1.1数据库系统概述
1.四大基本概念
（1）数据–Data
数据(Data)是数据库中存储的基本对象
① 数据的定义
描述事物的符号记录
② 数据的种类
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
③ 数据的特点
数据与其语义是不可分的
④ 数据举例
数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。
例如 93是一个数据
语义1：学生某门课的成绩
语义2：某人的体重
语义3：计算机系2003级学生人数
语义4：请同学给出。。。
学生档案中的学生记录
（李明，男，197205，江苏南京市，计算机系，1990）
语义：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、
入学时间
解释：李明是个大学生，1972年5月出生，江苏南京市人，1990年考入计算机系
（2）数据库–Database
① 数据库的定义
数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。
② 数据库的基本特征
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–DataBase Management System
① 什么是DBMS?
DBMS是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
② DBMS的用途
科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
③ DBMS的主要功能
数据定义功能
提供数据定义语言(DDL)
定义数据库中的数据对象
数据组织、存储和管理
分类组织、存储和管理各种数据
确定组织数据的文件结构和存取方式
实现数据之间的联系
提供多种存取方法提高存取效率
数据操纵功能
提供数据操纵语言(DML)
实现对数据库的基本操作 (查询、插入、删除和修改)
数据库的事务管理和运行管理
数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理和控制
保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用
发生故障后的系统恢复
数据库的建立和维护功能(实用程序)
数据库初始数据装载转换
数据库转储
介质故障恢复
数据库的重组织
性能监视分析等
其它功能
DBMS与网络中其它软件系统的通信
两个DBMS系统的数据转换
异构数据库之间的互访和互操作
（4）数据库系统–Database System
① 什么是数据库系统（Database System，简称DBS）
在计算机系统中引入数据库后的系统构成
② 数据库系统的构成
数据库 Database
数据库管理系统（及其开发工具）Database Management System
应用系统
数据库管理员 Database Administrator
2.数据管理技术的产生和发展
（1） 什么是数据管理
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护
数据处理的中心问题
（2） 数据管理技术的发展过程
人工管理阶段(20世纪40年代中–50年代中)
文件系统阶段(20世纪50年代末–60年代中)
数据库系统阶段(20世纪60年代末–现在)
数据库系统的特点
❶ 数据结构化
整体数据的结构化是数据库的主要特征之一
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
数据库中实现的是数据的真正结构化
数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释
数据可以变长
数据的最小存取单位是数据项
❷ 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
使系统易于扩充
❸ 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互独立的。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
❹ 数据由DBMS统一管理和控制
DBMS提供的数据控制功能
(1)·数据的安全性（Security）保护·
保护数据，以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏。
(2)数据的完整性（Integrity）检查
将数据控制在有效的范围内，或保证数据之间满足一定的关系。
(3)并发（Concurrency）控制
对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果。
(4)数据库恢复（Recovery）
将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。
❺ 应用程序与数据的对应关系(数据库系统)
1.2数据模型
1.数据模型的概念
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。
通俗地讲数据模型就是现实世界的模拟。
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，数据模型是数据库系统的核心和基础
数据模型应满足三方面要求：
能比较真实地模拟现实世界
容易为人所理解
便于在计算机上实现
2.两大类数据模型
数据模型分为两类（分属两个不同的层次）
(1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。
(2) 逻辑模型和物理模型
逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。
物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。
客观对象的抽象过程—两步抽象
现实世界中的客观对象抽象为概念模型；
把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
信息世界中的基本概念
(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
数据模型的组成要素
(1)数据结构
数据结构是所研究的对象类型的集合。这些对象是数据库的组成成分，数据结构指对象和对象间联系的表达和实现，是对系统静态特征的描述，包括两个方面：
（1）数据本身：类型、内容、性质。例如关系模型中的域、属性、关系等。
（2）数据之间的联系：数据之间是如何相互关联的，例如关系模型中的主码、外码联系等。
(2)数据操作
数据操作
对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作，及有关的操作规则
数据操作的类型
查询
更新(包括插入、删除、修改)
(3)数据的完整性约束条件
数据的完整性约束条件是一组完整性规则的集合，规定数据库状态及状态变化所应满足的条件，以保证数据的正确性、有效性和相容性。
完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则
关系模型
关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式
1970年美国IBM公司San Jose研究室的研究员E.F.Codd首次提出了数据库系统的关系模型
计算机厂商新推出的数据库管理系统几乎都支持关系模型
（1）数据结构
在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。
几个名词解释：
关系（Relation）
一个关系对应通常说的一张表
元组（Tuple）
表中的一行即为一个元组
属性（Attribute）
表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名
主码（Key）
表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。
域（Domain）
属性的取值范围。
分量
元组中的一个属性值。
关系模式
对关系的描述
关系名（属性1，属性2，…，属性n）
学生（学号，姓名，年龄，性别，系，年级）
1.3数据库系统的结构
① 模式（Schema）
模式（也称逻辑模式）
数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的需求
一个数据库只有一个模式，可以把模式看成唯一的数据库，实例就是数据库里面的多个表
模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
与数据的物理存储细节和硬件环境无关
与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关
模式的定义:
数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）
数据之间的联系
数据有关的安全性、完整性要求
② 外模式（External Schema）
外模式（也称子模式或用户模式）
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
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，可以看成把数据库的部分数据，运用在不同的应用程序上，在UI界面上显示
一个数据库只有一个模式，可以把模式看成唯一的数据库，实例就是数据库里面的多个表
外模式的地位：介于模式与应用之间
模式与外模式的关系：一对多
外模式通常是模式的子集;
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;
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;
外模式与应用的关系：一对多
同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用;
但一个应用程序只能使用一个外模式;可以看成把数据库的部分数据，运用在不同的应用程序上，在UI界面上显示
外模式的用途
保证数据库安全性的一个有力措施；
每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据；
③ 内模式（Internal Schema）
内模式（也称存储模式）
是数据物理结构和存储方式的描述
是数据在数据库内部的表示方式:
记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，
按hash方法存储）
索引的组织方式
数据是否压缩存储
数据是否加密
数据存储记录结构的规定
一个数据库只有一个内模式
发表回复