，定义并解释以下术语：关系，属性，域，元组，码，分量，关系模式。

 关系模型是一种数据模型，用关系来表达实体间的联系。它以一张二维表来表达关系。
_{关系模型的数据结构}

学号	姓名	年龄	性别	系名	年级
2013004	王小明	19	女	社会学	2013
2013006	黄大鹏	20	男	计算机	2013

关系(relation)：一个关系对应通常说的一张表。就像上面这张表。
属性(attribute)：表中的一列即为一个属性，给每个属性起一个名称即属性名(如上表中的学号、姓名)。
元组(tuple)：表中的一行即为一个元组。
域(domain)：域是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域。如人类年龄的域为0~130岁,系名的域则是学校所开社的所有系的名称的集合。说白了就是一个取值范围。
码(key)：也称为码键。表中的某个属性组，他可以唯一确定一个元组。如学号对每个学生来说都是独一无二的，可以根据这个属性来确定唯一的一个学生，所以这里的关系的码就是学号。
分量:元组中的一个属性值。
关系模式:对关系的描述，一般表示为
 关系名 (属性1，属性2，···，属性n)
如上面的
 学生 (学号，姓名，···，年级)

4、试述数据库系统的三级模式结构，并说明这种结构的优点是什么。

 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式、和内模式三级构成。

优点：数据库系统的三级模式是对数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给DBMS管理，使用户能逻辑地、抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表示方式与存储方式。

5、定义并解释以下术语：模式，外模式，内模式，数据库定义语言，数据库操纵语言。

模式(schema)：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。
外模式(external schema)：外模式也称子模式(subschema)或用户模式，它是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)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数据的逻辑表示。
内模式(Internal schema)：内模式也称存储模式(storage schema)，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组织方式。
数据定义语言 (Data Definition Language, DDL)：用来定义数据库模式、外模式、内模式的语言。
数据操纵语言(Data Manipulation Language,DML)用来对数据库中的数据进行查询、插入、删除和修改的语句。

 可以将数据库模式比作一部手机，里面有很多数据。上面的APP就是各种外模式，用户可以使用APP(外模式)进行聊天、看新闻或者是购物。内模式可以比喻成这些APP是怎样运作(组织、存储数据)的。单纯的用户可以无需理会内模式。

6、什么叫数据与程序的物理独立性？什么叫数据与程序的逻辑独立性？为什么数据库系统具有数据与程序的独立性？

数据与程序的逻辑独立性：当模式改变时(例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等)，由数据库管理员对各个外模式／模式的映像做相应改变，可以使外模式保持不变。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。
数据与程序的物理独立性：当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式／内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。
数据库管理系统在三级模式之间提供的两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

 很好理解，因为采取了这种三级模式，所以数据库系统各个模式之间具有很好的独立性，就像一个模式就是一块积木，它们共同搭建了数据库系统。但是改变一个模式并不会影响到另一个模式，这就有了它的逻辑独立性与物理独立性。

参考文献:
[1]萨师煊，王珊，数据库系统概论.5版.北京:高等教育出版社,2014.