数据库-绪论（第一章）

数据库绪论概述

一、数据（Data）

（1）信息（information）

我国著名的信息学专家钟义信教授认为“信息是事物存在方式或运动状态，以这种方式或状态直接或间接的表述’ 　　美国信息管理专家霍顿(F.W.Horton) 给信息下的定义是:“信息是为 了满足用户决策的需要而经过，加工处理的数据。 　　简单地说，信息是经过加工的数据，或者说，信息是数据处理的结果。 　　总之，信息是是数据经过加工处理后得到的另一种形式的数据,这种数据在某种程度上影响接收者的行为。具有客观真实性、 传递性、时效性和有用性。

（2）数据（Data）

描述事物的符号记录称为数据。 　　描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图形、图像、音频、视频等，数据有多种表现形式，他们都可以经过数字化后存入计算机。

（3）信息和数据之间的联系与区别

数据是用以表示信息的符号或载体。 　　　信息是经过加工之后并对客观世界和生产活动产生影响的数据，是数据的内涵，是对数据语义的解释。 　　数据是现象，而信息更反映实质。

（4）对数据这一术语做进一步 解释

第一、不能把数据简单地与数字等同起来。 　　第二、数据的解释是指对数据含义的说明，数据的含义称为数据的语义，数据和数据的语义是不可分的。 　　第三、数据在计算机中存储和处理时，都转换成计算机能够识别的符号， 　　　　　即只用0和1两个符号编码的二进制串来表示。 　　　　　如:‘A”－－－－－－01000001 　　　　　　 12－－－－－－00001100

二、数据库（DB）

长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量的数据集合。

层次模型： 　　网状模型： 　　关系模型：

三、数据库管理系统（DBMS）

数据库管理系统(DataBase Management System, DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，和操作系统一样是计算机的基础软件，也是一个大型复杂的软件。

四、数据库系统（DBS）

数据库系统(DataBase System, DBS)是由数据库、数据库管理系统(及其应用开发工具)、应用程序和数据库管理员(DataBase Administrator, DBA)组成的 存储、管理、处理和维护 数据的系统。

数据模型

一、概念模型

概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。 　　把现实世界中的客观对象抽象为某种信息结构，这种信 息结构不依赖于具体的计算机系统，完全不涉及信息在计算机系统中的结构。 　　强调语义表达能力，概念简单清晰，易于理解，是用户和数据库设计人员交流的工具。 　　表示方法:实体联系方法(Entity Relationship Model)，用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。

信息世界的基本概念 　　实体（Entity）：客观存在并可相互区分的事物。 　　实体集（Entity Set）：同类型实体的集合，每个实体集必须命名。 　　属性（Attribute）：实体所具有的特征和性质。 　　属性值（Attribute Value）：为实体的属性取值。 　　域（Domain）：属性值的取值范围。 　　码（Key）：唯一标识实体集中一个实体的属性或属性集。 　　实体型（Entity Type）：表示实体信息结构，由实体名及其属性名集合表示。 　　联系（Relationship）：现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体型 　　　　　　　　　　　　　　内部的联系和实体型之间的联系。

两个实体集之间的联系 　　一对一联系（1:1） 　　对于实体集A中的每一实体， 实体集B中至多有一个(也可以没有)实体与之联系，反之亦然。 　　一对多联系（1:n） 　　对于实体集A中的每- -实体，实体集B中有n个实体(n≥0)与之联系，反之，对于实体集B中每一实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系。 　　多对多联系（m:n） 　　对于实体集A中的每一实体，实体集B中有n个实体(n≥0)与之联系，对于实体集B中每一实体，实体集A中有m个实体(m > 0)与之联系。

概念模型的表示方法 　　实体型：用矩形框表示，实体集名子写在框中。 　　联系：用菱形框表示，联系名写在框中，用无向边与相关实体集连接，并注明联系类型。 　　属性：用椭圆表示，属性名写在椭圆中，如果为码属性，其名字带下划线。用无向边将实体集和它的全部属性连接起来。 　　　 　　若联系也有属性，把属性和菱形用无向边连起来。

二、数据模型

逻辑模型是从软件管理角度组织数据。 　　物理模型是从硬件存储角度组织数据。

逻辑模型的组成要素 　　 逻辑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 　　(1)数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。 　　(2)数据操作：对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。 　　(3)数据的完整性约束条件： 一组完整性规则，给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则。

常用的逻辑模型 在数据库应用系统中，逻辑模型由概念模型转化而来。目前数据库领域中主要的逻辑模型有： 　层次模型（树） 　网状模型(图) 　关系模型(表) 　面向对象数据模型 　对象关系数据模型 　半结构化数据模型

