数据库原理第一章

数据库原理

1.数据库基础知识

1. 数据库技术是计算机科学的一个重要的分支
2. 数据库技术研究和解决计算机数据处理过程大量数据有效组织和存储的问题，使用数据库系统可以减少数据存储的冗余、实现数据共享、保障数据安全以及高效地查询和处理数据

2.数据库管理技术的发展

1. 数据和数据处理
   1. 数据和信息的区别：
      • 数据：外界事物在计算机中的表现
      • 信息：对数据进行收集和分析之后得到的对人类有用的数据
   2. 什么是数据处理：数据处理是围绕数据所做的工作均成为数据处理，包含数据的收集、组织、整理、加工、在存储和传播。
   3. 数据管理：他是数据处理的核心基础，包含数据的组织和存储、维护及查询和统计等。
2. 数据管理的三个阶段
   1. 手工阶段：
      • 存储方式：
        1. 纸带
        2. 卡片
        3. 磁带等
      • 特点：
        1. 无法保持大量的数据
        2. 没有专门的数据管理软件
        3. 基本没有文件概念
        4. 一组数据对应一个程序
   2. 文件阶段：
      • 特点：
        1. 数据能够长期的保存在磁盘上。
        2. 有了提供文件与程序之间存取方法转换的软件
        3. 文件形式多样化
        4. 数据存取以记录为单位
      • 缺点：
        1. 文件系统的数据冗余度大
        2. 数据与程序之间缺乏独立性
        3. 可能出现数据不一致性
        4. 数据之间缺乏关联
   3. 数据库系统阶段
      • 特点：
        1. 采用专用的数据模型，是数据结构化
        2. 数据的独立性高
        3. 数据的共享性好，冗余度低
        4. 提供了方便的用户接口
        5. 有了统一的数据控制功能

3.数据库的基本概念

1. 数据库系统：

   • 什么是

   • 简介：数据库系统时使用了数据库技术的计算机系统。

   • 组成：数据、计算机硬件、软件和用户四个部分组成

2. 数据：数据是数据库管理的对象，对数据进行管理是数据库系统存在的根本目的。

3. 计算机硬件：

   • 计算机的存储设备可分为四个层次：
     1. 高速缓存（cache）
     2. 主存储器（main memory）
     3. 二级存储器（secondary storage）
     4. 三级存储器（tertiary storage）
   • 数据库中的永久数据一般存储在二级存储器中

4. 软件：

   • 数据库所涉及的软件包含：
     1. 操作系统
     2. 数据库管理系统
     3. 开发工具
     4. 应用程序等
   • 数据库管理系统通常由：
     1. 语言处理
     2. 系统运行控制
     3. 系统维护三大部分组成
   • 数据库管理系统的功能：
     1. 允许用户使用特殊的数据定义语言建立新的数据库
     2. 使用合适的查询语言或数据操纵语言
     3. 支持超大数据量数据长时间存储
     4. 具有持久性
     5. 控制多个用户对数据的同时存取

5. 用户：

   • 开发人员
     1. 开发人员使用开发工具开发的数据库应用程序
   • 最终用户
     1. 最终用户使用开发人员开发的应用程序执行的业务功能。
   • 数据库管理员（支持数据库系统的专业技术人员，他们负责从数据库的设计、建立、运行维护与直接修改直到重新开发的全过程）
     1. 参与数据库和应用程序的设计
     2. 参与数据库存储结构和存取策略的工作
     3. 负责定义数据的安全性要求和完整性条件
     4. 负责监视和控制数据库的运行以及系统的维护和数据恢复工作
     5. 负责数据的改进和重组

6. 重点：

   • 数据库是一组数据
   • 数据库管理系统是一组软件，负责操作数据库中的数据
   • 数据库管理系统是以数据库和数据库管理系统为核心，结合相关人员组成的一个计算机系统

7. 数据模型：

   • 数据库系统的一个主要的功能就是将数据组织成一个逻辑集合，对该集合的数据及其联系进行定义的过程称为数据建模。
   • 现代数据库管理系统一般支持多种数据模型
   • 数据模型的组成
     1. 数据结构：
        • 数据结构描述系统的静态特征，描述数据的逻辑方式，包括数据的类型、内容、性质以及数据之间的联系
        • 数据结构是数据模型的基础
        • 数据模型通常按照其数据结构命名
     2. 数据操作：
        • 通常数据模型只允许在数据上附加有限的可执行操作（增、删、改、查）
     3. 数据约束：
        • 数据约束描述数据结构内数据间的语法和语义联系

4.数据库的发展

1961年Charles W.Bachman设计出第一个通用的DBMS系统IDS开发，数据库的发展已经走过50多年的历程，目前数据库领域的新技术仍层出不穷，不断有新的研究方向被开辟。

1. 第一代：层次和网状数据库系统
   • 早期DBMS需要处理的是有很多小数据项组成的数据集合（银行数据、订单数据等）主要使用层次模型和网状模型
   • 什么是层次模型：
     1. 层次模型是一种在物理层次上使用树结构的数据模型
   • 什么是网状模型：
     1. 网状模型是一种在屋里层次上使用图结构的数据模型
   • 总结：
     1. 层次模型，网状模型仅支持在真正的物理层次上进行数据操作，都不支持高级的查询语句
2. 第二代：关系数据库系统
   • 关系数据库是当前最重要、最实用的数据模型
   • 关系模型的逻辑结构就是一张有”行“和”列“组成的二维表格
   • 一个数据模型用表结构表示实体，外键表示实体间的联系，则该数据模型成为关系数据模型
3. 第三代：后关系型数据库

5.数据库分类

1. 根据数据模型分类
   • 网状数据库
   • 层次数据库
   • 关系数据库
   • 面向对象数据库
2. 根据体系结构分类
   • 集中式数据库
   • 客户/服务器数据库
   • 分布式数据库
3. 根据数据类型分类
   • 传统事务处理数据库
   • 统计数据库
   • 工程数据库
   • 时态数据库
   • 多媒体数据库等

6.DBMS体系结构

1. DBMS的体系结构可以分为三级模式：

• 外模式：
  1. 定义单个用户所能看到的数据视图，是用户与数据库系统的接口
• 逻辑模式：
  1. 逻辑模式又称为概念模式或模式，定义数据库的公共用户视图，是对数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述
• 内模式：
  1. 定义数据库的存储视图，定义所有内部记录类型、数据和索引文件的格式以及数据控制方面的细节