等级考-数据库系统1003

第1章 数据库系统概述
2． 模式（又称逻辑模式或概念模式）
全局数据逻辑结构和特征的描述， 所有用户的公共数据视图。 3． 内模式（又称存储模式、物理模式） 数据物理结构和存储结构的描述，
数据在数据库内部的表示方式。
定义所有的文件的组织方式、 索引和聚簇，存取方 式和存取路径。 一个数据库中只有一个内模式和一个模式， 但可有多 个外模式。
第1章 数据库系统概述
关系数据模型完整性约束
1． 实体完整性约束 实体完整性约束：每个关系应有一个主键， 每个元组主键的值应是惟一的。 主键的值不能 为NULL。 例如学生选课关系中选课(学号， 课程号， 成 绩)中， “学号, 课程号”为主键， 则“学号” 和“课程号”两个属性都不能取空值。
第1章 数据库系统概述
(3)数据共享程度：无，数据冗余度极大 (4)数据独立性：无独立性， 以来于应用程序。 (5)数据的结构化：无 (6)数据控制能力：应用程序自己控制。
第1章 数据库系统概述
文件系统阶段
50年代后期到60年代中期。
硬件有了磁盘、 磁鼓等能直接存取的外设；
软件有了高级语言和操作系统（有专门负责管理
数据的文件系统）。
第1章 数据库系统概述
联系的属性---联系具有的描述性属性。 例如， 学生和课程存在选课的联系，
学生在课程上的成绩可作为选课联系的描述性 属性。 如图2.3所示。
第1章 数据库系统概述
实体 1学生联系源自描述性属性选课成绩
实体 2 (a)
课程 (b)
图2.3 实体间联系的属性 (a) 二元联系的描述性属性; (b) 实例
第1章 数据库系统概述
应用 A
应用 B
应用 C
应用 D
外模式 1
外模式 2
外模式 3
外模式/模式映象 模式 模式/内模式映象 内模式
数据库
图1.5 数据库系统的三级模式结构
第1章 数据库系统概述
4． 外模式/模式映象
外模式/模式映象定义了各外模式和模式
之间的对应关系 （在各自外模式的描述中定
义）。 当模式改变时， 由数据库管理员对各个外模 式/模式映象作相应的改变， 而外模式仍然保 持不变， 从而应用程序不必修改， 保证了数
第1章 数据库系统概述
关系（二维表）的性质:
① 属性值域的统一性： 即每一列中的分量是
同一类型的数据， 来自同一个域。
② 属性名的唯一性：不同的属性要给予不同 的属性名。 ③ 属性的顺序无关性： 即列的次序可以任意 交换。
第1章 数据库系统概述
④元组的唯一性：任意两个元组不能完全相同。
⑤元组的顺序无关性：行的次序可以任意交换。
第1章 数据库系统概述
根据应用的不同目的，模型分为两个层次:
1、概念模型（信息模型）---按用户的观点对
数据和信息建模， 主要用于数据库设计;
2、数据模型----按计算机系统的观点对数据建
模， 主要用于DBMS的实现。
第1章 数据库系统概述
数据模型
数据模型包含三部分： 数据结构：层次模型、网状模型、关系模型、对
联系集可以是多对多的、 一对多的、 多对一 的或一对一的。 为了将这些类型相互区别开来，
在联系集和所联系的实体集用1、M、N标注。
例如， 学生和课程实体集存在选课联系， 如图 2.5所示。
第1章 数据库系统概述
实体 1
m
联系 (a)
n
实体 2
学生
m
选课 (b)
n
课程
图2.5 实体间的多对多联系 (a) 多对多联系； (b) 实例
(3) 冗余度小。
（4）数据独立性高。 （5）易扩展。
第1章 数据库系统概述
2． 数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，
DBMS） 管理数据库的系统软件。 负责数据组织、操作、维护、控制与保护、服务 。
第1章 数据库系统概述
数据库管理系统的主要功能：
1）数据库定义功能
第1章 数据库系统概述
数据库管理系统的组成
为完成上述功能，数据库管理系统通常提供相应
的数据语言：
（1）数据定义子语言， （2）数据操纵子语言， （3）数据控制子语言。
第1章 数据库系统概述
3 数据库管理员
（Data Base Administrator, 简称为DBA）
负责全面管理和控制数据库系统正常运行的人
第1章 数据库系统概述
文件系统阶段管理数据的特点：
(1)数据管理者：文件系统，数据可长期保存。
(2)数据面向对象：某一应用程序。
(3)数据共享程度：共享程度低，数据冗余度大。 (4)数据独立性：独立性差， 数据的逻辑结构改 变必须修改应用程序。 (5)数据的结构化：记录内有结构，整体无结构
(6)数据控制能力：应用程序自己控制。
定义数据库的外模式、 模式和内模式， 定义两 级映射。
