数据库（一） 基本数据库理论

一、数据库概览

 

现实世界 --> 信息世界（E-R图）--> 计算机世界（关系模式）--> 数据库-表--> SQL（数据库语言）--> 数据库应用程序

 

二、数据库相关知识汇总

 

1、数据库是电子化信息的集合

将信息规范化并使之电子化，形成电子信息‘库’，以便利用计算机对这些信息进行快速有效的存储、检索、统计与管理

 

2、表（Table）中描述了一批相互有关联关系的数据--> 关系

 

3、数据库（Database）：相互之间有关联关系的Table的集合

 

4、SQL语言：结构化的数据库语言

（1）数据定义语言（DDL）

（2）数据操纵语言（DML）

（3）数据控制语言（DCL）

 

5、三级模式（三级视图）

（1）外模式（External Schema）：某一用户能够看到与处理的数据的结构描述

（2）全局模式（Conceptual Schema）：从全局角度理解/管理的数据的结构描述，含相应的关联约束

（3）内模式（Internal Schema）：存储在介质上的数据的结构描述，含存储路径、存储方式、索引方式等

 

6、两层映像

（1）E-C Mapping：将外模式映射为概念模式，从而支持实现数据概念视图向外部视图的转换；便于用户观察和使用。

（2）C-I Mapping：将概念模式映射为内模式，从而支持实现数据概念视图向内部视图的转换；便于计算机进行存储和处理。

 

7、两个独立性：

（1）逻辑数据独立性：当概念模式变化时，可以不改变外部模式（只需改变E-C Mapping），从而无需改变应用程序。

（2）物理数据独立性：当内部模式变化时，可以不改变概念模式（只需改变C-I Mapping），从而不改变外部模式。

 

8、三大经典数据模型

（1）关系模型：表的形式组织数据

（2）层次模型：树的形式组织数据

（3）网状模型：图的形式组织数据

 

9、数据库的重要发展

 

重要发展1：由文件系统到数据库

 

（1）文件系统：文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理、文件保护、向用户提供操作接口；提供了不同的存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件、倒排文件等），支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），数据存取基本上以记录为单位。

 

优点：用户（程序）不必考虑文件存储的物理细节，解脱了对物理设备存储复杂性处理的负担；

不足：数据与程序紧密结合，数据的组织及语义紧密依赖于处理该文件的应用程序，数据结构发生改变则必须修改应用程序，文件之间无联系，文件的记录之间无联系，共享性差，冗余度大，不一致性搞。

 

（2）数据库系统

①由DBMS统一存取、维护数据组织形式及予以，可较强地独立于应用程序（数据的物理独立性和逻辑独立性）；

②把数据及数据结构的定义和描述从应用程序中分离出去，交给DBMS，使得多个应用程序可共享数据及数据结构的操作，数据存取可以记录为单位，也可以以数据项和记录集合为单位；

③统一的数据控制功能，数据共享程度高：系统可自动检查安全性、完整性和并发正确性；

④整体数据结构化，文件（Table）之间、记录之间相互有关联，数据的冗余度小，易扩充；

⑤独立于应用程序的高效率查询/统计操作；

 

重要发展2：由层次模型数据库、网状模型数据库到关系数据库

 

（1）层次模型与网状模型数据库

①数据之间的关联关系由复杂的指针系统来维系，结构描述复杂；

②数据检索操作依赖于由指针系统指示的路径；

③逐一记录的操作，不能有效支持记录集合的操作；

 

（2）关系模型数据库

①数据之间的关联关系由Table中属性的值来表征，结构描述简单；

②数据检索操作不依赖于路径信息或过程信息，支持非过程化的数据操作；

③有效支持记录集合的操作；

④较为完善的理论基础；

 

重要发展3：由关系数据库到对象关系数据库、面向对象数据库

 

（1）关系数据库

①按行按列信息组织数据：关系的第1范式；

②数据项的不可再分特性；

③关系运算：关系代数、元组演算、域演算 --> 标准SQL；

④关系数据库设计理论；

 

（2）对象-关系数据库

①可有效支持不满足关系第1范式的数据项；

②以对象来封装需分解的数据项；

③行对象与列对象；聚集对象与结构对象；

 

（3）面向对象数据库

①面向对象技术（O-O）与集合/聚集操作技术（SQL）的结合；

②支持复杂的数据类型，数据封装与抽象数据结构；

③支持面向对象的一些特性：类、继承、封装、多态等；

 

（4）XML数据库

①是数据库的另一种形式，被称为半结构化数据库；

②数据与数据的语义合并在一起进行存储和处理；

③面向数据交换而提出，在互联网世界得到广泛应用；

 

 

10、关系模型

 

（1）关系的性质

①关系必须规范化；

②一个关系中不能有相同的字段名；

③同一字段的取值必须来自同一个域；

④关系中不能有完全相同的记录；

⑤关系中各记录的次序可交换；

⑥关系中各字段的次序也可交换

 

（2）简述关系模型

①描述DB各种数据的基本结构形式；

②描述Table与Table之间所可能发生的各种操作（关系运算）；

③描述这些操作所应遵循的约束条件（完整性约束）；

 

（3）关系模型的三个要素

①基本结构：Relation/Table；

②基本操作：∪（并）、－（差）、×（广义积）、σ（选择）、π（投影）、∩（交）、连接、÷（除）；

③完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户自定义的完整性；