数据库系统概述
- 概述
- 基本概念
- 数据
- 数据库
- 数据库管理系统
- 数据库系统
- 管理发展
- 『人工管理阶段』
- 『文件系统阶段』
- 『数据库系统阶段』
- 系统结构
- 结构分类
- 三级模式
- 两层映像与数据独立性
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概述
数据库系统原理课程是一门理论与实践相结合的课程，通过大数据技术、数据保护、关系模型、实体联系方法、数据定义与操作、属性联系方法等内容的学习，使学习者掌握数据管理的共性关键技术和方法，具备分析数据管理问题和解决数据管理问题的能力。而第一章主要讲的如下图所示：
基本概念
数据是程序的操作对象，⽤于描述客观事物。
数据库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
数据库系统是指在计算机中引入数据库技术之后的系统，包括数据库、数据库管理系统及相 关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户
数据
数据（Data）是描述事物的记录符号，是指用物理符号记录下来的，可以鉴别的信息。
特点：
- 可以输⼊到计算机。
- 可以被计算机程序处理。
新概念:
- 数据元素：组成数据的基本单位。
- 数据项：⼀个数据元素由若⼲数据项组成。
- 数据对象：性质相同的数据元素的集合。
数据库
数据库（Database，DB）即存储数据的仓库，严格意义上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（不必要的多次重复的数据不必多次存储）、较高的数据独立性，系统易于扩展，并可以被多个用户分享。
存储的数据三个基本特点：
- 永久存储
- 有组织
- 可共享
数据库管理系统
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。
功能：
- 数据定义功能
- 数据操纵功能
- 数据库的运行管理功能
- 数据库的建立和维护功能
- 数据组织、存储和管理功能
- 其他功能(网络通讯和接口)
DBMS主要功能：数据库的定义功能（DBMS提供DDL定义数据库的三级模式、两级映像等）、数据库的操纵功能（DBMS提供DML实现对数据的操作，基本的数据操作有检索和更新两类）、数据库的保护功能、数据库的维护功能、数据字典。
数据库系统
数据库系统是指在计算机中引入数据库技术之后的系统，包括数据库、数据库管理系统及相 关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户
图示如下：
管理发展
『人工管理阶段』
- 数据不保存
- 应用程序管理数据
- 数据面向应用程序
『文件系统阶段』
- 长期保存
- 只能文件级共享, 不能实现数据普通共享,
- 数据冗余大
『数据库系统阶段』
-
数据集成（主要目的）
-
数据共享性高
-
数据冗余小
-
数据一致性
-
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。
-
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。
-
减少应用程序开发与维护的工作量
-
系统结构
结构分类
从数据库应用的用户（如程序员）的视角来看，有 2 种结构：
客户/服务器（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。
图示如下：
浏览器/服务器结构（Browser/Server，BS），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。
三层：表示层、处理层（中间层）、数据层
图示如下：
从数据库管理员（DBA）的视角来看，有 2 种结构：
集中式结构、分布式结构、并行结构图示如下：
三级模式
-
模式（Schema）: 逻辑模式、概念模式
- 也叫概念模式或逻辑模式;
- 是数据库全体数据的逻辑结构和特征的描述, 是所有用户的公共数据视图。
-
外模式（External Schema）:子模式、用户模式
- 用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。
- 外模式由若干个记录类型组成。
-
内模式（Internal Schema）: 存储模式
- 是数据库在物理存储方面的描述。
表格如下：
| 名称 | 别称 | 视图类型 |
|---|---|---|
| 模式 | 概念模式、逻辑模式 | 概念视图 |
| 外模式 | 子模式、用户模式 | 数据视图，即用户视图 |
| 内模式 | 存储模式 | 内部视图或存储视图 |
图表如下：
两层映像与数据独立性
特点：
- 概念模式独立于数据库其它模式的描述, 是数据库的核心和关键
- 内部存储依赖于概念模式, 独立于外部模式和具体存储设备
- 外模式面向具体应用, 基于全局逻辑结构, 独立于内模式和存储设备
- 应用依赖于外模式, 与数据库模式和存储结构独立
俩层映像：
- 外模式/模式映像
- 存在于外模式和逻辑模式之间，用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性。
- 逻辑模式/内模式映像
- 存在于逻辑模式和内模式之间，用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性。
独立性：
- 数据独立性：
- 是指应用程序与数据库的数据结构之间相互独立，在修改数据结构时，尽可能不修改应用程序。分为逻辑数据独立性和物理数据独立性。
- 逻辑数据独立性：
- 如果数据库的逻辑模式要修改，那么只要对外模式/逻辑模式映像作相应的修改，可以使外模式和应用程序尽可能保持不变。这样就认为数据库达到了逻辑数据独立性。
- 物理数据独立性：
- 如果数据库的内模式要修改，即数据库的物理结构有所变化，那么只要对逻辑模式/内模式映像作相应的修改，可以使逻辑模式尽可能保持不变。也就是对内模式的修改尽量不影响逻辑模式，当然对外模式和应用程序的影响更小，这样就认为数据库达到了物理数据独立性。
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