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【数据库原理与应用 - 第一章】数据库系统概述(完结)_数据库对现实世界有几层抽象

数据库对现实世界有几层抽象

目录

一、信息与数据

1、信息

2、数据

3、信息与数据的关系

4、数据处理

(1)数据管理

(2)数据加工

(3)数据传播

二、数据库(DB)

三、数据库管理系统(DBMS)

四、数据库系统(DBS)

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1、计算机硬件

2、软件系统

3、人员

五、数据管理技术的发展阶段

1、人工管理阶段

2、文件系统阶段

3、数据库系统阶段

六、数据库系统的内部体系结构

1、数据库三级模式结构

(1)外模式

(2)模式

(3)内模式

2、数据库两层映像技术

(1)外模式/模式映像

(2)模式/内模式映像

3、三级模式与两层映像的优点

七、数据库系统的外部体系结构

1、三层架构

2、结构类型

(1)单用户数据库系统

(2)主从式数据库系统

(3)分布式数据库系统

(4)客户/服务器结构的数据库系统C/S

(5)浏览器/服务器结构的数据库系统B/S

(6)C/S与B/S混合结构的数据库系统

(7)多层数据库系统

八、数据模型

1、信息的三个世界

2、数据模型及其分类

(1)概念数据模型

(2)逻辑数据模型

(3)物理数据模型(PDM)

九、主流关系数据库管理系统


一、信息与数据

1、信息

  • 信息就是新的、有用的的事实和知识,是人对客观世界的感知和理解,具有客观性、时效性、有用性、知识性,是客观世界的反映。

2、数据

  • 是用来记录或表识事物的特性和物理状态的一串物理符号,是表达和传递信息的工具。

3、信息与数据的关系

  • 信息是对客观世界的本质描述,开始于数据,数据是信息的载体,是承载信息的符号。
  • 信息滞后于数据。信息是加工处理后的有意义的数据。
  • 数据是客观的,信息是主观的。
  • 数据是结构化的描述形式,信息是半结构化或非结构化的描述形式。比如数据168元是结构化的描述形式,信息就是“太贵”这样的非结构化的描述形式。

4、数据处理

(1)数据管理

  • 组织保存数据
  • 查询统计数据
  • 数据维护(插入、删除、修改)

(2)数据加工

  • 变换、抽取、运算

(3)数据传播

  • 空间传播——数据通信
  • 时间传播——数据存储

二、数据库(DB)

1、定义:是长期存储在计算机内、有组织、可共享、统一管理的数据集合

2、数据库既放数据本身,还存放数据与数据之间的关系

3、数据库中数据特征

  • 整体性
  • 共享性

三、数据库管理系统(DBMS)

1、定义:是建立、管理、维护和控制数据库的计算机系统软件

2、主要功能

  • 数据定义功能——数据描述语言DDL
  • 数据库操纵功能——数据操纵语言DML
  • 数据组织、存储和管理功能
  • 数据库的运行管理与控制功能(核心内容)——数据控制语言DCL

包括:安全性控制、完整性控制、并发控制、备份与恢复

  • 数据库建立和维护功能
  • 数据通信

3、常见数据库管理系统:Access、SQL、FoxPro、MySQL……

四、数据库系统(DBS)

1、定义:基于数据库的计算机应用系统

组成包括:支持数据库系统的计算机软硬件环境、数据库文件、数据库管理系统、数据库应用程序、数据库管理员

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1、计算机硬件

2、软件系统

  • 操作系统(OS)——DMBS与硬件的接口
  • 数据库管理系统(DBMS)
  • 数据库程序设计主语言及编译系统
  • 数据库应用开发工具软件
  • 数据库应用系统
  • 数据库(DB)

3、人员

(1)人员包括:软件开发人员、软件使用人员、软件管理人员

(2)软件管理人员(DBA)

  • 确定数据库系统的需求与开发计划
  • 参与数据库系统的设计与创立
  • 对系统运行实行监控,负责系统的维护和数据恢复
  • 负责数据库性能改进和数据库的重组、重构

五、数据管理技术的发展阶段

1、人工管理阶段

  • 数据不保存在计算机中
  • 没有软件系统对数据统一管理
  • 数据和程序不具有独立性
  • 数据不共享

2、文件系统阶段

  • 数据可长期保存
  • 由软件(文件系统)对数据进行管理
  • 文件形式多样化
  • 数据的存取以记录为单位
  • 数据共享性差,冗余度大
  • 数据独立性差

