绪论"/>
《数据库系统概论》-绪论
数据库的四个基本概念
- 数据(data)
数据是描述事物的符号记录,如文本、图片、视频、音频等等,他是信息的载体,用以描述事物 - 数据库(DataBase,DB)
数据库是长期存储在计算机内的、有组织的、可以共享的数据的集合;换种说法,数据库就是数据的仓库,且仓库中的数据满足三个特点:永久储存、有组织、可共享 - 数据库管理系统(DBMS)
数据库管理系统和操作系统一样,都是一个软件,操作系统用来管理计算机硬件、软件,而DBMS用来管理数据库中的数据。
数据库的功能有:- 数据定义:定义数据的结构和组成
- 数据组织、存储和管理:
- 数据操作:增删改插
- 数据库的事务管理和运行管理,保证数据库的正常运行,保障数据。
- 数据库的建立和维护
- 数据库间的通信功能
- 数据库系统(DBS)
数据库系统由 数据库管理系统、数据库、数据库管理员、应用程序组成,用以存储、管理、处理和维护数据。
数据库的发展
数据库大致经历了三个阶段:
- 人工管理阶段,使用人力来管理数据
- 文件系统阶段:使用软件管理特定数据,不可共享,数据和软件间依赖性强
- 数据库系统阶段,使用数据库系统管理数据,实现了数据与管理间的独立,共享性好、冗余度低、独立性高。
这里的独立性高指的是:应用程序与数据的物理存储是相互独立的,即数据存储位置的改变对应用程序无影响;应用程序与数据的逻辑结构是相互独立的,数据的改变不影响应用程序。
数据模型
数据模型是现实世界数据的抽象,如航模飞机和飞机,他是整个数据库系统的核心和基础。
数据模型的要求和分类
- 要求,数据模型的建立要满足三个要求:
- 对真实世界的模拟程度高
- 便于人类理解
- 易于在计算机上实现
- 分类:
- 概念模型
- 逻辑模型和物理模型
概念模型按人类好理解的角度出发来描绘数据,进行建模;
而逻辑模型和物理模型按计算机系统好理解的角度出发来形成数据。
数据模型的组成要素
- 数据结构:描述数据的结构和数据间的联系,是数据静态特性的描述。
- 数据操作:是对数据库中对象(型)的实例(值)可进行的操作的集合,包括操作及操作的规则,如增减删插
- 数据的完整性约束条件:保障数据的合理和数据模型应用的合理。
概念模型
基本概念
- 实体:是现实世界中客观存在的事物,如人、物等。
- 属性:实体具有的特征,如人的身高。
- 码(Key):标识实体的属性集合,如学号。
- 域:属性的取值范围。
- 实体型:实体的蓝图,由实体名和属性名集合构成,类似于类。
- 实体集:同一类型实体的集合。
- 联系:实体(型)内部(属性间)的联系,实体(型)之间的联系。
实体间的联系分为一对一、一对多、多对多三种联系:- 一对一:实体集A、B,对于A中任一个实体,B中至多有一个实体与之对应,反之亦然,称为一对一联系
- 一对多:对A中任一实体,B中有多个实体与之对应,而对于B中任一实体,A中至多有一个实体与之对应,称为一对多联系。
- 多对多:对A中任一实体,B中有多个实体与之对应,而对于B中任一实体,A中同样有多个实体与之对应,称为多对多联系。
概念模型的表示
使用实体-联系方法表示,用E-R图来描述。
- E-R图:
包括四个成分:- 矩形框:表示实体
- 椭圆形框:表示实体的属性
- 菱形框:表示联系
- 连线:实体与属性之间,实体与联系之间 用直线相连;并在实体与联系的连线上标注联系的类型(对于一对一联系,要在两个实体连线上写1; 对于一对多联系,要在一的一方写1,多的一方写N;对于多对多联系,则要在两个实体连线方向各写N,M)
逻辑模型
逻辑模型主要有层次模型、网状模型和关系模型,逻辑模型是按计算机的观点(即计算机易于理解的角度)来对数据建模,主要用于数据库系统的实现
数据库系统的结构
从数据库应用开发人员的角度看,数据库系统通常采用三级模式结构。
基本概念
- 型:是对一类数据的结构和属性的说明,如学生户籍记录
- 值:是对型的一个具体赋值,如小明同学的户籍记录
数据库的三级结构
数据库系统由外模式、模式和内模式三级构成
模式(schema)
- 模式也称逻辑模式,是数据库全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共视图。
- 定义模式时,要定义:
- 数据的逻辑结构
- 数据间的联系
- 与数据有关的安全性、完整性要求
- 一个数据库只能有一个模式
外模式(external schema)
- 外模式也称子模式或用户模式,是数据库用户能够看到和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
- 外模式通常是模式的子集,一个数据库可以有多个外模式
- 外模式可以保障数据库的安全性,用户只能看见和访问外模式中的数据,其余的数据是不可见的,这样就保障了数据库的安全。
内模式
- 内模式也称存储模式,他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组织结构。
- 一个数据库只能有一个内模式
数据库的二级映像功能
外模式/模式映像
- 对于每一个外模式,数据库都有一个外模式/内模式映像,它定义了外模式和内模式的对应关系,所以一个数据库通常有多个外模式/模式映像
- 外模式/模式映像的定义通常在外模式的描述中
- 当模式改变时,由数据库管理员对外模式/内模式的映像做出改变,可以保持外模式不变,从而依据外模式的应用程序不必改变,保证了数据和程序的逻辑独立性,简称数据的逻辑独立性
模式/内模式映像
- 数据库只有一个模式,一个内模式,所以模式/内模式映像是唯一的(对于一个数据库)
- 模式/内模式映像定义了全局逻辑结构与储存结构间的对应关系
- 模式/内模式定义通常包含在模式描述中
- 当数据库的储存结构发生改变时,由数据库管理员对模式/内模式进行改变,可以使模式不变,从而应用程序不变,保证了数据和程序的物理独立性,简称数据的物理独立性
三种模式的关系
- 内模式依赖于模式,独立于外模式和具体的存储设备
- 外模式面向具体的应用程序,但独立于内模式
- 特定的应用程序以外模式定义的数据结构为基础进行编写,独立于存储模式和存储设备
外模式/模式映像和模式/内模式映像保证了数据的独立性,使得数据库更加稳定,减少了应用程序的维护和修改
数据库系统的组成
数据库系统一般由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员组成。
更多推荐
《数据库系统概论》-绪论
发布评论