数据库概论

1. 数据库基本概念

1. 什么是数据？

   • 数据（data）是描述事物的符号记录，是指利用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息。

   • 数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理的数据才能成为有用的信息。

2. 什么是数据库？

   • 数据库（database，DB）是指长期存储在计算机中的有组织的、可共享的数据集合。

   • 数据要按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性，系统易于扩展，并可以被多个用户分享。

   • 数据库中存储的数据有三个基本特点：

     1. 永久存储

     2. 有组织

     3. 可共享

3. 数据库管理系统及其功能

   1. 定义：数据库管理系统（DBMS）是专门用于建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间。

   2. 功能：

      1. 数据定义功能

      2. 数据操纵功能

      3. 数据库的运行管理功能

      4. 数据库的建立和维护功能

      5. 数据组织、存储和管理的功能

      6. 其他功能

4. 数据库系统的构成

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2. 数据管理技术的发展

1. 人工管理阶段

   1. 数据不保存

   2. 应用程序管理数据

   3. 数据面向应用程序

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2. 文件系统阶段

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3. 数据库系统阶段

   1. 数据集成（主要目的）

   2. 数据共享性高

   3. 数据冗余小

   4. 数据一致性

   5. 数据独立性高（数据定义与使用数据的应用程序分离称为数据独立。）

   6. 实施统一管理与控制（主要包括：数据的安全性、完整性、并发控制与故障恢复等，即数据库保护。）

   7. 减少应用程序的开发与维护的工作量

3. 数据库系统的结构

1. 数据库系统的结构分类

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2. 数据库系统的三级模式结构

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   三级模式.png

   • 外模式也称为子模式或用户模式，数据视图即用户视图。

   • 模式也称为概念模式或逻辑模式，是数据在逻辑上的视图，即概念视图。（数据库的核心，也是数据库设计的关键。）

   • 内模式也称为存储模式，是内部视图或存储视图。

   名称	别称	视图类型
   外模式	子模式或用户模式	数据视图即用户视图
   模式	概念模式、逻辑模式	概念视图
   内模式	存储模式	内部视图或存储视图

3. 三级模式结构的两层映像和数据独立性

   • 所谓映像，就是一种对应规则，它指出映像双方是如何进行转换的。

   • 外模式/模式映像：保证了数据与程序的逻辑独立性

   • 模式/内模式映像：保证了数据与程序的物理独立性

4. 客户/服务器结构 客户/服务器结构（Client/Server，C/S）中，“客户端”、“前台”或“表示层”主要完成与数据库使用者的交互任务；“服务器”、“后台”或“数据层”主要负责数据管理。

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   客户:服务器结构.png

5. 浏览器/服务器结构 浏览器/服务器结构（Browser/Server，B/S），是一种基于Web应用的客户/服务器结构，也称为三层客户/服务器结构。

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4. 数据模型

1. 什么是模型？

   • 模型（Model）是现实世界特征的模拟和抽象表达。

   • 数据模型是对现实世界数据特征的抽象，描述的是数据的共性内容。

2. 数据的特征

   1. 静态特征

      • 数据的基本结构

      • 数据间的联系

      • 数据取值范围的约束

   2. 动态特征：指对数据可以进行符合一定规则的操作。

3. 数据模型组成要素

   1. 数据结构：描述的是系统的静态特征，即数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系。

   2. 数据操作：描述的是系统的动态特征。

   3. 数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联。

4. 数据模型的分类 数据模型是模型化数据和信息的工具，也是数据库系统的核心和基础。

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5. 什么是概念层数据模型？ 概念层是数据抽象级别的最高层。概念层数据模型，也称为数据的概念模型和信息模型，这类模型主要用于数据库的设计阶段。

6. 信息世界涉及的基本概念：

   1. 实体（Entity）

   2. 属性（Attribute）

   3. 码或键（Key）

   4. 域（Domain）

   5. 实体型（Entity Type）

   6. 实体集（Entity Set）

   7. 联系（Relationship）

   数据模型中有“型”（type）和“值”（value）两个概念。

7. 概念模型的表示方法

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8. 什么是逻辑层数据模型？ 逻辑层是数据抽象级别的中间层。逻辑层数据模型，也称为数据的逻辑模型。任何DBMS都是基于某种逻辑数据模型。

9. 逻辑模型的类型

   1. 层次模型

      1. 是最早使用的一种数据模型

      2. 有且仅有一个结点没有父结点，称作根结点

      3. 其他结点有且仅有一个父结点

   2. 网状模型

      • 以网状结构来表示实体和实体之间的联系

      • 允许结点有多于一个父结点

      • 可以有一个以上的结点没有父结点

   3. 关系模型

      • 用二维结构表来表示实体之间的联系。

      • 优点：

        • 建立在严格的数学概念的基础上

        • 概念单一

        • 存取路径对用户透明，有更高的数据独立性，更好的安全保密性。

   4. 面向对象模型

      • 既是概念模型又是逻辑模型

      • 表达能力丰富，对象可复用，维护方便。

10. 物理层数据模型 物理层数据模型，也称为数据的物理模型，描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现；是数据库最底层的抽象；设计目标是提高数据库性能和有效利用存储空间。