3、数据库系统阶段

  • 数据结构化,是数据库系统与文件系统的根本区别,在描述数据时不仅要描述数据本身,还要描述数据之间的关系
  • 数据的共享度高,冗余度小,容易扩充
  • 数据独立性高
  • 统一的数据管理和控制功能
  • 数据的最小存取单位是数据项

  • 数据库系统阶段和文件系统阶段最主要差别——数据库系统采用一定的数据模型组织数据

六、数据库系统的内部体系结构

1、数据库三级模式结构

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(1)外模式

  • 又称用户模式、子模式,对应视图层数据抽象
  • 是对数据库部分数据的抽象
  • 是数据库用户的数据视图
  • 是用户与数据库系统之间的接口
  • 外模式可以有多个

(2)模式

  • 又称逻辑模式、概念模式、数据库模式,对应逻辑层数据抽象
  • 是对数据库全部数据的整体逻辑结构和特征的描述
  • 一个数据库系统只能有一个模式

(3)内模式

  • 又称存储模式、物理模式,对应物理层数据抽象
  • 是整个数据库的底层表示,和硬件特性密切相关
  • 是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述
  • 内模式是最接近于外部存储器一级的结构
  • 一个数据库系统只能有一个内模式

2、数据库两层映像技术

(1)外模式/模式映像

如果模式发生变化,DBA可以通过修改外模式/模式映像的方法使外模式不变,只要外模式不变,应用程序就不用修改,保证数据的逻辑独立性

(2)模式/内模式映像

如果内模式发生变化,DBA可以通过修改模式/内模式映像使模式不变,只要数据模式不变,应用程序不用修改,保证数据物理独立性

3、三级模式与两层映像的优点

  • 保证数据独立性。外模式和模式分开,通过外模式/模式映像保证了数据的逻辑独立性;模式与内模式分开,通过模式/内模式映像保证了数据的物理独立性,需要修改三级模式之间的两层映射
  • 方便用户使用,简化用户接口
  • 保证数据库安全性
  • 有利于数据的共享性

七、数据库系统的外部体系结构

1、三层架构

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2、结构类型

(1)单用户数据库系统

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  • 整个数据库系统都装在一台计算机上,由一个用户独占,不同计算机间不能共享数据。
  • 数据存储层、业务处理层、界面表示层的所有功能都在单台PC上

(2)主从式数据库系统

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  •  一台主机带多个用户终端的数据库系统。整个数据库系统存放在主机上,所有处理数据由主机完成,许多终端作为主机的输入输出设备,用户可以并发地访问主机的数据库
  • 数据存储层、业务处理层在主机上,界面表示层在各个终端上

(3)分布式数据库系统

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(4)客户/服务器结构的数据库系统C/S

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  • 第一层是客户机,俗称胖客户机,由功能一般的微机担任
  • 第二层是服务器,在网络中专门用于执行DBMS功能的计算机,由性能好的计算机担任
  • 数据存储层位于服务器上,业务处理层、界面表示层在客户机上
  • C/S结构优点:服务器负荷轻、网络通信量低、数据存取模式安全
  • C/S结构缺点:需要在每个客户端安装、运行及维护程序,应用软件安装困难、维护费用高

(5)浏览器/服务器结构的数据库系统B/S

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  • 所有的业务处理都在Web服务器和数据库服务器上实现
  • 客户机只安装浏览器软件,俗称瘦客户机,服务器端进行应用的安装和运行
  • B/S结构优点
  1. 开发环境与应用环境分离,便于系统的管理和升级
  2. 简化客户端,用户操作简便,可随时随地访问系统
  3. 降低用户的培训、安装、维护等成本
  4. 易于实现跨平台的应用
  • B/S结构缺点:服务器负荷重,安全性差

(6)C/S与B/S混合结构的数据库系统

(7)多层数据库系统

八、数据模型

1、信息的三个世界

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2、数据模型及其分类

(1)概念数据模型

  • 是对现实世界的第一层抽象
  • 按照用户的观点对数据建模
  • 主要用于数据库的设计
  • 是现实世界到机器世界的一个中间层次

(2)逻辑数据模型

  • 是对现实世界的第二层抽象
  • 按照计算机系统观点对数据建模
  • 数据模型组成要素:数据结构、数据操作、数据的完整性约束
  • 常见数据模型:层次数据模型、网状数据模型、关系数据模型、面向对象数据模型和对象关系模型

(3)物理数据模型(PDM)

九、主流关系数据库管理系统

  • Microsoft Access
  • Microsoft SQL Server
  • Oracle
  • MySQL
  • DB2
  • SQLite

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