NCRE公共基础知识(五) 数据库设计基础

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一、数据库系统的基本概念

1.数据、数据库、数据库管理系统

1.1数据

    数据（data）实际上就是描述事物的符号记录。数据有型（type）和值（value）之分，型给出了数据表示的类型，值给出了符合给定型的值。

1.2数据库

    数据库（database，DB）是数据的集合，它具有统一的结构形式并存放于一定的存储介质中，是多种应用数据的集合，并可被各个应用程序所共享。

1.3数据库管理系统

    数据库管理系统（DBMS）是数据库系统的核心，它负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等。
    未完成功能，数据库管理系统一般提供相应的数据语言：

• 数据定义语言DDL，负责数据的模式定义与数据的物理存取构建；
• 数据操纵语言DML，负责数据的操纵，包括增删改查等；
• 数据控制语言DCL，负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等功能。

1.4数据库管理员

    数据库管理员主要工作如下：

• 数据库设计
• 数据库维护
• 改善系统性能，提高系统效率

1.5数据库系统

    数据库系统（DBS）由数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件平台、软件平台构成。

2.数据库系统的发展

    数据管理发展至今主要经历了三个阶段：

1. 文件系统阶段
2. 层次数据库与网状数据库系统阶段
3. 关系数据库系统（RDBMS）阶段

3.数据库系统的基本特点

    数据库技术以数据文件的形式组织数据，其具有以下特点：

• 数据的集成性
• 数据的高共享性与低冗余性
• 数据独立性
• 数据统一管理与控制

4.数据库系统的内部结构体系

    数据库系统在其内部具有三级模式：

• 概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户（应用）公共数据视图，主要描述数据的概念记录类型以及它们间的关系；
• 外模式：用户的数据视图；
• 内模式：给出数据库物理存储结构及物理存取方法。
  

二、数据模型

1.数据模型的基本概念

    数据是现实世界的符号，而数据模型则是数据特征的抽象，它从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供一个抽象的框架。
    数据模型所描述的内容主要分为三个部分：

• 数据结构：描述数据的类型、内容、性质以及数据间的联系等；
• 数据操作：描述在响应数据结构上的操作类型与操作方式；
• 数据约束：描述数据结构内数据的语法、语义联系，数据间的制约与依存关系，以及数据动态变化的规则。

2.E-R模型

    E-R模型即实体联系模式，主要包括以下概念：

• 实体：实体是概念世界中的基本概念，它们是客观存在又能相互区别的事物；
• 属性：属性刻画了实体的特征；
• 联系：反映了实体集间的一定关系。

3.层次模型

    层次模型的基本结构是树状结构，特点是自顶而下，层次分明。

4.网状模型

    从图论观点看，网状模型是一个不加任何限制条件限制的无向图，一般将其分解为若干个二级树。
    在网状的DBTG中，基本结构简单二级数叫系，系的基本数据单位是记录。

5.关系模型

    关系模型采用二维表来表示，简称表。二维表由表框架（frame）及表的元组（tuple）组成。

三、数据库设计与管理

1.数据库设计概述

    数据库设计的基本任务是根据用户对象的信息需求、处理需求和书库的支持环境设计出数据模式。
    所谓信息需求是用户对象的数据及其结构，它反映了数据库的静态要求；所谓处理需求则表示用户对象的行为和动作，它反映了数据的动态要求。

2.数据库设计的需求分析

    需求分析阶段的任务主要是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后再次基础上确定新系统的功能。

3.数据库概念设计

    数据库概念设计的目的是分析数据间内在语义关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型，主要有集中式模式设计法和视图集成设计法。