数据库第一章

一、
1 数据
2 数据库：长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。

特点：较小的冗余度、较高的数据独立性、易扩展性、用户共享。

3 数据库管理系统（DBMS）
是一个系统软件，位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。

功能：数据定义、数据组织存储和管理、数据操作、数据库的事务管理和运行管理、数据库的建立和维护
4 数据库系统（DBS）
包括：数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员。

二、
数据管理发展的三个阶段：
人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。

其中数据库系统阶段具有高度的物理独立性和一定的逻辑独立性。

数据库系统实现整体数据的结构化是数据库系统和文件系统的本质区别。

数据库系统的特点：
数据结构化、数据的共享性高、冗余度低、易扩充、数据独立性高、数据由DBMS统一管理和控制。

数据的独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性，数据的物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立，数据的逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，也就是说数据的逻辑结构变了，但是用户程序可以不变。

数据的独立性是由DBMS的二级映像功能实现。

三、数据模型
1 数据模型是用来描述数据、组织数据和对数据进行操作的，是现实世界的模拟。

现有的数据库系统均是基于某种数据模型的，数据模型是数据库系统的核心和基础。

2 两类数据模型：
第一类：概念模型：按用户的观点对数据和信息建模，主要用于数据库设计。

第二类：逻辑模型和物理模型
逻辑模型：按照计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。

包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象的模型。

物理模型：描述系统内部的表示方式和存取方法，是面向计算机系统的。

物理模型的具体实现是DBMS的任务，用户不用考虑。

现实世界中对客观对象的抽象过程：
(1)将现实世界抽象为信息世界（概念模型）
(2)将信息世界转换为机器世界（DBMS支持的数据模型）
3 数据模型的3个组成要素：
数据结构、数据操作、完整性约束
数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系，是刻画一个数据模型性质最重要的方面。

数据结构通常包括：层次结构、网状结构、关系结构。

数据结构是对系统静态特性的描述，数据操作是对其动态特性的描述。

4 概念模型
概念模型中的主要概念：实体、属性、码、域、实体型（实体名+属性）、实体集、联系。

两个实体型之间的联系：1:n, n:1, n:m。

多个实体型之间的联系
单个实体型内部的联系（注意表示方法）
概念模型的表示方法：实体-联系模型（ER图）
概念模型的作用：用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。

5 关系模型
关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式。

每个关系的数据结构是一张规范的二维表。

关系模型中的术语：
元组、属性、码、域、分量、关系模式
其中关系模式的表示：关系名（属性1，属性2，……）
在关系模型中，实体以及实体之间的联系是用关系表示，也即在二维表中呈现。

关系模型要求关系必须是规范化，每一个分量必须是一个不可分的数据项。

四、数据库系统结构
1 数据库系统模式
模式是数据库中的全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。

2 数据库系统的三级模式结构
外模式、模式、内模式
外模式：用户模型，是数据库用户可以看到和使用的局部数据的逻辑结构的特征的描述，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。

一个数据库可以有多个外模式，同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。

模式：一个数据库只有一个模式
内模式:物理结构和存储模式方式的描述，一个数据库只有一个内模式是数据在数据库内部的表示方式。

3 数据库的二级映像
为了能够在系统内部实现这三个抽象层次的联系和转换。

两级映像保证了数据库系统中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

外模式/模式映像：
模式描述全局的逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。

模式：外模式=1：n，对于每一个外模式，数据库都有一个外模式/模式映像。

（如何通过外模式/模式保持数据的逻辑独立性？）
当模式改变的时候，DBA可以对模式/外模式映像做改变，保证外模式不变，应用程序是依据外模式编写的，从而应用程序不变，保证了数据的逻辑独立性。

模式/内模式映像
数据库中只有一个模式，也只有一个外模式，因而模式/内模式映像是唯一的，定义了数据全局逻辑结构和存储结构之间的关系。

（如何通过模式/内模式保持数据的物理独立性？）
数据库的存储结构改变时，DBA对模式/内模式做改变，从而保持模式不变，应用程序也不必改变，保证了数据和程序的物理独立性。

4 数据与程序的物理独立性和逻辑独立性：
数据库系统中的DBMS为三级模式结构提供了两层映像机制：外模式/模式映像和模式/内模式映像。

这两层映像机制保证了数据库系统中数据的逻辑独立性和物理独立性。

外模式/模式映像定义了数据库中不同用户的外模式与数据库逻辑模式之间的对应关系。

当数据库模式发生变化时，例如关系数据库系统中增加新的关系、改变关系的属性数据类型等，可以调整外模式/模式间的映像关系，保证面向用户的各个外模式不变。

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，保证了数据与应用程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

模式/内模式映像定义了数据库中数据全局逻辑结构与这些数据在系统中的物理存储组织结构之间的对应关系。

当数据库中数据物理存储结构改变时，即内模式发生变化，例如定义和选用了另一种存储结构，可以调整模式/内模式映像关系，保持数据库模式不变，从而使数据库系统的外模式和各个应用程序不必随之改变。

这样就保证了数据库中数据与应用程序间的物理独立性，简称数据的物理独立性。

5 为什么数据库系统具有数据与程序的独立性？
有了数据库，应用程序对数据的访问是要通过DBMS进行的，程序不能直接操作数据本身。

而且DBMS提供了两层映像机制：外模式/模式映像和模式/内模式映像。

这两层映像机制保证了数据库系统中数据的逻辑独立性和物理独立性。

五、关系数据库的特点：
1）数据集中控制，在文件管理方法中，文件是分散的，每个用户或每种处理都有各自的文件，这些文件之间一般是没有联系的，因此，不能按照统一的方法来控制、维护和管理。

而数据库则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、维护和管理有关数据。

2）数据独立，数据库中的数据独立于应用程序，包括数据的物理独立性和逻辑独立性，给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提供了方便，提高了数据库应用系统的稳定性。

3）数据共享，数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与库中的一部分数据发生联系；用户数据可以重叠，用户可以同时存取数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。

4）减少数据冗余，数据库中的数据不是面向应用，而是面向系统。

数据统一定义、组织和存储，集中管理，避免了不必要的数据冗余，也提高了数据的一致性。

5）数据结构化，整个数据库按一定的结构形式构成，数据在记录内部和记录类型之间相互关联，用户可通过不同的路径存取数据。

6）统一的数据保护功能，在多用户共享数据资源的情况下，对用户使用数据有严格的检查，对数据库规定密码或存取权限，拒绝非法用户进入数据库，以确保数据的安全性、一致性和并发控制。

六、数据库系统的组成
数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员。