2.1 数据库系统的标准结构
1、数据库的分层抽象
典型数据库的结构抽象
DBMS管理数据的三个层次
External Level = User Level：某一用户能够看到与处理的数据, 全局数据中的某一部分
Conceptual Level = Logic level： 从全局角度理解/管理的数据, 含相应的关联约束
Internal Level = Physical level： 存储在介质上的数据，含存储路径、存储方式、索引方式等
2、数据(视图)与模式
模式：对数据库中数据所进行的一种结构性的描述，所观察到数据的结构信息
视图/数据：某一种表现形式下表现出来的数据库中的数据
3、三级模式两层映像
三级模式（三级视图）
两层映像
E-C Mapping：External Schema-Conceptual Schema Mapping
- 将外模式映射为概念模式，从而支持实现外部视图向数据概念视图的转换
- 便于用户观察和使用
C-I Mapping：Conceptual Schema-Internal Schema Mapping - 将概念模式映射为内模式，从而支持实现数据概念视图向内部视图的转换
- 便于计算机进行存储和处
4、数据库系统的标准结构
5、两个独立性
逻辑独立性
当概念模式变化时，可以不改变外部模式(只需改变E-C Mapping)，从而无需改变应用程序物理数据独立性
物理数据独立性
当内部模式变化时，可以不改变概念模式(只需改变C-I Mapping) ，从而不改变外部模式
2.2 数据模型
1、数据模型的概念
数据模型是模式的结构
- 规定模式统一描述方式的模型，包括：数据结构、操作和约束
- 数据模型是对模式本身结构的抽象，模式是对数据本身结构形式的抽象
例如：
关系模型：所有模式都可为抽象表(Table)的形式[数据结构]，而每一个具体的模式都是拥有不同列名的具体的表。对这种表形式的数据有哪些[操作]和[约束]
2、三大经典数据模型
关系模型：表的形式组织数据
层次模型：树的形式组织数据
网状模型：图的形式组织数据
3、关系模型
4、层次模型
5、网状模型
2.3 数据库系统的演变与发展
1、简要发展史
第一阶段：数据库技术探索阶段(59-65/67)
研制成功格式文件系统
正式提出“Data Base”，并开始进行研究
第二阶段：数据库技术确立阶段(65/68-75)
三大数据库：层次、网状及关系数据库相继提出并进行了深入研究
商用数据库出现并应用，但多为网状及层次型系统
数据库研究形成理论基础：关系数据库理论
第三阶段：数据库技术成熟阶段(76-80s前期)
提出了标准化数据库系统结构模型
关系DB系统迅速发展：如SQL, QBE, System R ,Ingres等
关系理论日臻完善，包括规范化理论，关系语言，RDB的设计与实现，新型关系模型等；
数据库应用已十分普及，渗透到社会各个方面，出现众多DB的技术分支，DB走向全面成熟，人称70年代为“数据库的年代”
第四阶段：数据库技术深化发展阶段(85年以来)
数据库方法逐步理论化、数据库设计理论不断完善
新型数据模型、专用数据模型, 专用型、新型数据库系统，不断涌现
数据库技术+其他计算机技术结合== 面向各行各业的专用数据库
2、由文件系统到数据库
文件系统
文件系统：文件存储空间的管理、目录管理、文件读写管理、文件保护、向用户提供操作接口；提供了不同的存取方法(索引文件、链接文件、直接存取文件、倒排文件等), 支持对文件的基本操作(增、删、改、查等), 数据存取基本上以记录为单位
(优点)用户(程序)不必考虑文件存储的物理细节, 解脱了对物理设备存取复杂性处理的负担
(不足)数据与程序紧密结合，数据的组织及语义紧密依赖于处理该文件的应用程序，数据结构发生改变则必须修改应用程序，文件之间无联系，文件的记录之间无联系，共享性差，冗余度大，不一致性高
数据库系统
由DBMS统一存取、维护数据组织形式及语义，可较强地独立于应用程序(数据的物理独立性和逻 辑独立性)
把数据及数据结构的定义和描述从应用程序中分离出去，交给DBMS, 使得多个应用程序可共享数据及数据结构的操作, 数据存取可以记录为单位，也可以以数据项和记录集合为单位
统一的数据控制功能，数据共享程度高: 系统可自动检查安全性、完整性和并发正确性
整体数据结构化，文件(Table)之间、记录之间相互有关联，数据的冗余度小，易扩充
独立于应用程序的高效率查询/统计操作
3、由层次模型数据库、网状模型数据库到关系数据库
层次模型与网状模型数据库
- 数据之间的关联关系由复杂的指针系统来维系，结构描述复杂
- 数据检索操作依赖于由指针系统指示的路径
- 逐一记录的操作，不能有效支持记录集合的操作
关系模型数据库
数据之间的关联关系由Table中属性的值来表征，结构描述简单：Table/relation
数据检索操作不依赖于路径信息或过程信息，支持非过程化的数据操作
有效支持记录集合的操作
较为完善的理论基础
4、由关系数据库到对象关系数据库、面向对象数据库
关系数据库
按行按列形式组织数据：关系的第1范式
数据项的不可再分特性
关系运算: 关系代数、元组演算、域演算→标准SQL
关系数据库设计理论
面向对象数据库
面向对象技术(O-O)与集合/聚集操作技术(SQL)的结合
支持复杂的数据类型，数据封装与抽象数据结构
支持面向对象的一些特性：类、继承、封装、多态…
XML数据库
是数据库的另一种形式, 被称为半结构化数据库;
数据与数据的语义合并在一起进行存储和处理;
面向数据交换而提出, 在互联网世界得到广泛应用.
新型数据库
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