数据库系统基本概念

简介

        数据库系统和操作系统一样是计算机系统的基础软件，也称为系统软件。

数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。

 一、四个基本概念

        1、数据(Data)

定义：描述事物的符号记录

种类：文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的运输情况等

特点：数据与其语义是不可分的

        2、数据库(Database)

定义：数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。

特征： 数据按一定的数据模型组织、描述和储存；可为各种用户共享；冗余度较小；数据独立性较高；易扩展。

        3、数据库管理系统(DBMS)

定义：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。 是基础软件，是一个大型复杂的软件系统

用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据；数据定义功能；数据组织、存储和管理；数据操纵功能；数据库的事务管理和运行管理；数据库的建立和维护功能(实用程序)等。

        4、数据库系统(DBS)

构成：数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员 （DBA）。

 二、数据库系统的特点

        ①整体结构化

不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织

不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系

数据的存取方式灵活，最小存取单位是数据项

        ②数据的共享性高，冗余度低，易扩充

数据库系统从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用。

数据共享的好处：

减少数据冗余，节约存储空间

避免数据之间的不相容性与不一致性 应用程序易于扩充

        ③数据独立性高

物理独立性

指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。

当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。

逻辑独立性

指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相对独立的。

数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。

数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的

        数据模型：用来抽象、表现和处理现实世界中的数据和信息。

                概念模型：也称为信息模型，用户的观点对数据和信息建模。

                物理模型：最底层的抽象，描述数据在系统内部的存储方式和存取方式。

                逻辑模型：按计算机系统的观点对数据建模，包括网状模型、层次模型、关系模型、面对模型等。

                三要素：数据结构、数据操作、完整性约束条件      

三、基本概念

        (1) 实体（Entity）

                客观存在并可相互区别的事物称为实体。

                可以是具体的人、事、物或抽象的概念。

        (2) 属性（Attribute）

                实体所具有的某一特性称为属性。

                一个实体可以由若干个属性来刻画。  

        (3) 码（Key）

                唯一标识实体的属性集称为码。  

        (4) 域（Domain）

                属性的取值范围称为该属性的域。

        (5) 实体型（Entity Type）

                用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型

        (6) 实体集（Entity Set）

                同一类型实体的集合称为实体集

        (7) 联系（Relationship）  

                现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系。

 图形表示

        实体-联系方法（E-R方法）

                实体型：矩形表示

                属性：椭圆表示

                联系：菱形表示、在无向边旁标上联系的类型

例如：

        常见数据模型

                非关系模型分为：

                        层次模型(Hierarchical Model)：树形结构

                        网状模型(Network Model)：网状结构

                关系模型：

关系术语	一般表格的术语
关系名	表名
关系模式	表头（表格的描述）
关系	（一张）二维表
元组	记录或行
属性	列
属性名	列名
属性值	列值
分量	一条记录中的一个列值
非规范关系	表中有表（大表中嵌有小表）

                        关系的完整性约束条件 ：实体完整性 、参照完整性 、用户定义的完整性。

四、数据库系统的三级模式和二级映像

        “型” 和“值” 的概念

                型(Type) ：对某一类数据的结构和属性的说明

                值(Value) ：是型的一个具体赋值

例如

         学生记录型：   （学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）

         一个记录值：   （900201，李明，男，计算机，22，江苏）

        数据库系统的三级模式结构

 数据库的外模式 :

         面向具体的应用程序；定义在逻辑模式之上；独立于存储模式和存储设备；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；设计外模式时应充分考虑到应用的扩充性；

数据库模式:

        即全局逻辑结构是数据库的中心与关键；独立于数据库的其他层次；设计数据库模式结构时应首先确定数据库的逻辑模式；

数据库的内模式:

        依赖于它的全局逻辑结构；独立于数据库的用户视图，即外模式；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

        数据库系统的二级映像结构

二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换：外模式／模式映像；模式／内模式映像

        保证数据的逻辑独立性 当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变，保证了外模式的稳定性 应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

        保证数据的物理独立性 当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变 应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。