数据库系统三级模式
三级数据库技术
数据库的三级模式由外模式、模式、内模式构成。
数据库管理系统在这三种模式之间提供了两层映像。
外模式是用户可见的部分数据的存在模式；模式可以等价为全体数据的逻辑结构，且用户不可见，是三级模式的中间部分；内模式对应数据库的物理结构和存储方式。
当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式的映像作相应的改变，但是外模式可以不变。
应用程序是依据数据库的外模式编写的，从而应用程序可以不必修改，因此，外模式/模式映像保证了数据与程序的逻辑独立性。
模式/内模式映像提供了物理独立性。
三级加锁协议也称为三级封锁协议，它保证正确的调度事务的并发操作，是事务对数据库对象加锁、解锁必须遵守的一种原则数据库的转储机制一般有完全转储、差量转储和增量转储三种。
完全转储是指对整个数据库中的数据全部重新备份，效率低，时间长；差量转储是指基于上一次完全转储基点之后变化转储，是对上一次转储之后对所有文件中修改或删除的记录的转储，效率高，时间短；增量转储是对数据库中凡是有记录变化的文件的整个文件进行复制，效率介于两种转储方式之间数据仓库是为了构建新的分析处理环境而出现的一种数据存储和组织技术，基本特征包括：数据是面向主题的、集成的、非易失的看，随时间不断变化的数据集合，用来支持管理员的决策。
关系模式描述关系的静态结构，它是静态的、稳定的关系是动态、随用户对数据库的操作而变化的数据库系统设计的六个阶段：需求分析概念和意义：描述：对待开发的系统要做什么，完成什么功能的全面描述主要任务：分析清楚当前系统的业务流程，包括系统的体系结构，各职称部门完成的主要任务，各职称部门之间的关系及其交流的信息存在的问题：分析清楚系统存在的问题，包括需要解决的问题具体工作：通过对需求的调查、了解、观看和分析，采用已经证实的技术方法和工具，对原始材料进行加工整理，得到有关目标系统需要实现的功能以及其相互关系等一系列活动的集合。
目标：以使用者和开发人员都容易理解的文档形式提供一个关于目标系统所完成的全部功能以及性能等需求的完整描述，以保证目标系统后续阶段，如设计、编码、测试等阶段工作的顺利完成，为最终开发出一个满意度高的系统打下基础最终结果：以模型图的形式展示，如：DFD图、IDEF0图基本要求：需求描述要准确、清楚、一致、不存在任何不完全、含混或者二义性的描述需求获取的困难：软件功能复杂、需求的可变性、软件产品的不可见性需求获取的方法面谈问卷调查实地观察查阅资料需求分析的过程：标识问题建立需求模型描述需求（产出需求文档）需求确认需求分析的方法：DFD需求建模方法：也被称为过程建模和功能建模方法，核心是数据流，，从应用系统的数据流着手，以图形方式刻画和表示一个具体业务系统中的数据处理过程和数据流基本元素：规则：父图中描述过的数据流必须要在相应的子图中出现一个处理至少有一个输入流和一个输出流一个存储必定有流入的数据流和流出的数据流一个数据流至少有一端是处理框模型图中表达和描述的信息是全面的、完整的、正确的和一致的IDEF0方法IDEF0侧重描述系统功能需求，被称为功能建模方法左箭头：数据的输入右箭头：输出的结果上箭头：约束的机制下箭头：完成活动所需要的资源数据库结构设计概念结构设计概念设计的依据：需求分析阶段的文档概念设计的步骤：明确建模目标-定义实体集-定义联系-建立信息模型-确定实体属性-对信息模型进行集成与优化数据建模方法：ER模型：功能建模方法实体或实例：客观存在并且可以相互区分的事物（可以是具体的人或物，如：张三、一辆汽车等，也可以是抽象的概念，如：学生的一次选课，一场演出）实体集：实体的集合属性：实体的性质和特征域：属性的取值范围如：属性性别的域为：男、女码：实体集中能唯一标识每一个实例的属性或属性组如：实体集学生的码为学号或身份证联系：描述实体之间的关系一对一（1:1）一对多（1：n）多对多（m:n）IDEF1X建模方法：侧重分析、抽象和概括应用领域中的数据需求被称为数据建模方法建模元素：实体集联系实体集：在IDEF1x中，每一个实体集定义有一个唯一的名字和编码，名字和编码之间用斜杠/ 写在矩形框的上方，编码应该是正整数独立标识符实体集或独立实体集：一个实体集的每个实例都能被唯一的标识而不决定于他与其他实体集的联系从属标识符实体集或从属实体集：实体集的一个实例的唯一依赖于该实体集于其他实体集的联系联系：子实体集一侧有圆圈，联系名备注在直线旁标定型联系：儿子实体的实例都是由它与父亲实体的联系而确定，父亲实体的主关键字是儿子实体主关键字的一部分实直线表示非标定型联系：儿子实体的实例能够被唯一标识而无需依赖其与实体的联系，父亲实体的主关键字不是儿子实体的主关键字虚直线表示分类联系：一个实体实例是由一个一般实体实例及一个分类实体实例构成的一个一般实体实例是若干具体实例（分类实体）的类分类实体与一般实体具有相同的标识符不同分类实体除具有一般实体特征外，各自还可能具有不同的属性特征一圆圈带两横线：完全分类联系，一圆圈带一横线：非完全分类联系非确定联系：逻辑结构设计数据库逻辑设计的依据：信息模型和数据库概念设计说明书数据库逻辑设计的任务：把数据库概念设计的结果（ER图）转换为数据库管理系统支持的数据模型（常见的为关系模型）逻辑设计是面向机器世界的将ER图转换为关系模型：标识ER模型中的联系-》依次转换为与每个联系相关联的实体集及联系1.实体集转换为关系：实体集对应于一个关系关系名：与实体集相同属性：实体集的所有属性主码：实体集的主码2.