数据库原理（一）

1、基本概念

1.1数据（Data）

以上面的表格为例，数字：98110101；字符：张三 、男。

• 是数据库中存储的基本对象
• 是客体在计算机中的表示
• 定义为描述事物的符号记录

数据的种类包括：数字、文字、图形、图象、音频、视频、记录情况等

1.2数据库（Database,简称DB）

1.2.1定义

长期储存在计算机内、有组织的、 可共享的大量数据集合

1.2.2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
• 供各种用户共享、冗余度较小、易扩展
• 较高的数据独立性

1.2.3建立数据库的目的

• 收集并抽取一个应用所需要的大量数据，进行保存
• 供进一步加工处理、抽取有用信息
• 转换为有价值的知识

1.3数据库管理系统（DBMS）

是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件

1.3.1DBMS主要功能

• 数据组织：数据模式定义
• 数据操纵: 物理存取、转换、统计等
• 数据库运行管理与维护
• 数据库的控制和保护与故障恢复
• 数据交换
• 数据服务：提供各种功能函数
• 数据字典

1.3.2数据库管理员（DBA）

管理数据库规划、设计、维护和监控的人

1.4数据库系统（DBS）

1.4.1

•  是由数据库及其管理软件组成的系统
• 是存储介质、处理对象和管理系统的集合体

1.4.2DBS组成

• 数据库
• 软件（数据库管理系统等）
• 硬件
• 人员（DBA等）

简单可以看出DBS是包含DB和DBMS的

数据库系统若更细的划分还可包括：数据库 、 数据库管理系统 ➢、数据库管理员 ➢、业务应用系统 、硬件平台（计算机和网络）、软件平台（数据库开发工具、中间件、操作系统）

2、数据模型

2.1定义

是对现实世界数据特征的抽象，用来描述数据、组织数据和对数据进行操作。

举个例子：计算机不能直接处理现实世界中的具体事物，所以人们必须把具体事物转化成计算机能够处理的数据，也就是首先要数字化，把现实世界中具体的人、物、活动等用数据模型这个工具来抽象、表示和处理。通俗来讲，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

2.2数据模型组成三要素

• 数据结构 ：是所描述对象类型的集合 。与数据类型、内容、性质有关的对象 。与数据之间联系有关的对象（静态特征）
• 数据操作 ：检索、更新（包括插入、删除、修改）（动态特征）
• 数据的完整性约束条件 ：一组完整性规则的集合（完整性约束条件）

2.3概念模型

从用户的观点对数据进行建模 将现实世界抽象为信息世界

2.3.2信息世界中的基本概念

• 实体（Entity） （如，一个学生
• 属性（Attribute） （学生 的 学号、姓名、年龄专业）
• 码（Key） （ 学号 ）
• 实体型（Entity Type） （ 由实体名及属性名构成）
• 实体集（Entity Set） （全部学生集合）
• 联系（Relationship） （有 1:1、1:n 、 m:n）

2.3.3概念模型实例

实体-联系模型（E-R模型）

2.4逻辑模型

• 层次模型（Hierarchical Model）  数据结构：树
• 网状模型(Network Model )  数据结构：图
• 关系模型(Relational Model)  数据结构：表
• 面向对象模型(Object Oriented Model）  数据结构：对象

3、三级模式结构

3.1模式

模式是所有用户的公共数据视图

比如最上面的表格，学号、姓名、性别等共有部分是模式

• 是数据库全体数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）和 特征的描述
• 仅仅涉及数据“型”(type)的描述，不涉及具体的“值”(value)
• 模式是数据的结构描述，以及数据有关的安全性、完整性要求

3.1数据模型与模式的关系

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3.2三级模式定义

• 外模式(External Schema)：某一用户能够看到和处理的数据的结构描述
  • 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
  • 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
  • 外模式与应用的关系：一对多
• 模式(概念模式, Conceptual Schema)：从全局角度理解/管理的数据的结构描述（全局角度、关联约束、结构描述、本质联系）
  • 一个数据库只有一个模式
  • 模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层
• 内模式(Internal Schema)：存储在介质上的数据的结构描述，如存储路径、方式等
  • 是数据物理结构和存储方式的描述
  • 含有存储路径、存储方式、索引方式等
  • 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

3.3两级映像

• E-C映像(External-Conceptual Mapping)[外模式/模式映像]：便于用户观察和使用 将外模式映射为概念模式，从而支持实现数据概念视图向外部视图的转换
• C-I映像(Conceptual-Internal Mapping)[模式/内模式映象]：便于计算机存储和处理 将概念模式映射为内模式，从而支持实现数据概念视图向内部视图的转换

3.4数据独立性

3.4.1外模式／模式映象（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。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。

3.4.2模式／内模式映象（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。