数据库第一章绪论 笔记

<1>数据库的地位：

1. 数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的有效技术，是计算机科学的重要分支。
2. 数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。
3. 数据数据的定义 描述事物的符号记录 数据的种类 数字、文字、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录等库已经成为每个人生活中不可缺少的部分。

<2>数据库的4个基本概念

1. 数据：是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： 数字、文字、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录等

2.数据库：

  数据库的定义：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。

  数据库的基本特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存 可为各种用户共享 冗余度较小 数据独立性较高 易扩展

3.数据库管理系统：

   数据库管理系统定义：(1) 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件

                                       (2)是基础软件，是一个大型复杂的软件系统

  数据库管理系统的用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据

  数据库管理系统的主要功能 :(1)数据定义功能: 提供数据定义语言（DDL）

                                                   定义数据库中的数据对象

                                               (2)数据组织、存储和管理 : 分类组织、存储和管理各种数据

                                                    确定组织数据的文件结构和存取方式

                                                    实现数据之间的联系

                                                    提供多种存取方法提高存取效率

                                              (3) 数据操纵功能: 提供数据操纵语言（DML）

                                                   实现对数据库的基本操作  （查询、插入、删除和修改）

                                              (4)数据库的事务管理和运行管理: 数据库在建立、运行和维护时由数据库管理系统统一管理和控制

                                                  保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用

                                                  发生故障后的系统恢复

                                            (5)数据库的建立和维护功能: 数据库初始数据的装载和转换

                                                   数据库转储、恢复功能

                                                   数据库的重组织

                                                   性能监视、分析等

                                            (6)其它功能: 数据库管理系统与网络中其它软件系统的通信

                                                 数据库管理系统系统之间的数据转换

                                                  异构数据库之间的互访和互操作

3.数据库系统（Database System，简称DBS）

数据库系统的构成 : 

(1)数据库

(2)数据库管理系统（及其应用开发工具）

(3)应用程序

(4)数据库管理员

<3>数据管理技术的产生和发展 

数据管理定义: 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

数据管理技术的发展过程 :人工管理阶段（20世纪50年代中之前）

                                          文件系统阶段（20世纪50年代末--60年代中）

                                          数据库系统阶段（20世纪60年代末--现在）

数据管理技术的发展动力: 应用需求的推动

                                          计算机硬件的发展

                                          计算机软件的发展

（1）人工管理阶段特点：一应用程序  

                                          数据的共享程度：无共享、冗余度极大

                                          数据的独立性：不数据的管理者：用户（程序员），数据不保存

                                          数据面向的对象：某独立，完全依赖于程序

                                          数据的结构化：无结构

                                          数据控制能力：应用程序自己控制

（2）文件系统阶段特点：数据的管理者：文件系统，数据可长期保存

                                          数据面向的对象：某一应用  

                                          数据的共享程度：共享性差、冗余度大

                                          数据的结构化：记录内有结构，整体无结构

                                          数据的独立性：独立性差

                                          数据控制能力：应用程序自己控制

<4>数据库系统阶段特点：

1.数据结构化

           数据的整体结构化是数据库的主要特征之一    

           整体结构化 : 不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织

                                不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系

                                数据记录可以变长

                                数据的最小存取单位是数据项

           数据的用数据模型描述，无需应用程序定义

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 : 减少数据冗余，节约存储空间

                            避免数据之间的不相容性与不一致性

                            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。

数据独立性由数据库管理系统的二级映像功能来保证。

4.数据由数据库管理系统统一管理和控制 

       数据库管理系统提供的数据控制功能 :

                                   （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。

数据模型分为两类： （1）概念模型

                                 （2）逻辑模型和物理模型   

层次模型：

                  层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型

                  层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）数据库管理系统

                  层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系  

网状模型：

                 满足下面两个条件的基本层次联系的集合： 1. 允许一个以上的结点无双亲；

                                                                                       2. 一个结点可以有多于一个的双亲。

                  表示方法（与层次数据模型相同） 实体型：用记录类型描述                

                                                                                        每个结点表示一个记录类型（实体）

                                                                          属性：用字段描述            

                                                                                     每个记录类型可包含若干个字段

                                                                          联系：用结点之间的连线表示记录类型（实体）之间的一对多的父子联系

               网状模型与层次模型的区别 ：

                                              网状模型允许多个结点没有双亲结点

                                              网状模型允许结点有多个双亲结点

                                              网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）

                                              网状模型可以更直接地描述现实世界

                                              层次模型实际上是网状模型的一个特例

关系模型：

          关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式

          1970年美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型

           计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型

关系（Relation）： 一个关系对应通常说的一张表

元组（Tuple）： 表中的一行即为一个元组

属性（Attribute）： 表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名

主码（Key）： 也称码键。表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组

域（Domain）： 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。

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）

           学生（学号，姓名，年龄，性别，系名，年级）

优点： 建立在严格的数学概念的基础上

           概念单一  ：实体和各类联系都用关系来表示 对数据的检索结果也是关系

           关系模型的存取路径对用户透明  ：具有更高的数据独立性，更好的安全保密性

                                                                 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作

缺点 ：存取路径对用户透明，查询效率往往不如格式化数据模型 为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，增加了开发数据库管理系统的难度

数据库系统的结构

从数据库应用开发人员角度看，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  

从数据库最终用户角度看，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

                                                                                 浏览器-应用服务器／数据库服务器多层结构等

数据库系统的三级模式结构：

 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

模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层

                     与数据的物理存储细节和硬件环境无关

                    与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关

模式的定义： 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）

                     数据之间的联系 数据有关的安全性、完整性要求

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

                                             是数据在数据库内部的表示方式 记录的存储方式（例如，顺序存储，按照B树结构存储，按hash方法存储等）

   1.索引的组织方式

   2.数据是否压缩存储

   3.数据是否加密

   4.数据存储记录结构的规定

   5.一个数据库只有一个内模式