2）数据库操纵功能 实现对数据库中数据的基本操作， 即查找（或检 索）、 插入、修改和删除操作。
第1章 数据库系统概述
3）数据的安全性、 完整性定义与检查
4）数据库并发控制与故障恢复
5） 数据的服务
包括初始数据的载入、 数据拷贝、转储 ；
数据库的重组、性能检测与分析等功能。
第1章 数据库系统概述
4． 数据库系统（Data Base System， DBS） 具有管理和控制数据库功能的计算机系统。
它通常由5部分组成: 数据库、数据库管理系统、
应用系统、数据库管理员和用户、系统平台-硬
件与软件。
相互之间的关系如图1.1所示。
第1章 数据库系统概述
用户 应用程序 数据库操作 数据库操作 数据库管理员 用户
员， 承担着规划、设计、创建、 监控和维护 整个数据库结构的责任。 DBA是数据库系统中最重要的人员。
第1章 数据库系统概述
DBA的主要职责包括：
(1) 数据库设计：确定数据库中的内容和结构。 设计
概念模式、 内模式以及各个用户的外模式。
(2)数据库维护， 对数据库的安全性、完整性、并发 控制、系统恢复和数据转储， 进行实施和维护。 (3) 改善系统性能，提高效率：监控数据库的使用和 运行。 分析数据库系统的性能， 及时调整内部结 构，提高系统效率。
2． 参照完整性约束
是不同关系之间（或同一关系的不同元组间）
⑥ 分量的原子性： 即每一个元组分量都必须是
不可分的数据项。 ⑦元组个数的有限性：元组个数是有限的
第1章 数据库系统概述
关系模型的优点
1、概念单一，结构简单—实体和联系都用关系表示 2、对数据的操作（查、插、删、改）结果也是关系
3、存取路径对用户透明
4、数据独立性高、保密性好
5、简化数据库的开发工作
2.1.2 E―R图
E―R图中包括如下几个主要符号:
矩形: 表示实体集。
椭圆: 表示属性。 菱形: 表示联系集。 线段: 将属性连接到实体集或将实体集连接到联 系集。
E―R图中使用的各种构件如图2.4所示。
第1章 数据库系统概述
矩形: 实体集
椭圆: 属性
菱形: 联系集
线段: 连接
第1章 数据库系统概述
第1章 数据库系统概述
1.3 数据库系统内部结构体系
从数据库系统内部角度来看，数据库系统采用 三级模式结构：
外模式、 模式和内模式三级构成。
第1章 数据库系统概述
1． 外模式（又称子模式或用户模式）
用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和
特征的描述（用户的数据视图），
是与某一个应用有关的数据的逻辑表示。 用户对数据库的操作，只能与外模式发生联系， 按照外模式的结构存储操纵数据。
据的逻辑独立性。
第1章 数据库系统概述
5． 模式/内模式映象 模式/内模式现象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发生改变时， 由数据
库管理员对模式/内模式映象作相应的改变，
而使模式保持不变， 从而保证了数据的物理独 立性。
第1章 数据库系统概述
第2章 数据模型
2.1 实体联系模型 2.2 关系模型
个实体相联系， 而B中的一个实体可以同A中
任意数目的实体相联系， 如图2.2（c）所示。
(4) 多对多: A中的一个实体可以同B中任 意数目的实体相联系， B中的一个实体也可以 同A中任意数目的实体相联系， 如图2.2（d） 所示。
第1章 数据库系统概述
A
B
A
B
A
B
A
B
(a)
(b)
(c)
(d)
图2.2 二元联系集中映射的基数情况
数据库管理系统(DBMS) 操作系统
数据库
硬件：计算机、网络
图1.1 一个简化的数据库系统环境
第1章 数据库系统概述
1.2 数据库系统的发展
数据库技术是研究数据库的结构、 存储、 设计、 管理和使用的一门软件学科。
数据管理技术经历了三个发展阶段：
人工管理、 文件系统和数据库系统
第1章 数据库系统概述
人工管理阶段
20世纪50年代中期以前。
硬件：外部存储器只有纸带、 卡片、 磁带，
没有能直接存取的存储设备(如磁盘等)；
软件：只有汇编语言， 没有操作系统，
没有专门的管理数据的软件。
第1章 数据库系统概述
人工管理阶段数据管理的特点：
(1)数据管理者：应用程序，数据不保存。
(2)数据面向对象：某一应用程序。
第1章 数据库系统概述
2.1.1 基本概念
1． 实体（entity）：对现实世界中客观存在并可互 相区别的“事件”或“物体”的抽象。 实体：具体的人、 事、 物， 或抽象的概念或联系， 例如， 学校中的每个人， 一个系、 一门课， 学生 的一次选课。