数据库：笔记01绪论

基本概念

数据（Data)

描述事物的符号记录称为数据，并且可以数字化存入计算机。

数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

数据库（DataBase，DB）

存放数据的仓库

数据库数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点

数据库管理系统（DataBase Management System,D BMS）

介于用户和操作系统之间的数据管理软件，数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件。

功能：

数据定义（Data Definition Language）
数据操纵（Data Manipulation Language）
数据库的运行管理
数据库的建立和维护

数据库系统（DataBase System,DBS）

由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（ DataBase Adimistrator）和用户组成。

数据库在计算机系统中的地位

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数据库结构的特点

1.数据结构化

是数据库与文件系统的根本区别。

包含两方面：一是数据内部；二是数据之间。

2.数据的共享性高、冗余度低且易扩充

数据共享可以大大减少数据冗余，节省存储空间，减少存取时间，且可避免数据之间的不相容性和不一致性。

每个应用选用数据库的一个子集，只要重新选取不同子集或者加上一小部分数据，就可以满足新的应用要求，这就是易扩充性。

3.数据独立性高

物理独立性

指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。
逻辑独立性

用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。

4.数据由数据库管理系统统一管理和控制

数据的安全性(security)保护

保护数据以防止不合法的使用所造成的数据泄露和破坏。

措施：用户标识与鉴定，存取控制。
数据的完整性（integrity）检查

数据的正确性、有效性、相容性

措施：完整性约束条件定义和检查
并发控制（Concurrency）

对多用户的并发操作加以控制、协调，防止其互相干扰而得到错误的结果并使数据库完整性遭到破坏。

措施：封锁
数据库恢复

数据模型

数据模型（datamodel）也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。

数据模型就是现实世界的模拟。

数据模型是数据库系统的核心和基础。

分为概念数据模型和结构数据模型

概念数据模型

基本概念

实体（Entity）：客观存在并相互区别的事物。可以是具体的事物，也可以是抽象的概念或联系。
属性（Attribute）：实体所具有的某一特性。一个实体由若干个属性刻画。
码（key）：唯一标识实体的属性集。
域（Domain）：属性的取值范围，集合。
实体集：具有相同类型及相同属性的实体集合。
实体型：用实体名及其属性名集合抽象和刻画同类实体。eg(学生（学号，姓名，性别，出生年月，所在院系）就是一个实体型)

实体型（抽象）与实体集（枚举）

概念数据模型表示方法—实体－联系方法（E-R）

E-R模型要点

实体型：用矩形表示，框内写实体名。

属性：用椭圆形表示，用无向边与相应的实体连接。

联系：用菱形框表示，框内写上联系名，用无向边与相应的实体连接，标上联系的类型。如果联系有属性的话，也用无向边与相应的联系连接。

结构数据模型

逻辑模型和物理模型

结构数据模型组成三要素

数据结构

数据库的组成对象以及对象之间的联系

描述系统的静态特性，即组成数据库的对象类型
数据操作

描述系统的动态特性，即对数据库中对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及操作规则

一般有检索、更新（插入、删除、修改）操作

数据模型要定义操作含义、操作符号、操作规则，以及实现操作的语言
数据的约束条件

数据的约束条件是完整性规则的集合，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、有效、相容

数据库领域中主要的逻辑数据模型有：

层次模型（hierarchicalmodel）

网状模型（networkmodel)

关系模型（relationalmodel）

面向对象数据模型（objectorienteddatamodel）

对象关系数据模型(objectrelationaldatamodel)

半结构化数据模型(semistructuredatamodel)

层次模型

用树结构来表示E-R图中的实体与实体间的联系的模型。

优点：结构简单，易于实现

缺点：支持的联系种类太少

数据操纵不方便

网状模型

用图结构表示的E-R图中的对象，这种数据模型称为网状模型。

优点：表达的联系种类丰富

性能良好，存取效率高

缺点：结构复杂

语言复杂

关系模型

关系（Relation）：一张表

元组（Tuple）：表中的一行

属性（Attribute）：表中一列，取名

码（Key）：唯一确定一个元组的属性组

域（Domain）：属性的取值范围

分量（Component）：元组中一个属性值

关系模式(Relation Schema) 对关系的描述

关系名（属性1，… ，属性n），规范化

优点：建立在严格的数学基础、数据结构简单、存取路径透明。

缺点：效率

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数据库系统的结构

概念

在数据模型中有“型”（type）和“值”（value）的概念。型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值

模式（schema）：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。

模式是相对稳定的，而实例是相对变动的

三级结构模式

逻辑模式（Schema，模式）:

数据库中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。

属于中间层。

一个数据库只有一个。

逻辑模式DDL。

数据库的中心与关键，独立于其它层次，首先确定。
外模式（External Schema,子模式、用户模式）：

数据库用户（包括设计人员和最终）能够看到和使用局部数据的逻辑结构和特征的描述，与具体应用有关的数据的逻辑表示。

逻辑模式的子集。

安全性的手段。

子模式DDL。

面向具体的应用程序，注意扩充性。
内模式（Internal Schema，存储模式）：

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。

一个数据库只有一个。

内模式DDL。

一般由DBMS确定。

两级映像

外模式/逻辑模式映象（逻辑变换）：

定义外模式与逻辑模式之间的对应关系即逻辑模式与外模式间的变换，通常包含在外模式的描述之中。

确保数据与程序的逻辑独立性；

保证合法用户对授权数据的使用，屏蔽无关数据。
逻辑模式/内模式映象（物理变换）：

定义数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系即逻辑模式与内模式间的变换。

确保数据与程序的物理独立性；

保证模式描述的信息完全被存取；

又能获得高效空间利用和高速存取速度。

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数据库的组成

硬件

大内存，放得下OS，DBMS核心，系统缓冲区，用户工作区等

大容量、直接存取的外存设备 – 作数据备份的磁带
软件

OS，DBMS，高级语言编译系统及其与数据库的接口，应用开发工具，应用系统
数据

目标数据：数据本身

描述数据：对数据的说明信息
用户
- 最终用户（End User）
  
  通过应用系统的用户接口（菜单等）使用数据库
- 应用程序员（Application Programmer）
  
  基于外模式来编写应用程序
- 系统分析员（System Analyst）
  
  负责应用系统的需求分析和规范定义，确定系统的软硬件配置，参与数据库模式设计
- 数据库管理员（DB Adimistrator）
  
  负责数据库的全面管理和控制