一章数据库系统概述 79页

编号 姓名 出生日期 性别 文化程度 01001 蔡武 1947-10-1 男 本科 01002 张玉德 1952-12-1 男 大专 01003 朱平 1949-10-1 女 大专 01004 张辉春 1965-6-1 男 本科 02001 陈玉茜 1948-2-1 女 中专 02002 张一燕 1951-6-1 女 大专
这一转换经历了现实世界、信息世界和 计算机世界三个不同的世界。
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1.4.1 现实世界、信息世界和计算机世界
现实世界
现实世界中的事物由它的性质来表征。 例如：学校教学管理系统中，学院、系部、教师、
班级、学生、课程是主要构成元素。 现实世界中事物与事物之间并非孤立，而是存 在一定联系的。 例如：教师授课、学生选课，教师、学生、课程是 相互关联的。
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1.2.2 数据库管理系统
1、数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）
是位于用户与数据库之间的一个数据管理 软件。
即用户不能直接接触数据库，只能通过 DBMS来操作数据库。
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2．数据库管理系统的功能 (1)数据定义功能
编号 姓名 出生日期 性别 文化程度
编号
01002 张玉德 1952-12-1 男 大专
01001
01003 朱平 1949-10-1 女 专
01003
01004
(3) 存储在存储介质上的职 02001 02002
工数据库就是物理数据库。
姓名 岗位工资
编号 岗位工资 浮动工资 其他工资 扣款小计
01001 2100
500
200
10
01002 1100
500
200
20
01003 2000
500
200
30
01004 1400
500
200
40
02001 1200
500
200
50
02002 1320
500
200
60
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(2)在数据库中，需了解“文化程度”是 “大专”的职工基本情况（左）；需了解职 工的岗位工资情况（右）。把它们（查询结 果）看作是用户数据库，是概念数据库的一 个个子集。
模式： 表示了概念级数据库，体现了数据 库操作的接口层； 内模式：表示了物理级数据库，体现了数 据库操作的存储层； 外模式：表示了用户级数据库，体现了数 据库操作的用户层。
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应用1 应用2
应用3 应用4
应用5 应用6
外
外模式1
模
外模式2
式
/
模
式
模
映
式
模式
射
/
内
模
式
映
内模式
射
外模式3
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1.2.3 数据库系统
1．数据库系统的概念
数据库系统（DataBase System， 简称DBS）是指采用了数据库技术的计算 机应用系统。
实际上是一个集合体。
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数据库系统通常由四个部分组成：
(1) 数据库 (2) 数据库管理系统（核心组成部分） (3) 计算机硬件、软件（操作系统及各种 配套实用程序）环境 (4) 管理和使用数据库系统的人员，可以 分为四类：终端用户、应用程序员、系统分 析员、数据库管理员
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2、数据库系统的特点
⑴ 数据冗余度低、共享性高。 ⑵ 数据独立性高。
数据的独立性包括逻辑独立性和物理 独立性。(见下页)
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数据的逻辑独立性
指当数据的总体逻辑结构改变时， 数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序 是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以 应用程序不必修改，从而保证了数据与程 序间的逻辑独立性。
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1.4 数据模型
模型是对客观世界中复杂对象的抽象描述。 例如：航模、车模。
在数据库中用数据模型这个工具来描述现 实世界中数据的结构、性质之间的联系等。
数据模型分成两个不同的层次：概念模型 和实施模型（也称数据模型）
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计算机不能直接处理现实世界中的具体 事物，首先将现实世界的事物及联系抽象 成信息世界的概念模型;然后再抽象成计算 机世界的数据模型。
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(3)键 （主键） 唯一标识实体的属性或属性集称为键。
例如：学号可以作为学生实体的键，但学 生姓名可能有重名，因此不能作为学生实 体的键。
(4)域 属性的取值范围称为该属性的域。
例如：学号的域为10位整数，姓名的域为 字符串集合，性别的域为男和女。
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(5)实体型 若干个属性型组成的集合是一实体型。 例如：学生（学号，姓名，年龄，性别， 所在系）就是一个实体型。
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信息世界
信息世界是对现实世界中事物及事物之间 联系的抽象描述。 例如：一个教师用编号、姓名、性别、职称、学历
等来表征；一门课程用课程编号、课程名称、 学时、学分、课程性质等来表征。
计算机世界
计算机世界是将信息世界中的事物数据化 后存入计算机系统。
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1.4.2 概念模型
例如：一个学生，一门课，一辆汽车；也 可以是抽象的事件，如一堂课，一次比赛 等。
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(2)属性 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。
例如：一个学生实体有学号、姓名、年龄、 性别、班级等方面的属性。
属性有"型"和“值”之分，"型"即为属 性名，如姓名、年龄是属性的型；“值” 即为属性的具体内容。
如果对于实体集A中的每一个实体，实体 集B中有多个实体与之对应，反之，对于 实体集B中的每一个实体，实体集A中至多 只有一个实体与之对应，则称实体集A与 实体B有一对多联系，记为1:n。
例如：学校的一个系有多名教师，而一个教师 只属于一个系。
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主讲人 徐万万
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张迎新 主编
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第一章
数据库系统概述
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1.1 数据处理
数据处理技术的发展阶段

