第一章 数据库概述

第一章 数据库概述

1.1 数据库基本概念

一、数据（Data）

• 数据实际上就是描述事物的符号记录。

• 例如：文字、图形、图象、声音、学生的档案记、货物的运输情况等 。

二、数据库（Database，简称DB）

• 数据库是长期存储在计算机内有结构的大量的共享的数据集合。

• DB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。 数据库中的数据按一定的数据模型组织，描述和存储。

三、数据库管理系统（DBMS）

• 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。

• 基本功能如下：

  1. 数据定义功能（Data Definition Language，简称DDL ）
     • 对数据库中的数据对象进行定义。
  2. 数据操纵功能（Data Manipulation Language，简称DML）
     • 对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。
  3. 数据库的运行管理
     • 数据库的建立、运行和维护是由数据库管理系统统一管理、统一控制,以保证数据的安全性（Security）、完整性（Integrality）、并发控制（Concurency)和数据库恢复(Recovery)
  4. 数据库的维护功能

四、数据库系统（DBS）

• 数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开 发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。
• 其结构如图：

五、数据管理技术的产生和发展

• 人工管理阶段
  • 数据不保存
  • 应用程序管理数据
  • 数据不共享
  • 数据不具有独立性
  • 该阶段数据管理效率很低
• 文件系统阶段
  • 数据可以长期保存
  • 由文件系统管理数据
  • 数据共享性差，冗余度大
  • 数据独立性差
• 数据库系统阶段
  • 数据结构化
  • 数据共享
  • 减少了数据冗余
  • 有较高的数据独立性
  • 方便的用户接口
  • 统一的数据管理与控制功能

1.2 数据库的三级模式结构

一、外模式（子模式、用户模式）（External Schema）

• 数据库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。
• 用户与数据库管理系统之间的接口。不同用户的外模式不相同。
• 一个数据库可以有多个外模式，外模式表示了用户所理解的实体、实体属性和实体间的联系。
• 外模式是概念模式的一个逻辑子集。
• 外模式由DBMS提供的DDL来定义和描述。
• 设置外模式的优点：
  • 方便用户使用，简化用户接口；
  • 保证数据的独立性；
  • 有利于数据共享；
  • 有利于数据安全和保密。

二、模式（概念模式）（Conceptual Schema）

• DB中全部数据整体逻辑结构和特征的描述。
• 是现实世界中一个组织或部门实体及其联系的抽象模型在具体DBS中的实现。
• 一个数据库只有一个模式，是DBS三级模式结构的中间层。
• 是DB中全体数据的逻辑描述，而不是DB本身，它是装配数据的一个结构框架。
• 模式由DBMS提供的DDL来定义和描述。

三、内模式（存储模式）（Internal Schema）

• 是对DB中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在DB内部的表示形式。
• 一个数据库只有一个内模式。
• 在内模式中规定了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。
• 是DBMS管理的最低层，它是物理存储设备上存储数据时的物理抽象。
• 内模式由DBMS提供的DDL来定义和描述。

外模式(Sub-Schema)

• 用户的数据视图
• 是数据的局部逻辑结构，模式的子集

模式(Schema)

• 所有用户的公共数据视图
• 数据库中全体数据的全局逻辑结构和特性的描

内模式(Storage Schema)

• 又称存储模式
• 是数据的物理结构及存储方式

1.3 数据库二级映象

• 外模式/模式映象

  • 定义某一个外模式和模式之间的对应关系，映象定义通常包含在各外模式中。当模式改变时，修改外模式/模式映象，使外模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的逻辑独立性。

• 模式/内模式映象

  • 定义数据逻辑结构与存储结构之间的对应关系。当存储结构改变时，修改模式/内模式映象，使模式保持不变，从而应用程序可以保持不变，称为数据的物理独立性。