联系转换为关系模式：1:1 将1:1联系转换为一个独立的关系将1:1联系与某一端实体集所对应的关系合并1：n 一种方法是将联系转换为一个独立的关系，其关系的属性由与该联系相关的各实体集的码以及联系本身的属性组成，而该关系的码为n端实体集的码另一种的方法是在n端实体集中增加新属性，新属性由联系对应的1端实体集的码和联系自身的属性构成，新增属性后原关系的码不变M:n 与该联系相连的各实体集的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性，新关系的码为两个相连实体码的组合（该码为多属性构成的组合码）1:1:1 转换成的三个关系中，在一个关系模式中加入另外两个关系模式的码和联系的属性1:1：n 将n端添加另外两端的主键和联系的属性1：m:n 联系类型需转换为关系模式，属性为m端和n端的实体类型的键加上联系的属性，码为m端和n端的实体键组合M:n:p 联系类型转换为关系模式，属性为三端实体类型的键加上联系的属性，码为三端实体键的组合物理结构设计数据库应用系统功能设计与实施功能设计：总体设计、概要设计、详细设计事务设计：事务概要设计、事务详细设计DBAS概要设计功能角度DBAS四个层次：表示层、业务逻辑层、数据访问层、数据持久层表示层概要设计：人机界面设计业务逻辑层概要设计：梳理DBAS的各项业务活动业务逻辑层：：数据持久层DBAS详细设计表示层详细设计：原型迭代法业务逻辑层：对概要设计的细化通过UML类图、活动图、协作图描述DBAS对用户业务的详细实现逻辑设计内部处理流程和算法、具体数据结构、对外详细接口等数据安全设计安全性保护、完整性保护、并发控制、数据库的备份和恢复、数据加密传输数据的安全性保护方式：用户身份鉴别、权限控制、视图机制复制数据库的方法有：1、使用复制数据库向导在服务器之间复制或移动数据库2、还原数据库备份，若要复制整个数据库，可以使用BACKUP和RESTORE Transact-SQL语句触发器是用户定义在关系表上的一类由时间驱动的特殊过程。
数据库的三级模式、二级映射的优缺点
数据库的三级模式和二级映射的优缺点电商1002邓超摘要：为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式。
为保证数据数据库系统中有较高的逻辑独立性和物理独立性，数据库管理系统在在这三个模式之间提供了两层映像，即：外模式/模式映像、模式/内模式映像。
关键词：数据库三级模式二级映像1978年美国国家标准协会(American National Standard Institute，ANSI)的数据库管理系统研究小组提出了标准化的建议（另说：数据库系统的三级模式结构最早是在1971年由DBTG给出，1975年列入美国ANSI/X 3/SPARC标准）将数据库结构分3级：面向用户或应用程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级、面向系统程序员的物理级。
用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。
所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户“眼中”的反映，很显然，不同层次(级别)用户所“看到”的数据库是不相同的。
1模式．模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。
它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，此种描述是一种抽象的描述，它不涉及具体的硬件环境与平台，也与具体的软件环境无关，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。
它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。
2．外模式外模式又称子模式，对应于用户级。
它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。
数据库三级模式
数据库三级模式人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，它包括外模式、模式和内模式，有效地组织、管理数据，提高了数据库的逻辑独立性和物理独立性。
用户级对应外模式，概念级对应模式，物理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的视图。
所谓视图，就是指观察、认识和理解数据的范围、角度和方法，是数据库在用户“眼中"的反映，很显然，不同层次（级别）用户所“看到”的数据库是不相同的。
1、模式模式又称概念模式或逻辑模式，对应于概念级。
它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。
它是由数据库管理系统提供的数据模式描述语言(Data Description Language，DDL)来描述、定义的，体现、反映了数据库系统的整体观。
2、外模式外模式又称子模式或用户模式，对应于用户级。
它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。
用户可以通过外模式描述语言来描述、定义对应于用户的数据记录(外模式)，也可以利用数据操纵语言(DataManipulation Language，DML)对这些数据记录进行。
外模式反映了数据库的用户观。
3、内模式内模式又称存储模式，对应于物理级，它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式和物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。
