数据库三级体系结构(课堂PPT)

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。
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数据库的三级模式
概念模式 内模式 外模式
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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)。
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用户应用程序根据外模式进行数据操作，通 过外模式/概念模式映射，定义和建立某个外模式 与模式间的对应关系，将外模式与模式联系起来， 当模式放生改变时，只要改变其映射，就可以使外 模式保持不变，对应的应用程序也可以保持不变； 另一方面，通过模式/内模式映射，定义建立数据 的逻辑结构(模式)与存储结构(内模式)间的对应关 系，当数据的存储结构发生变化使，只需要改变模 式/内模式映射，就能保持模式不变，因此应用程 序也可以保持不变。
概念模式是数据库中全体数据的逻辑描述， 而不是数据库本身，它是装配数据的一个 结构框架。
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• 它是由数据库管理系统(DBMS)提供的数据模 式描述语言(Data Description Language，DDL) 来描述、定义的，体现、反应了数据库系统 (DBS)的整体观。
• 定义概念模式时不仅要定义数据的逻辑结 构(例如数据记录由哪些字段构成，字段的名 称、类型、取值范围等)，还要定义数据之间 的联系以及与数据有关的安全性、完整性等 内容要求。
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一个数据库只能有一个概念模式，它是DBS三 级模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存 储细节和硬件环境，也与具有的应用程序及设 计程序语言无关。
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外模式
外模式(External Schema)简称子模式，又称用 户模式，是数据库用户(包含应用程序员和 最终用户)能够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，是用户与数据库系统之间的接口。
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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。
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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。
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。
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• 一个数据库可以有多个外模式 • 外模式是概念模式的一个逻辑子集
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内模式
• 内模式(Internal Schema)也称存储模式。是 数据库中全体数据的内部表示和底层描述， 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。
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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。
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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。
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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。