层次模型 　　 层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型。 　　 层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS(Information Management System)数据库管理系统。 　　 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。

1.层次模型的数据结构 　　满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型 有且只有-个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点; 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点。 　　层次模型中的几个术语： 根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点。

2.层次模型的数据操纵与完整性约束

3.层次模型的优缺点 　优点 层次模型的数据结构比较简单清晰。 　缺点 结点之间的多对多联系表示不自然; 对插入和删除操作的限制多，应用程序的编写比较复杂; 查询子女结点必须通过双亲结点。

网状模型 　　 网状数据库系统采用 网状模型作为数据的组织方式，典型代表是DBTG系统。　　 　　满足下面两个条件的基本层次联系的集合: 允许-一个以上的结点无双亲; 一个结点可以有多于一个的双亲。

1.网状模型的数据结构

2.网络模型的优缺点 　优点 能够更为直接地描述现实世界，如一个结点可以有多个双亲; 良好的性能，存取效率较高。 　缺点 结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结 构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握; DDL、DML语言复杂，用户不容易使用。

关系模型 　　 从用户观点看，关系模型由一-组关系组成。每个关系的数据结构是张。规范化的二维表

1.关系模型的术语 　　关系(Relation)：一个关系对应通常说的一张表。 　　元组(Tuple)：表中的一行即为一个元组。 　　属性(Attribute)：表中的一列即为一一个属性，给每一个属性起一个名 称即属性名。 　　码(Key)：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。 　　域(Domain)：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。 　　分量：元组中的一个属性值。

2.关系模型的数据结构 　　关系必须是规范化的，满足一定的规范条件。 　　最基本的规范条件:关系的每一个分量必须是一个 不可分的数据项。

3.关系模型的数据操纵与完整性约束 　　查询、插入、删除、更新。 　　这些操作必须满足关系的完整性约束条件。 　　三大类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。 　　数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合。 　　存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么’，不必详细说明“怎么干”，大大提高了数据的独立性。

４.关系模型的优缺点 　优点 建立在严格的数学概念的基础上：集合代数。 关系模型的概念单一：关系。 关系模型的存取路径对用户隐藏：更好的安全保密性。 　缺点 存取路径对用户隐藏，查询效率往往不如格式化数据模型。为了提高性能，数据库管理系统必须对用户的查询请求进行优化，因此增加了开发数据库管理系统的难度。

数据库系统的结构

从数据库应用开发人员角度看，数据库系统通常采用三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构。 　　从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为: 　客户/服务器结构(Client／Server) 　浏览器/服务器结构(Browser/Server) 　分布式结构

一、数据库系统模式的概念

1、型和值的概念 　　型（Type） 　　　　对某一类数据的结构和属性的说明。 　　值（Value） 　　　　是型的一个具体赋值。 2、模式(Schema) 模式的一个具体值 反映数据库某一时刻的状态 同一个模式可以有很多实例 实例随数据库中的数据的更新而变动

二、数据库系统的三级模式结构

1、模式 　　也称逻辑模式，数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，所有用户的公共数据视图。 　　一个数据库只有一一个模式。 　　模式的地位：是数据库系统模式结构的中间层。 　　　　●与数据的物理存储细节和硬件环境无关。 　　　　●与具体的应用程序、 开发工具及高级程序设计语言无关。 　　定义模式: 　　　　●定义数据的逻辑结构(数据项的名字、 类型、取值范围等)。 　　　　●定义数据之间的联系。 　　　　●定义数据有关的安全性、完整性要求。 2、外模式 　　也称子模式或用户模式，数据库用户(包括应用程序员和最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 　　外模式的地位：介于模式与应用之间。 　　模式与外模式的关系: 一对多。 　　　　●外模式通常是模式的子集。 　　　　●一个数据库可以有多个外模式。 3、内模式 　　也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。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。 　　●记录的存储方式(顺序存储，按照B树结构存储，按hash方法存储) 　　●索引的组织方式 　　●数据是否压缩存储 　　●数据是否加密 　　●数据存储记录结构的规定。

三、数据库系统的两级映像

1、外模式/模式映象 　　保证数据的逻辑独立性 　　当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式/模式映象，使外模式保持不变; 　　应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。 2、模式/内模式映象 　　模式/内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。 　　数据库中模式/内模式映象是唯一-的。 　　该映象定义通常包含在模式描述中。 　　保证数据的物理独立性 　　当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构)，数据库管理员修改模式/内模式映象，使模式保持不变; 　　应用程序不受影响，保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。

四、数据库系统的两级映像

1、客户/服务器结构(Client/Server) 2、浏览器/服务器结构(Browser/Server) 3、分布式结构