内模式由内模式描述语言来描述、定义，它是数据库的存储观。
在一个数据库系统中，只有唯一的数据库，因而作为定义、描述数据库存储结构的内模式和定义、描述数据库逻辑结构的模式，也是唯一的，但建立在数据库系统之上的应用则是非常广泛、多样的，所以对应的外模式不是唯一的，也不可能是唯一的。
数据库简答题
第一章3、简述数据库系统的三级模式和两级映像的含义.答：从数据库管理系统的角度看，数据库系统的结构通常分为三级模式的总体结构，在这种模式下，形成了二级映像,实现了数据的独立性。
其中三级模式结构指的是外模式、模式和内模式，二级映像指的是外模式/模式映像、模式/内模式映像。
模式也称逻辑模式和概念模式，是数据库中全体数据逻辑结构和特征的描述，描述现实世界中的实体及其性质与联系,是所有用户的公共数据视图；外模式也称子模式或用户模式,它是用以描述用户看到或使用的数据的局部逻辑结构和特性的，用户根据外模式用数据操作语句或应用程序去操作数据库中的数据；内模式也称存储模式,是整个数据库的最底层表示，它是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。
对于外模式/模式映像,当模式改变时，相应的外模式/模式映像作相应的改变，以使外模式保持不变,而应用程序是依据数据的外模式来编写的，外模式不变,应用程序就没必要修改，这保证了数据与程序的逻辑独立性。
对于模式/内模式映像，当数据库的存储结构变了，模式/内模式映像会作相应的改变，以使模式保持不变，而模式不变，与模式没有直接联系的应用程序也不会改变，这保证了数据与程序的物理独立性。
5、数据库管理系统的主要功能有哪些？答：⑴、数据定义功能;⑵、数据操纵功能；⑶、数据组织、存取功能；⑷、数据库运行管理功能；⑸、数据库建立与维护功能第五章1、解释下列术语的含义:函数依赖、平凡函数依赖、非平凡函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递函数依赖、1NF、2NF、3NF、BCNF、多值依赖、4NF、最小函数依赖、函数依赖保持性、无损连接性。
①、函数依赖：设R（U)是属性集U上的一个关系模式，X、Y是U的子集。
若对于R（U）上的任意一个可能的关系r，如果r中不存在两个元组，它们在X上的属性值相同,而在Y上的属性值不同，则称“X函数决定Y"或“Y函数依赖X",记作X→Y。
数据库系统结构
CODASYL（Conference On Data System Language，美 国数据系统语言协商会）提出模式、外模式、存储模式三级 模式的概念。三级模式之间有两级映象。
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数据库的三级模式体系
应用A
应用B
应用C
应用D
应用E
外模式1
外模式2
外模式3
外模式/模式映象
模式 内模式
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三、数据库的二级映像功能
外模式/模式映象： 定义某一个外模式和模式之间的对应关系，映象
定义通常包含在各外模式中。当模式改变时，修改此 映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不 变，称为逻辑独立性。
模式/内模式映象： 定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
存储结构改变时，修改此映象，使模式保持不变，从 而应用程序可以保持不变，称为物理独立性。
数据存储及存储架构。
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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，是数据用户的数据视图，是与某一应用程 序有关的数据的逻辑表示。
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（3）内模式：也叫存储模式或物理模式，它定义了数据库 中全部数据的物理结构、存储方法和存取策略等。
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数据抽象—视图层(概念层)
视图层：最高层次的抽象，但只描述整个数 据库的某个部分。尽管在逻辑层使用了比较简单 的结构，但由于数据库的规模巨大，所以仍存在 一定程度的复杂性。
数据库系统的最终用户并不需要关心所有的 信息，而只需要访问数据库的一部分。视图抽象 层的定义正是为了使用户与系统的交互更简单。 系统可以为同一数据库提供多个视图，而视图又 保证了数据的安全性。
数据库的体系结构
数据库的体系结构1。
三级模式结构数据库的体系结构分为三级：外部级、概念级和内部级（图5。
1)，这个结构称为数据库的体系结构，有时亦称为三级模式结构或数据抽象的三个级别。
虽然现在DBMS的产品多种多样,在不同的操作系统下工作，但大多数系统在总的体系结构上都具有三级结构的特征。
从某个角度看到的数据特性，称为数据视图(Data View)。
外部级最接近用户，是单个用户所能看到的数据特性,单个用户使用的数据视图的描述称为外模式。
概念级涉及到所有用户的数据定义,也就是全局性的数据视图，全局数据视图的描述称概念模式.内部级最接近于物理存储设备,涉及到物理数据存储的结构，物理存储数据视图的描述称为内模式。
图5。
1 三级模式结构数据库的三级模式结构是对数据的三个抽象级别。
