一、数据库和数据库系统
1、数据
数据(Data)是事物的符号表示，数据可以是数字、文字、图像、声音等。
2、数据库
数据库(Database)是以特定的组织结构、存放在计算机的存储介质中的相 互关联的数据集合。
数据库具有以下特征：
（1）是相互关联的数据集合，不是杂乱无章的数据集合。
（2）数据存储在计算机的存储介质中。
（3）数据结构比较复杂，有专门理论支持。
数据库包含了以下含义：
（1）提高了数据和程序的独立性，有专门的语言支持。
（2）建立数据库的目的是为应用服务。
3、数据库系统
数据库系统(Database System, DBS)是数 据库应用系统的简称，数据库系统由数据库、 操作系统、数据库管理系统、应用程序、用户、 数据库管理员组成，如右图所示。
图片资料：
4、数据库发展阶段
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人工管理阶段
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文件系统阶段
- 数据库系统阶段
在开发设计数据库应用系统时需要使用不同的数据模型，它们是概念模型、逻辑模型、物理模型，根据模型应用的不同目的，按不同的层次可将它们分为两类，第一类是概念模型，第二类是逻辑模型、物理模型。数据模型是数据库系统的核心和基础。
从概念模型到逻辑模型的转换由数据库设计人员完成，从逻辑模型到物理模型的转换主要由数据库管理系统完成。
二、数据模型
1、概念模型
概念模型(Conceptual Model)又称信息模型，它是按用户的观点对数据和信息进行建模，
描述现实世界的概念化结构，它独立于数据库逻辑结构和具体的DBMS。
【专业术语】
•（1）实体(entity)：客观存在并可相互区别的事物称为实体，实体用矩形框表示，框内为实体名。
•（2）属性(attribute)：实体所具有的某一特性称为属性，属性采用椭圆框表示，框内为属性名，并用无向边与其相应实体连接。
•（3）码(key)：能唯一标识实体的最小属性集。
•（4）实体型(entity type)：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。
•（5）实体集(entity set)：同型实体的集合称为实体集
•（6）联系(relationship)：实体之间的联系，可分为两个实体集之间的联系、多个实体集之间的联系、单个实体集内的联系。
两个实体集之间的联系包括一对一的联系、一对多的联系、多对多的联系。
•一对一的联系（1 : 1）
如果实体A中的每个实例在实体B中至多有一个（也可以没有）实例与之关联， 反之亦然，则称实体A与实体B具有一对一联系，记作：1:1。
•一对多的联系（1:n）
如果实体A与实体B之间存在联系，并且对于实体A中的一个实例，实体B中有多个实例与之对应；而对实体B中的任意一个实例，在实体A中都只有一个实例与之对应，则称实体A到实体B的联系是一对多的，记为1: n。
•多对多的联系（m:n）
如果实体A与实体B之间存在联系，并且对于实体A中的一个实例，实体B中有多个实例与之对应；而对实体B中的一个实例，在实体A中也有多个实例与之对应，则称实体A到实体B的联系是多对多的，记为m: n。
一个学生可选择多门课程，一门课程也可以多个学生选择 **
** 学生与课程之间两个实体存在多对多（M:N）
【概念模型的表示方法】
概念模型较常用的表示方法是实体-联系模型(Entity-Relationship Model, E-R模型)。
E-R模型即实体-联系模型，在E-R模型中：
（1）实体采用矩形框表示，把实体名写在矩形框内。
（2）属性采用椭圆框表示，把属性名写在椭圆框内，并用无向边将其与相应的实体框相连。
（3）联系采用菱形框表示，联系名写在菱形框中，用无向边将参加联系的实体矩形框分别与菱形框相连，并在连线上标明联系的类型，例如1:1、1:n 或m:n，如果联系也具有属性，则将属性框与菱形框也用无向边连上。
【常用的数据模型】
1、层次模型
用树状层次结构组织数据，树状结构每一个结点表示一个记录类型，记录类型之间的联系是一对多的联系。层次模型有且仅有一个根结点，位于树状结构顶部，其它结点有且仅有一个父结点。
2、网状模型
采用网状结构组织数据，网状结构每一个结点表示一个记录类型，记录类型之间可以有多种联系。
3、关系模型
采用关系的形式组织数据，一个关系就是一张二维表，二维表由行和列组成。
三、数据库系统结构
【数据库系统的三级模式结构】
模式(Schema)指对数据的逻辑结构或物理结构、数据特征，数据约束的定义和描述，它是对数据的一种抽象，模式反映数据的本质、核心或型的方面。
数据库系统的标准结构是三级模
式结构，它包括外模式、模式和内模式，如右图示。
1、外模式
外模式(External Schema)又称子模式或用户模式，位于三级模式的最外层，对应于用户级，它是某个或某几个用户所看到的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式通常是模式的子集，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用，但一个应用程序只能使用一个外模式， 它是由外模式描述语言(外模式DDL)来描述和定义的。
2、模式
模式(Schema)又称概念模式，也称逻辑模式，位于三级模式的中间层，对应于概念级，它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一观点构造的全局逻辑结构，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。一个数据库只有一个模式，它是由模式描述语言(模式DDL)来描述和定义的。
3、内模式
内模式(Internal Schema)又称存储模式，位于三级模式的底层，对应于物理级， 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。一个数据
库只有一个内模式,它是由内模式描述语言(内模式DDL)来描述和定义的。
【数据库的二级映像功能和数据独立性】
1、外模式/模式映象
模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。数据库系统都有一个外模式/模式映象，它定义了该外模式与模式之间的对应
关系。
当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式映象作相应改变，可以使外模式保持不变。
应用程序是依据数据的外模式编写的，保证了数据与程序的逻辑独立性， 简称为数据逻辑独立性。
2、模式/内模式映象
数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映象是唯一的，它定义了数据库全局逻辑结构与存储
【数据库管理系统的工作过程】
数据库管理系统控制的数据操作过程基于数据库系统的三级模式结构与二级映象功能，下面通过读取一个用户记录的过程反映数据库管理系统的工作过程，如下图所示。
四、数据库设计
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