人工管理阶段

文件系统阶段

数据库系统阶段

分布式数据库系统

面向对象数据库系统
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1.2 数据库基本概念
1.2.1 数据库
数据库（Database，简称为DB）是长期 存储在计算机内、有组织的、可共享的、 统一管理的相关数据的集合。
用户级 数据库
概念级 数据库
物理级 数据库
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这里以职工管理数据库为例，进 一步说明三级模式和数据库的三种 层面，以此加深理解。 （见P6）
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(1)某单位建立职工管理数据库，包含职工 基本情况和工资情况，如表所示的两张二维 表，把它们看作是从物理数据库中抽象出来 的概念数据库。
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⑶ 有统一的数据控制功能。 数据的安全性（security）控制 数据的完整性(integrity)控制 并发（concurrency）控制 数据恢复（recovery）
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三个概念：
数据库、数据库管理系统、数据库系 统是三个不同的概念。
数据库强调的是数据，数据库 管理系统是管理数据库的工具软件， 数据库系统强调的则是一个整体系统。
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终端用户:（End User）
按照用户需求信息及获得信息方式的不同，可将
终端用户分为操作层、管理层和决策层，他们通 过应用系统的用户接口使用数据库。
应用程序员:（Application Programmer）
应用程序员根据数据库系统的功能需求，设计和
编写应用系统的程序模块，并参与对程序模块的 测试。
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2、两个实体间联系的类型
(1)一对一联系（1:1） 实体集A中的一个实体至多与实体集B中
的一个实体相对应，反之亦然，则称实体 集A与实体集B为一对一的联系，记作1:1。 例如：一个班级只有一个班长，一个班长只能 管理一个班级。
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(2)一对多联系（1:n）
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3、内模式 也称存储模式或物理模式。 它是数据物理结构和存储结构的描
述，是数据在存储介质上的保存方式。 例如：记录的存储方式是顺序存储、还是按
照B树结构存储；索引按照什么方式组织； 数据是否压缩存储，是否加密等。
一个数据库只有一个内模式！！！
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三个模式反映了数据库的三种不同层面
概念模型用于信息世界的建模，也称 信息模型。
它是按用户的观点，在概念上表示数据 库中存储什么事物以及事物之间的联系， 而不管事物和联系如何在数据库中存储。
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1、概念模型中的基本概念
(1)实体 客观存在并可相互区别的事物称为实体。 实体可以是具体的人、事、物，也可以 是抽象的概念或联系。
DBMS提供了数据描述语言(Data Description Language，DDL)来定义数据库的 结构、数据之间的联系等。
(2)数据操纵功能
DBMS提供了数据操纵语言(Data Manipulation Language，DML)来完成用户对 数据库提出的各种操作要求，实现数据的插入、 检索、删除、修改等任务。
系统分析员:系统分析员是数据库系统建设期的主要参 与人员，负责应用系统的需求分析和规范说明，
确定系统的基本功能，数据库结构和应用程序的
设计，以及软硬件的配置，并组织整个系统的开 发。
数据库管理员:（Dadabase Administrator ） 简称
DBA。全面负责建立、维护、管理和控制数据库
系统。 18.10.2019
例如：在原有的记录类型之间增加新的关系， 或在某些记录类型中增加新的数据项，均 可确保数据的逻辑独立性。
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数据的物理独立性
指当数据的存储结构改变时，数 据的逻辑结构不变，从而应用程序也不 必改变。
例如：改变存储设备和增加新的存储设备， 或改变数据的存储组织方式，均可确保 数据的物理独立性。
(6)实体集 同型实体的集合称为实体集。 例如：所有的学生、所有的课程等。
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(7)联系 现实世界中事物内部以及事物之间是有
联系的，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。
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(2)模式／内模式映射 模式／内模式映射是唯一的，它定义了
数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应 关系。
当数据库的存储结构改变了（例如：采 用了更先进的存储结构），由数据库管理 员对模式／内模式映射作相应改变，可以 使模式保持不变，从而保证了数据的物理 独立性。
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1.3 数据库系统的体系结构
根据美国标准化协会和标准计划 与需求委员会 (ANSI/SPARS) 提出的 建议，数据库系统的内部体系结构是三 级模式结构：
分别为模式、外模式和内模式。
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1、模式——一个数据库只有一个模式！！！
也称为概念模式。是数据库中全体数 据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的 公共数据视图，是建立数据库的依据。
蔡武
2100
张玉德 1100
朱平
2000
张辉春 1400
陈玉茜 1200
张一燕 1320
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4、模式间的映射 三级模式之间的联系是通过二级
映射来实现的。
实际的转换工作由数据库管理系 统来完成。
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(1)外模式／模式映射 定义了外模式与模式之间的对应关系。
当模式改变时，由数据库管理员对各个 外模式／模式的映射作相应改变，可以使 外模式保持不变，从而应用程序不必修改， 保证了数据的逻辑独立性。
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(3)数据库运行管理 DBMS可以完成对数据库的安全性控制、
完整性控制、多用户环境下的并发控制等。 (4)数据库维护功能
DBMS还可以对已经建立好的数据库进行 维护，比如数据字典的自动维护，数据库的备 份、恢复等。 (5)数据库通信功能
DBMS应提供网络环境的数据库通信功能。
定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构 （例如：数据记录由哪些数据项构成，数据 项的名字、类型、取值范围等），而且要定 义与数据有关的安全性、完整性要求，还定 义这些数据之间的联系。
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2、外模式 也称子模式或用户模式。
它是数据库用户（包括应用程序员 和最终用户）看见和使用的局部数据的逻 辑结构和特征的描述，是数据库用户的数 据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑 表示。