它把数据的具体组织留给DBMS去做，用户只要抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统的负担.三级结构之间往往差别很大，为了实现这三个抽象级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供两个层次的映象(Mapping）：外模式／模式映象，模式／内模式映象.这里的模式是概念模式的简称。
数据库的三级模式结构,即数据库系统的体系结构如图5。
2所示.图5.2 数据库系统的体系结构2.三级结构和两级映象(1）概念模式概念模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
它由若干个概念记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性安全性等要求。
数据按外模式的描述提供给用户,按内模式的描述存储在磁盘中,而概念模式提供了连接这两级的相对稳定的中间点，并使得两级中任何一级的改变都不受另一级的牵制。
概念模式必须不涉及到存储结构、访问技术等细节，只有这样，概念模式才能达到物理数据独立性.概念模式简称为模式。
（2)外模式外模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。
外模式由若干个外部记录类型组成。
用户使用数据操纵语言(DML）语句对数据库进行操作,实际上是对外模式的外部记录进行操作.有了外模式后，程序员不必关心概念模式，只与外模式发生联系，按照外模式的结构存储和操纵数据.（3)内模式内模式是数据库在物理存储方面的描述,定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节.（4)模式／内模式映象模式／内模式映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。
数据库原理及应用
09002
09002 09004
005
001 002
99
97 98
113
学生信息（主）
选课成绩（从）
参照完整性
学号 姓名 学号 课程号 成绩
09001 张三 09002 李四 09003 王五
值
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参照完整性规则(续)
例3〕： 学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄，班长）
“班长”属性值可以取两类值：
（1）空值，表示该学生所在班级尚未选出班长
（2）非空值，该值必须是本关系中某个元组的
学号值
112
参照完整性规则
• 根据参照完整性规则，应该对数据库的修改加以限制， 这些限制包括
*插入约束：禁止在从表中插入包含主表中不存 在的关键字的数据行 *删除约束：禁止删除在从表中有对应记录的 主表记录 *更新约束：禁止更新导致从表中的相应值孤 立的主表中的外部关键字值
S3
S3
S3
堆存储方式
学号升序存储方式 按年龄升序存储方式
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二、 数据库的二级映象功能与数据独立性 导入：三级模式是对数据库中数据的三个抽象级别，两 级映象是在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转 换。
外模式/模式 模式/内模式 外模式
广东同学粤语 福建同学闽南语 西藏同学藏语 粤语翻译 闽南语翻译 藏语翻译
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关系定义
举例：D1 =姓合={李明，刘涛} D２ =性别集合={男，女} D３=专业集合={计算机专业，数学专业，法律专业}
例如上面给出的三个域Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3的笛卡儿积为： D1×D２×D３=
简述数据库系统的三级模式和两级映像的含义
数据库系统的三级模式和两级映像是数据库管理系统中非常重要的概念，它们对于理解数据库系统的内部结构和运行机制起着至关重要的作用。
在本文中，我将深入探讨三级模式和两级映像的含义，以帮助你更好地理解这一主题。
1. 三级模式的概念在数据库系统中，三级模式是指外模式、概念模式和内模式三个层次的结构。
这三个层次分别对应着不同的用户视角和数据库内部结构。
- 外模式：外模式也称为用户模式，它是用户与数据库系统交互的接口。
每个具体的用户或应用程序都可以定义自己的外模式，这样就能够根据特定的需要来访问数据库中的数据和信息。
外模式定义了用户能够看到和操作的数据的逻辑结构和组织方式。
- 概念模式：概念模式是数据库系统的全局逻辑结构和组织方式的描述，它定义了数据库中存储的数据的总体视图和关系。
概念模式可以看作是数据库系统的总体逻辑模型，它独立于具体的应用程序，为所有用户提供了统一的数据视图。
- 内模式：内模式也称为存储模式，是数据库的物理结构的描述，包括了数据的存储方式、索引方式、数据的存储位置等。
内模式定义了数据在存储介质上的实际组织方式，它对用户是透明的，用户无法直接访问内模式的数据。
2. 两级映像的含义两级映像是指外模式/概念模式之间的映像和概念模式/内模式之间的映像，它们是实现数据库系统三级模式的关键。
- 外模式/概念模式映像：外模式和概念模式之间的映像是指外模式中的数据对象和操作映射到概念模式中的数据对象和操作的过程。
外模式定义了用户的视图，而概念模式定义了全局的数据视图，两者之间的映像使得用户能够按照自己的需要来访问数据库中的数据。
- 概念模式/内模式映像：概念模式和内模式之间的映像是指数据库的逻辑结构和物理结构之间的映射。
