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第一章绪论
1.1数据库系统概论
数据是数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号记录。
数据的含义称为数据的语义，数据与语义是不可分的。
数据库是长期储存在计算机内、有组织的，可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。特点：永久存储、有组织、可共享。
数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
功能：
1.数据定义功能：提供数据定义语言（DDL），用户通过它可以方便的对数据库中的数据对象的组成与结构进行定义。
2.数据组织、存储和管理：要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典、用户数据、数据的存取路径等。基本目标：提高存储空间利用率和方便存取，提供多种存取方法（索引查找、hash查找、顺序查找等）来提高存取效率。
3.数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML），用户可以使用它操纵数据，实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。
4.数据库的事务管理和运行管理：数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理和控制，以保证事物的正确运行，保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。
5.数据库的建立和维护功能：数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常由一些实用程序或管理工具完成。
数据库系统是由数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员（DBA）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。
与人工管理和文件系统相比，数据库系统的特点主要：
1.数据结构化：（整体数据的结构化）是数据库系统与文件系统的本质区别。指数据库中的数据不再仅仅针对某一个应用，而是面向整个组织或企业，不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。
2.数据的共享性高、冗余度低且易扩充：数据共享可以大大减轻数据冗余，节约存储空间。数据共享还能避免数据之间的不相容性与不一致性（指同一数据不同副本的值不一样）。
3.数据独立性高：数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性。
物理独立性是指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。
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。
4.数据是由数据库管理系统统一管理和控制：
数据控制功能：
（1）数据的安全性保护：数据的安全性是指保护数据以防止不合法使用造成的数据泄密和破坏。
（2）数据的完整性检查：数据的完整性是指数据的正确性、有效性和相容性。
（3）并发控制
（4）数据库恢复:将数据库从错误状态恢复到已知的正确状态。
总结：
数据库是长期存储在计算机内有组织、大量、共享的数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。数据库管理系统在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。
地位：使信息系统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的数据库为中心的新阶段。
1.2数据模型
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是数据库系统的核心和基础。
1.概念模型（信息模型）：是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。
2.逻辑模型：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型。是按计算机系统的观点来对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现。
3.物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，或在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。
数据模型通常由数据结构，数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成。
数据结构（对系统静态特性的描述）描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。
其描述的内容：
1.与对象的类型、内容、性质有关的。
2.与数据之间联系有关的对象。
数据操作（对系统动态特性的描述）是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。
数据的完整性约束条件是一组完整性规则。
信息世界中的基本概念：
实体：客观存在并可相互区别的事物。例：一个职工，一个学生，学生的一次选课。
属性：实体所具有的某一特性称为属性。
码：唯一标识实体的属性集
实体型：用实体名及属性名集合来抽象和刻画同类实体。例：学生
实体集：同一类型实体的集合。例：全体学生
联系：实体内部的联系指组成实体的各属性之间的联系，实体之间的联系指不同实体集之间的联系（一对一，一对多，多对多）。
概念模型的一种表示方法：实体-联系方法（E-R图）
层次模型和网状模型统称为格式化模型。
在格式化模型中数据结构的单位是基本层次联系（是指两个记录以及它们之间的一对多（包括多对多）的联系）。
层次模型
1.层次模型的数据结构
在数据库中定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型：
（1）有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点。
（2）根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。
特点：任何一个给定的记录值只能按其层次路径查看，没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。
实现方法有：邻接法（树的前序遍历），链接法（子女兄弟法）
2.层次模型的数据操纵与完整性约束
数据操纵主要有查询、插入、删除和更新。进行数据操纵时需要满足层次模型的完整性约束条件。
3.层次模型的优缺点：
优点：
（1）数据结构简单清晰
（2）查询效率高
（3）提供良好的完整性约束
缺点：
（1）现实世界中很多联系是非层次性的。例：多对多联系不适合用层次模型
（2）如果一个结点具有多个双亲结点等，用层次模型来表示就很笨拙。
（3）查询子女结点必须通过双亲结点。
（4）由于结构严密，层次命令趋于程序化。
网状模型
1.网状模型的数据结构
在数据库中，把满足以下两个条件的基本层次联系集合称为网状模型：
（1）允许一个以上的结点无双亲。
（2）一个结点可以有多于一个的双亲。
层次模型中子女结点与双亲结点的联系是唯一的，而在网状模型中这种联系可以不唯一。
2.网状模型的数据操纵与完整性约束
3.网状模型的优缺点
优点：
（1）能够更为直接地描述现实世界
（2）具有良好的性能，存取效率高
缺点：
（1）结构复杂，不利于最终用户掌握。
（2）DDL,DML复杂。
（3）加重了编写应用程序的负担。
关系模型
1.关系模型的数据结构
从用户观点来看，关系模型由一组关系组成。每个关系的数据结构是一张规范化的二维表。
关系：一个关系对应通常说的一张表
元组：表中的一行即为一个元组。
属性：表中的一列即为一个属性。
码（码键）：表中的某个属性组，可以唯一确定一个元组。
域：是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域。例：人的年龄一般在1-120岁之间。
分量：元组中的一个属性值。
关系模式：对关系的描述，一般表示为 关系名（属性1，属性2，。。。，属性n）
关系模型要求关系必须是规范化的，即要求关系必须满足一定的规范条件，这些规范条件中最基本的一条是，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，也就是说，不允许表中还有表。
2.关系模型的数据操纵与完整性约束
关系模型的数据操纵主要包括查询、插入、删除和更新数据。这些操作必须满足关系的完整约束条件。关系的完整性约束条件包括：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。
关系模型的数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系。
3.关系模型的优缺点
优点：
（1）关系模型建立在严格的数学概念的基础上的。
（2）关系模型的概念单一。
（3）关系模型的存取路径对用户透明，从而有更高的数据独立性。
