数据库系统 --- 数据库系统的三级模式结构

一.模式Schema

1.模式，也称逻辑模式
①数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。
②所有用户的公共数据视图。
2.一个数据库只有一个模式
3.模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
①与数据的物理存储细节和硬件环境无关。
②与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关。
4.模式的定义
①数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）。
②数据之间的联系。
③数据有关的安全性、完整性要求。
5.数据库管理系统提供模式数据定义语言（DDL）来严格定义模式。

二.外模式External Schema

1.外模式，也称为子模式或用户模式
①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。
②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。
2.外模式的地位：介于模式与应用之间
①模式与外模式的关系：一对多。

a.外模式通常是模式的子集；
b.一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求；
c.对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同。

②外模式与应用的关系：一对多。

a.同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用；
b.但一个应用程序只能使用一个外模式。

3.外模式的用途
①保证数据库安全性的一个有力措施；
②每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据。

4.展现的数据量不同：
外模式是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，从模式导出的一个子集，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。

三.内模式Internal Schema

1.内模式，也称存储模式。
①是数据物理结构和存储方式的描述。
②是数据在数据库内部的表示方式。

a.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）；
b.索引按什么方式组织方式；
c.数据是否压缩存储；
d.数据是否加密；
e.数据存储记录结构的规定（如：定长或变长结构等）。

2.一个数据库只有一个内模式。

四.数据库的二级映像功能与数据独立性

1.三级模式是对数据的三个抽象级别。
2.二级映像在数据库管理系统内部实现这三个抽象层次的联系和转换。
①外模式 / 模式映像
②模式 / 内模式映像

五.外模式 / 模式映像

1.模式：描述的是数据的全局逻辑性。
2.外模式：描述的是数据的局部逻辑性。
3.同一个模式可以有任意多个外模式。
4.每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，定义外模式与模式之间的对应关系。
5.映像定义通常包含在各自外模式的描述中。
6.保证数据的逻辑独立性。
①当模式改变时，数据库管理员对外模式/模式映像作相应改变，使外模式保持不变。
②应用程序使依据数据的外模式编写的，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。

六.模式 / 内模式映像

1.模式/内模式映像定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
2.数据库中模式/内模式映像是唯一的。
3.该映像定义通常包含在模式描述中。
4.保证数据的物理独立性。
①当数据库的存储结构改变了，数据库管理员修改模式/内模式映像，使模式保持不变。
②应用程序不受映像。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

七.模式 / 内模式 / 外模式

1.三种模式在数据库中的定位不同：外模式反映了数据库的用户观，对应于用户级；内模式反映了数据库的存储观，对应于物理级。
2.数据库模式
①即全局逻辑结构是数据库的中心与关键；
②独立于数据库的其他层次；
③设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式。
3.数据库的内模式
①依赖于它的全局逻辑结构；
②独立于数据库的用户视图，即外模式；
③独立于具体的存储设备；
④将全局逻辑结构中所定义的数据结构及其联系按照一定的物理存储策略进行组织，以达到较好的时间与空间效率。
4.数据库的外模式
①面向具体的应用程序；
②定义在逻辑模式之上；
③独立于存储模式和存储设备；
④当应用需求发生较大变化，相应外模式不能满足其视图要求时，该外模式就得做相应改动；
⑤设计外模式时应充分考虑到应用的扩充性。
5.特定的应用程序
①在外模式描述的数据结构上编制的；
②依赖于特定的外模式；
③与数据库的模式和存储结构独立；
④不同的应用程序有时可以共用一个外模式。
6.数据库的二级映像
①保证了数据库外模式的稳定性；
②从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。
7.数据与程序之间的独立性，使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去。
8.数据的存取由数据库管理系统管理
①简化了应用程序的编制；
②大大减少了应用程序的维护和修改。