第一章 数据库系统概述
1.1 数据库基本概念
1.1.1 什么是数据
数据（DATA）是描述事物的符号记录，是指利用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息
例如：张三，男，26，北京，上海
但是出现问题 北京和上海对于张三有什么意义？
当我填上描述信息 如下观察：
| 现居地 | 户籍地 |
|---|---|
| 北京 | 上海 |
通过上面分析我们发现：
数据是信息存在的一种形式，只有通过解释或处理的数据才能成为有用的信息
1.1.2 什么是数据库
数据库（DARABASE，DB） 是指长期存储在计算机的有组织的、可共享的数据集合
数据要按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的 数据独立性，系统易于扩展，并可以被多个用户分享。
数据库中存储的数据的三个基本特点
简答：永久存储、有组织、可共享
1.1.3 什数据库管理系统及其功能
数据库管理系统（DBMS）是专门用于建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间
数据库管理系统功能：
1）数据定义功能
2）数据操纵功能
3）数据运行管理功能
4）数据库的建立和维护功能
5）数据组织、存储和管理功能
6）其他功能 ----> 网络相关功能
1.1.4 数据库系统的构成
用户（程序员） 用户（数据库终端用户）
| |
| |
| |
--------应用程序-----------
| |
| |
| |
---数据库管理系统（DBMS）-----------数据库管理员（DBA）
|
|
|
数据库
1.2 数据库管理技术的发展
1.2.1 人工管理阶段
1）数据不保存
2）应用程序管理数据
3）数据面向应用程序
1.2.2 文件系统阶段
文件系统 保存数据 由文件系统 进行文件级别共享操作
1.2.3 数据库系统阶段
1）数据集成（主要目的）
2）数据共享性（高）
3）数据冗余（低）
4）数据一致性
5）数据独立性（高）
6）实施统一管理与控制
7）减少应用程序开发与维护的工作量
解释1 数据独立性
数据定义与使用数据的应用程序分离称为数据独立
解释2 统一管理与控制、程序开发与维护
主要包括：数据的安全性、完整性并发控制于故障恢复等，即数据库保护
1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的结构分类
|-模式
|---内部系统结构，采用三级模式---|--内模式
| |-外模式
从DBA的视角|
| |--集中式结构
|---外部系统结构---|--分布式结构
|--并行结构
|---- 客户/服务器（C/S）结构 例如APP
从数据库应用的用户的视角---|
|---- 浏览器/服务器（B/S）结构 例如网页
1.3.2 数据库系统的三级模式结构
应用A 应用B 应用C 应用D 应用E
| | | | |
| | | | |
| | | | |
外模式1 外模式2 外模式3
| | |
---------------|-------------|
模式
|
|
内模式
|
|
数据库
外模式：也称为子模式或用户模式 --》用户级相关外模式
模式：也称为概念模式或逻辑模式 --》概念级相关外模式
内模式：也称存储模式 --》物理级相关外模式
| 名称 | 别称 | 视图类型 |
|---|---|---|
| 模式 | 概念模式、逻辑模式 | 概念视图 |
| 外模式 | 子模式、用户模式 | 数据视图、用户视图 |
| 内模式 | 存储模式 | 内部视图，存储试图 |
备注：视图就是你眼中的数据，能让用户看懂的叫视图
模式是数据库的核心，也是数据库设计的关键
三级模式结构的两层映像与数据独立性
所谓映像，就是一种对应规则，它指出映像双方是如何进行转换得到
模式/内模式映像
保证了数据与程序的物理独立性
外模式/模式映像
保证了数据与程序的逻辑独立性
1.3.3 客户/服务器（C/S）结构
客户服务器结构（C/S）中，客户端、前台或表示层：主要完成与数据库使用者的交互任务；服务器、后台或数据层：主要负责数据管理
《-------》
表示层 数据层
《-------》
单机方式 一台电脑上
网络方式 多台设备联机
1.3.4 浏览器/服务器（B/S）结构
浏览器服务器（B/S）结构，是一种基于WEB应用的客户服务器结构，也称三层客户服务器结构
三层：表示层、处理层、数据层
《-------》 《-------》
表示层 处理层 数据层
《-------》 《-------》
1.4 数据模型
1.4.1 什么是模型
模型是现实世界特征的模拟和抽象表达
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，描述的是数据的共性内容
例如：姓名 、性别、职业、省份证号、等等之类的 共通的内容
当然在一定程序上具有一定的意义更合适更好一些
1.4.2 数据的特征
数据的特征分为静态特征和动态特征
| 数据的基本结构 例如 队列、二叉树、表
|
静态特征| 数据间的联系 例如 身高和体重 越高相对越重
|
| 数据取值范围 例如 性别
在一定程度上静态特征上是不会变的
动态特征：指对数据可以进行符合一定规则的操作，例如 18岁过了生日就19岁
1.4.3 数据模型组成要素
数据结构：描述的是系统的静态特征，即数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系
数据操作：描述的是系统的动态特征
数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，在此环境中是一种特例约束，
1.4.4 数据模型的分类
数据模型是模型化数据和信息的工具，也是数据库系统的核心和基础
满足三点：比较真实的模拟现实世界，容易为人们理解，便于在计算机上实现
现实世界
|
|（抽象）
|
概念模型（信息世界）
|
|（转换、组织）
|
逻辑模型和物理模型（机器世界）
1.4.5 什么是概念层数据模型
概念层是数据抽象级别的最高层。概念层数据模型，也称为数据的概念模型或信息模型，这类模型主要用于数据库的设计阶段
例如、E-R图的设计 组织人员架构
1.4.6 信息世界涉及的基本概念
| 名称 | 概念 | 举例 |
|---|---|---|
| 实体（Entity） | 把每一类数据对象的个体称为实体 | 学生 |
| 属性（Attribute） | 事物的性质与事物之间关系 | （学号，性别，出生年月） |
| 实体型（Entity Type） | 具有相同属性的实体必然具有共同的特征和性质 | 学生（学号，性别，出生年月） |
| 实体集（Entity Set） | 实体集是具有相同类型及相同属性的实体的集合 | 一群学生 |
| 码或键（Key） | 唯一标识该实体的属性 | 学号 |
| 域（Domain） | 取值范围 | 性别属性 |
| 联系（Relationship） | 属性或实体之间有一定的联系 | 父子，师生 |
数据模型中有型和值两个概念
例如：表头是型，数据为值
1.4.7 概念模型的表示方法
E-R图：一般实体型用长方形，属性用椭圆，联系用菱形
1.4.8 什么是逻辑层数据模型
逻辑层是数据抽象级别的中间层，逻辑层数据模型，也称为数据的逻辑模型
任何DBMS都是基于某种逻辑数据模型
1.4.9 逻辑模型的类型
层次模式：
是最早使用的一种数据模型
有且仅有一个结点没有父结点，称作根结点
有其他结点有且仅有一个父结点
网状模型：
以网状结构表示实体与实体间的联系
允许结点有多于一个父结点
可以有一个以上的结点没有父结点
关系模型：
用二维表结构来表示实体间的联系
优点：
建立在严格的数学概念的基础上
概念单一
存储路径对用户透明，有更高的数据独立性，更好的安全保密性
面向对象模型： 面向对象方法和数据库
即是概念模型又是逻辑模型
表达能力丰富，对象可复用、维护方便
1.4.10 物理层数据模型
物理层数据模型，也称为物理模型，描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理基础；
是数据库最底层的抽象；
设计目标是提高数据库性能和有效利用存储空间。