概念模式定义了数据库的全局逻辑结构，而内模式定义了数据库的物理结构，两者之间的映像使得数据库的逻辑结构和物理结构相互独立，用户可以对数据库进行逻辑操作而不需要关心其物理实现方式。
3. 个人观点和总结在我看来，数据库系统的三级模式和两级映像是数据库管理系统中非常重要的概念。
数据库技术三级考试知识点总结
数据库技术三级考试知识点总结一、数据库基础。
1. 数据库系统概述。
- 数据库（DB）、数据库管理系统（DBMS）和数据库系统（DBS）的概念。
数据库是长期存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合；DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据；数据库系统是由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员（DBA）等组成的人机系统。
- 数据库系统的特点，如数据结构化（整体结构化，数据不再针对某一应用，而是面向全组织）、数据的共享性高、冗余度低且易扩充、数据独立性高（包括物理独立性和逻辑独立性）等。
2. 数据模型。
- 概念模型：用于信息世界的建模，是现实世界到机器世界的一个中间层次。
常用的概念模型是实体 - 联系模型（E - R模型），其中包括实体（客观存在并可相互区别的事物）、属性（实体所具有的某一特性）和联系（实体之间的联系有一对一、一对多和多对多等类型）。
- 数据模型的组成要素：数据结构（描述数据库的组成对象以及对象之间的联系）、数据操作（对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则）和数据的完整性约束条件（一组完整性规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效和相容）。
- 常见的逻辑数据模型：- 层次模型：用树形结构表示实体及其之间的联系，有且只有一个根结点，根结点以外的其他结点有且只有一个父结点。
- 网状模型：用网状结构表示实体及其之间的联系，允许一个以上的结点无双亲，一个结点可以有多于一个的双亲。
- 关系模型：以二维表的形式组织数据，关系模型中的数据结构是关系（二维表），关系操作包括查询（选择、投影、连接等）和更新（插入、删除、修改）操作，关系的完整性约束包括实体完整性（主关键字不能取空值）、参照完整性（外键要么取空值，要么取对应主键的值）和用户定义的完整性。
3. 数据库系统结构。
数据库系统概论第三四精品PPT课件
模式/内模式映像：存在于模式和内模式之间，用于保持模式与内模式 之间的对应。当数据库的内模式发生改变时，只需 要对模式/内模式映象进行修改，而使概念模式保持 不变，使得数据库具有物理数据独立性。该映象同 样是由数据库管理系统DBMS实现。
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第三节、数据库系统的体系结构
一、数据库系统的三级模式结构：
③. 内模式(internal schema)： 又称存储模式，是数据物理存储方面的描述，是数据在数据库内部
的表示方式。 包括所有的内部记录类型 、索引、文件的组织方式以及数据控制等。
比内模式更接近物理存储的是操作系统，如从磁盘上读数据等。 但内模式不涉及物理记录，也不涉及硬件设备，比如，对硬盘的读写
● 有了模式/内模式映像，当内模式改变时，比如存储设备或存储方
式有所改变，只要对模式/内模式映像做相应的改变，使模式保持不变， 则应用程序不受影响，从而保证了数据与程序之间的物理独立性，即数 据的物理独立性。
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第三节、数据库系统的体系结构
二、数据库系统的两级映像(mapping)功能：
2. 外模式/概念模式映像：
● 位于外部级和概念级之间，来定义外模式和概念模式间数据的对应性，
可能是多对一的关系。一旦概念模式做了修改，为保证外模式不变，对 外模式/概念模式也做相应修改，对用户程序影响很小，这样就达到了数 据的逻辑独立性。
● 通过该映像把描述局部逻辑结构的外模式与描述全局逻辑结构的
模式联系起来。
数据库系统的三级模式
数据库系统的三级模式
⼀.数据库系统的三级模式结构
模式
⼜称逻辑模式，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。
⼀个数据库只有⼀个模式。
外模式
⼜称⼦模式或⽤户模式，⽤户可见的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是模式的逻辑⼦集。
内模式
它是数据物理结构和存储模式的描述，是数据在数据库内部的组织⽅式。
存储模式，⼀个数据库只有⼀个内模式。
⼆.数据库的⼆级映像与数据独⽴性
1）外模式/模式，模式发⽣改变，修改模式/外模式的映像，可以使外模式保持不变。
程序是依据数据的外模式编写，从⽽使应⽤程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独⽴性，简称数据的逻辑独⽴性。
2）模式/内模式映像
数据库中只有⼀个模式，也只有⼀个内模式，所以模式/内模式的映像是唯⼀的。
当内模式发⽣改变，即数据的存储结构改变，修改模式/内模式映像，可以使模式不变，应⽤程序也不必改变，保证了数据的物理独⽴性。
关系数据库的三级模式
关系数据库的三级模式一、概述关系数据库是一种基于关系模型的数据库管理系统，其核心是关系模式（Schema），也称为数据模型。
关系模式分为三级，分别是外模式、概念模式和内模式。
三级模式的设计和组织能够提高数据库管理系统的灵活性、可扩展性和安全性。
二、外模式外模式（External Schema）又称用户模式，是针对不同用户或用户组设计的数据库视图，它是用户与数据库之间的接口。
外模式定义了用户对数据的逻辑组织方式，包括数据的结构和访问方式。
通过外模式，用户可以按照自己的需求定义和使用数据，而不需要了解数据库的具体实现细节。
外模式的设计取决于用户的需求和角色。
例如，一个销售人员可能只需要访问订单和客户信息，而不需要了解产品库存和供应商信息。
因此，外模式可以根据不同的用户角色和权限来划分，确保用户只能访问其具备权限的数据。
外模式的设计需要考虑数据的易用性和可理解性。
合理的命名、简洁的界面和易于理解的数据结构都是外模式设计的重要考虑因素。
三、概念模式概念模式（Conceptual Schema）是数据库的全局逻辑视图，它定义了数据库中所有数据的逻辑结构和关系。
概念模式是独立于具体应用的，它对数据库的整体结构进行描述，包括实体、关系、属性和约束等。
概念模式的设计需要考虑数据的一致性和完整性。
在设计概念模式时，需要进行实体和关系的分析，确定实体之间的联系和属性之间的依赖关系。
同时，还需要定义适当的约束条件，如主键、外键、唯一性约束等，以保证数据的一致性和完整性。
概念模式的设计还需要考虑数据库的性能和扩展性。
例如，可以通过合理地划分表和建立索引来提高查询效率；可以使用视图和触发器等技术来实现数据的自动更新和一致性维护。
四、内模式内模式（Internal Schema）是数据库的内部存储结构和物理表示，它定义了数据在存储介质上的组织方式和存取方法。
内模式是最接近数据库实际存储方式的一层，它描述了数据在磁盘或其他存储介质上的存储方式和存储结构。
数据库系统原理知识点
数据库系统原理知识点1. 数据库系统的概念数据库系统是指在计算机上存储和管理大量数据的软件系统。
它由数据库管理系统（DBMS）、数据库和应用程序组成。
数据库系统具有数据独立性、数据共享性、数据安全性和数据一致性等特点。
2. 数据库系统的架构数据库系统的架构包括三层：外模式、概念模式和内模式。
外模式是用户与数据库系统交互的界面，概念模式是数据库的全局逻辑结构，内模式是数据库的物理存储结构。
3. 数据库的数据模型数据模型是描述数据的结构、性质、关系和约束的概念工具。
常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
其中，关系模型是最为常用和广泛应用的数据模型。
4. 关系模型的基本概念关系模型使用关系来表示数据，并通过关系代数和关系演算来进行数据操作和查询。
关系由表格（即关系实例）表示，表格的每一行代表一个元组，每一列代表一个属性。
关系模式是关系的描述，包括属性名和属性类型。
5. 数据库的三级模式数据库的三级模式包括外模式、概念模式和内模式。
外模式是用户的视图，概念模式是全局逻辑结构，内模式是物理存储结构。
通过三级模式的划分，可以实现数据的独立性和数据共享性。
6. 数据库的完整性约束完整性约束是用于保证数据的正确性和一致性的规则。
包括实体完整性约束、参照完整性约束、用户定义完整性约束等。
实体完整性约束保证实体的主键不为空，参照完整性约束保证外键的参照一致性。
7. 数据库的事务管理事务是数据库操作的基本单位，具有原子性、一致性、隔离性和持久性等特性。
事务管理包括事务的提交和回滚操作，通过事务管理可以保证数据的一致性和可靠性。
8. 数据库的并发控制并发控制是用于处理多个事务并发执行时可能出现的问题，如丢失更新、脏读、不可重复读和幻读等。
常见的并发控制技术包括锁机制、并发控制算法和多版本并发控制等。
9. 数据库的查询优化查询优化是数据库系统中的重要问题，通过选择最优执行计划和优化查询语句的方式来提高查询性能。
数据库三级体系结构
一个数据库只有一个内模式，在内模式中定义了数 据项、记录、键、索引和存取路径等所有数据的物理组织 以及优化性能、响应时间和存储空间需求等信息，还规定 了记录的位置、块的大小和溢出区等。数据是否加密、压 缩存储等内容也可在内模式中加以说明。
在一个数据库系统中，只有唯一的数据库， 因而作为定义 、描述数据库存储结构的内模式和定义、描述数据库逻辑结构 的模式，也是唯一的，但建立在数据库系统之上的应用则是非 常广泛、多样的，所以对应的外模式不是唯一的，也不可能是 唯一的。
数据库三级体系结构
数据库的结构分为三级：面向用户和应用程序员的用 户级、面向建立和维护数据库人员的概念级、面向系统程 序员的物理级。用户级对应外模式，概念级对应模式，物 理级对应内模式，使不同级别的用户对数据库形成不同的 视图。
数据库的三级模式概念模式来自 内模式 外模式概念模式
概念模式(Conceptual Schema)简称模式，又称数据库模式、 逻辑模式。它由数据库设计者综合所有用户的数据，按照 统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据 的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视 图(全局视图)。
外模式/概念模式映像
外模式/概念模式定义了各个外模式与概念模式之间的映 像关系。
对应于同一个概念模式可以有多个外模式，对于每一个外 模式，数据库系统都有一个外模式/概念模式映像，它定 义了该外模式与概念模式之间的对应关系。
概念模式/内模式映像
概念模式/内模式映像定义了数据库全局逻辑结构与存储 结构之间的对应关系。
两级映像
数据库的三级模式是数据库在三个级别 (层次)上的抽象，使用 户能够逻辑地、抽象地处理数据而不必关心数据在计算机中的 物理表示和存储。
数据库系统的三级结构之间往往差别很大，为了实现这3个抽象 级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供了两个层次的映 像(Mapping)：外模式/概念模式映像、概念模式/内模式映像。 所谓映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换 的。
数据库系统的三级关系
数据库系统的三级关系嘿，朋友！你知道啥是数据库系统的三级关系不？不知道？没关系，我来给你好好说道说道。
咱先来说说这数据库啊，就好比是一个超级大的仓库。
这仓库里放着各种各样的数据，就像各种宝贝一样。
而这三级关系呢，就是把这些宝贝整理得井井有条的规则。
第一级，那就是外模式。
这就像是仓库的一个个小窗口，每个窗口展示的东西都不一样。
比如说，一个窗口专门展示水果，另一个窗口专门展示蔬菜。
这外模式就是根据不同的用户需求，把数据以特定的形式展现出来。
就像你去逛商场，不同的店铺卖着不同的东西，满足你的不同需求，是不是很方便？再来说说第二级，概念模式。
这就像是仓库的整体规划图。
它不管你从哪个小窗口看，都能清楚地知道整个仓库的布局和结构。
它把所有的数据都统一管理起来，让数据之间有了明确的关系。
好比仓库里的货物分类摆放，水果在这边，蔬菜在那边，清清楚楚，明明白白。
最后是第三级，内模式。
这就像是仓库的内部构造，比如货架怎么搭，通道怎么留。
它决定了数据在计算机里具体是怎么存储和管理的。
想象一下，如果仓库的内部构造不合理，找东西是不是会很麻烦？这内模式要是没弄好，数据处理起来也会变得乱糟糟的。
你看，这三级关系就像是一个团队，各自有着重要的职责。
外模式满足用户的个性需求，概念模式掌控全局，内模式保证数据的高效存储。
它们相互配合，才能让数据库系统正常运转。
要是没有这三级关系，那数据库不就乱套了？就像一个没有规矩的仓库，东西随便放，找的时候能把人急死！所以说，这三级关系可重要了，就像大楼的基石，支撑着整个数据库系统。
咱在实际应用中，要是能把这三级关系搞清楚，用好了，那处理数据的时候就能得心应手，效率高高。
要不然，数据混乱不堪，工作也得跟着一团糟。
总之，数据库系统的三级关系可是个大学问，得好好琢磨，好好利用，才能让咱们在数据的海洋里畅游无阻！。
三级模式和两级映像
三级模式和两级映像数据库采⽤三级模式结构，这是数据库管理系统内部的系统结构。
数据库有“型”和”值“的概念，”型“是指对某⼀数据的结构和属性的说明，”值“是型的⼀个具体赋值。
数据库系统设计员可以在视图层、逻辑层和物理层对数据进⾏抽象，通过外模式、概念模式和内模式来描述不同层次上的数据特性。
数据按外模式的描述提供给⽤户，按内模式的描述存储在磁盘上，⽽概念模式提供了连接这两级模式的相对稳定的中间层，并使得两级中的任意⼀级的改变都不受另⼀级影响。
1. 概念模式概念模式也称模式，它是数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，由若⼲个概念记录类型组成，只涉及型的描述，不涉及具体的值。
概念模式反映的是数据库的结构及其联系，所以是相对稳定的；⽽实例 (概念模式的⼀个具体值称为模式的⼀个实例) 反映的是数据库某⼀时刻的状态，所以是相对变动的。
描述概念模式的数据定义语⾔称为“模式DDL（Schema Data Defintion Language）”2. 外模式外模式也称⽤户模式或⼦模式，是⽤户与数据库系统的接⼝，是⽤户⽤到的那部分数据的描述。
由若⼲个外部记录类型组成。
⽤户使⽤数据库操纵语⾔对数据库进⾏操作，实际上是对外模式的外部记录进⾏操作。
描述外模式的数据定义语⾔称为“外模式DDL”。
(有了外模式后，程序员不必关⼼概念模式，只与外模式发⽣联系，按外模式的结构存储和操纵数据。
)3. 内模式内模式也称存储模式，是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，定义所有的内部记录类型、索引和⽂件的组织⽅式，以及数据控制⽅⾯的细节。
注意，内部记录并不涉及物理记录，也不涉及设备的约束。
它⽐内模式更接近于物理存储和访问的那些软件机制，是操作系统的⼀部分 (即⽂件系统)。
描述内模式的数据定义语⾔称为“内模式DDL”。
数据的存储结构也各不相同，但体系结构基本上都具有相同的特征，采⽤“三级模式和两级映像”。
数据库系统在三级模式之间提供了两级映像：模式/内模式映像、外模式/模式映像。
软件设计师第三章数据库系统重点总结
第三章数据库系统数据库系统和操作系统一样，高级考试系统架构师和系统分析师也是重点章节。
重要的是这一章在软件设计师下午考试五道大题中，其中一道。
所以要给予足够的重视，没有数据库基础的朋友，要多花一些时间在这一章上。
一、三级模式-两层映射1、重点。
三级模式：内模式、模式（概念模式）和外模式。
三级模式分别对应数据库的文件、表和视图。
两层映射：模式-内模式映射、外模式-模式映射。
2、理解。
物理数据库在计算机上以文件的形式表现。
内模式和物理层次数据库直接关联，管理如何存储一系列数据，将数据存储在物理数据库文件中。
概念模式对应数据库中的表，把数据库分成若干张表，表之间有关联。
外模式对应数据库中视图，对数据控制有更灵活处置方式。
以下为历年真题试题9(2016年上半年试题51)数据的物理独立性和逻辑独立性分别是通过修改（51）来完成的。
D．模式与内模式之间的映像、外模式与模式之间的映像试题分析物理独立性是指的内模式发生变化，只需要调整模式与内模式之间的映像，而不用修改应用程序。
逻辑独立性是指的模式发生变化，只需要调整外模式与模式之间的映像，而不用修改应用程序。
试题13(2015年下半年试题51)数据库系统通常采用三级模式结构：外模式、模式和内模式。
这三级模式分别对应数据库的__(51)__。
B．视图、基本表和存储文件试题分析数据库三级模式的图为：其中外模式对应视图，概念模式对应基本表，内模式对应存储文件。
试题30(2013年上半年试题54)在数据库系统中，视图是一个（）D．虚拟表，查询时可以从一个或者多个基本表或视图中导出试题分析计算机数据库中的视图是一个虚拟表，其内容由查询定义。
同真实的表一样，视图包含一系列带有名称的列和行数据。
但是，视图并不在数据库中以存储的数据值集形式存在。
行和列数据来自由定义视图的查询所引用的表，并且在引用视图时动态生成。
试题答案（54） D二、数据库设计过程1、重点。
数据库设计过程有4个阶段，阶段依次为：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。
数据库的三级模式
数据库的三级模式
数据库系统中的三级模型是指数据库管理系统中的三级架构模型，包括：
第一级模型，又称为"数据库管理系统（DBMS）级"。
这是最底层的模型，用来管理数据库中的数据存储和检索。
它提供了基本的数据管理功能，如数据存储、检索、更新和删除。
第二级模型，又称为"数据库管理系统（DBMS）用户级"。
这一级模型是在第一级模型的基础上建立的，它提供了高层的数据管理功能，如数据定义、数据操作和数据控制。
这一级模型主要面向数据库管理员和数据库程序员。
第三级模型，又称为"应用程序级"。
这一级模型是在第二级模型的基础上建立的，它提供了应用程序和用户使用数据库的接口。
这一级模型主要面向最终用户，提供用户友好的界面来管理和操作数据库。
这三级模型是相互独立的，在不同的级别上完成不同的功能，并且可以独立改变。
数据库中的三级模式结构
数据库中的三级模式结构模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描写叙述。
⼜称概念模式或概念视图。
视图可理解为⼀组记录的值，⽤户或程序猿看到和使⽤的数据库的内容。
模式处于三级结构的中间层。
它是整个数据库实际存储的抽象表⽰，也是对现实世界的⼀个抽象，是现实世界某应⽤环境（企业或单位）的全部信息内容集合的表⽰，也是全部个别⽤户视图综合起来的结果，所以⼜称⽤户共同视图。
所谓模式是指⽤数据描写叙述语⾔精确定义的数据模型。
数据模式的三个层次：外部层、概念层和内部层。
构成数据库系统的三级模式结构，⽆论数据库管理系统的功能怎样变化、操作系统的平台怎样不同、数据模型怎样不同等，数据库系统的三级模式结构的特征基本上保持不变。
外模式⼜称⽤户模式, 在传统的数据库系统中定义为⼦模式。
⼦模式是概念模式的⼦集。
外模式按⽤户视图定义数据，也能够从概念模式中导出。
概念模式⼜称逻辑模式, 是现实世界和数据存储之间的扭带。
概念模式是为了实现数据库数据的共享进⾏数据库设计之后，得到的全局性数据逻辑关系的抽象和描写叙述，它独⽴于数据的物理存储结构，是全部⽤户的共同的逻辑数据视图。
内模式⼜称物理模式，⽤以描写叙述数据在数据库中的存储和存取⽅式。
DBMS 提供内模式描写叙述语⾔（内模式 DDL）来定义内模式。
在数据库系统中，外模式可有多个，⽽概念模式、内模式仅仅能各有⼀个。
内模式是整个数据库实际存储的表⽰，⽽概念模式是整个数据库实际存储的抽象表⽰.外模式是概念模式的某⼀部分的抽象表⽰。
全部的这些模式都必须在使⽤数据库之前进⾏定义。
数据库管理系统提供模式描写叙述语⾔ DDL。
⽤以严格地描写叙述⼀个数据库中全部实体的定义。
经编译之后存储在数据库中。
外模式是与每⼀个详细的应⽤程序和它使⽤的⾼级编程语⾔相关联的。
内模式与数据的物理存储(操作系统)和硬件有关。
概念模式是独⽴于详细应⽤和物理环境的。
是数据库中全体数据的逻辑表⽰。
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例如：学生记录定义为（学号、姓名、性别、系别、年龄）
5 外模式
外模式（External Schema）也称为子模式（Subschema）、用户模式（User Schema）或外视图，是用户观念下局部数据结构的逻辑描述，常把外视图称为用户 数据视图。
外模式通常是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。
6 内模式
内模式也称为存储模式（Storage Schema）、物理模式（Physical Schema）或 内视图，是数据物理结构和存储方式的底层描述，是数据在数据库内部的表示形式。
7 三级模式小结
在数据库系统中，外模式可有多个，而概念模式、内模式只能各有一个。 内模式是整个数据库实际存储的表示，而概念模式是整个数据库实际存储的抽象表 示，外模式是概念模式的某一部分的抽象表示。
数据库系统三级模式
Database System Three Level Mode
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知识点内容概要
模式 外模式 内模式
3 数据库系统的三级模式结构
应用程序
应用程序
外模式1
应用程序
应用程序
应用程序
外模式2
外模式3
模式 内模式
外模式/模式映像 模式/内模式映像
数据库
4 模式
模式（Schema）也称为逻辑模式（Logical Schema）是对数据库全局逻辑结构 的描述，是所有用户的公共数据视图即全局视图，又称概念模式或概念视图。
8 拓展练习
请简述模式、外模式和内模式的区别。