Principios del sistema de base de datos (1) Datos y características de conexión y transacción

Definición de base de datos: Una base de datos (DataBase denominada DB) es una gran colección de datos organizada y compartida que existe en la computadora durante mucho tiempo.

Características de la base de datos:

• Los datos se describen y almacenan de acuerdo con una determinada dirección de modelo de datos.
• Se puede compartir para varios usuarios
• Menos redundancia
• Alta independencia de datos
• Fácil de expandir

Lenguaje de consulta estructurado

El lenguaje de consulta estructurado consta de 6 partes:

1. Lenguaje de consulta de datos (DQL: Data Query Language): sus sentencias, también llamadas "sentencias de recuperación de datos", se utilizan para obtener datos de tablas y determinar cómo se dan los datos en la aplicación. La palabra reservada SELECT es el verbo más utilizado en DQL (y en todo SQL). Otras palabras reservadas comúnmente utilizadas en DQL incluyen WHERE, ORDER BY, GROUP BY y HAVING. Estas palabras reservadas DQL se utilizan a menudo con otros tipos de sentencias SQL.
2. Lenguaje de manipulación de datos (DML: Lenguaje de manipulación de datos): sus oraciones incluyen los verbos INSERT, UPDATE y DELETE. Se utilizan para agregar, modificar y eliminar respectivamente.
3. Lenguaje de control de transacciones (TCL): su declaración puede garantizar que todas las filas de la tabla afectadas por la declaración DML se actualicen a tiempo. Incluyendo el comando COMMIT (enviar), comando SAVEPOINT (punto de guardado), comando ROLLBACK (deshacer).
4. Lenguaje de control de datos (DCL): utiliza GRANT o REVOKE para implementar el control de acceso para determinar el acceso de usuarios individuales y grupos de usuarios a los objetos de la base de datos. Algunos RDBMS pueden usar GRANT o REVOKE para controlar el acceso a una sola columna de la tabla.
5. Lenguaje de definición de datos (DDL): Sus oraciones incluyen los verbos CREAR, ALTERAR y DROP. Cree nuevas tablas o modifique o elimine tablas en la base de datos (CREAT TABLE o DROP TABLE); agregue índices a las tablas, etc.
6. Lenguaje de control de puntero (CCL): sus declaraciones, como DECLARE CURSOR, FETCH INTO y UPDATE WHERE CURRENT, se utilizan para operar en filas individuales de una o más tablas.

(De la enciclopedia Baidu)

Datos y contacto

Abstracción de datos

• Capa física: el nivel más bajo de abstracción, que describe cómo se almacenan realmente los datos.
• Capa lógica: un nivel de abstracción ligeramente superior al nivel físico, que describe qué datos se almacenan en la base de datos y qué relaciones existen entre estos datos.
• Capa de vista: el nivel más alto de abstracción, pero solo describe una cierta parte de toda la base de datos. Facilita a los usuarios la interacción con el sistema.

Modelo de datos

Un modelo de datos es una abstracción de las características de los datos del mundo real, que se utiliza para describir los conceptos y definiciones de un conjunto de datos. El modelo de datos es el método de almacenamiento de datos en la base de datos y es la base del sistema de base de datos. En una base de datos, la estructura física de los datos también se denomina estructura de almacenamiento de datos, que es la representación y configuración de los elementos de datos en la memoria de la computadora; la estructura lógica de los datos se refiere a la relación lógica entre los elementos de datos, que son los datos en el usuario o programa. La forma de expresión frente al personal, la estructura de almacenamiento de los datos puede no ser coherente con la estructura lógica. Los tres elementos del modelo de datos: estructura de datos, operación de datos y restricciones de datos.

1. Modelo de datos conceptual
　　Este es un modelo de datos del mundo real para usuarios de bases de datos. Se utiliza principalmente para describir la estructura conceptual del mundo . Permite a los diseñadores de bases de datos deshacerse de los problemas técnicos específicos de los sistemas informáticos y los sistemas de gestión de bases de datos en la etapa inicial de diseño. Concéntrese en analizar los datos y las conexiones entre los datos, lo que no tiene nada que ver con el sistema de gestión de base de datos específico. El modelo de datos conceptual debe reemplazarse con un modelo de datos lógicos antes de que pueda implementarse en el sistema de gestión de bases de datos. Por ejemplo: modelo ER

2. Modelo de datos lógicos
　　Este es el modelo de datos que los usuarios ven en la base de datos. Es el modelo de datos soportado por el sistema de gestión de base de datos específico. Hay principalmente tres tipos de modelo de datos de red, modelo de datos jerárquico y modelo de datos relacionales . Este modelo debe estar orientado al usuario y al sistema, y ​​se utiliza principalmente para la realización de sistemas de gestión de bases de datos. En la base de datos, el modelo de datos se utiliza para abstraer, representar y procesar datos e información en el mundo real, principalmente para estudiar la estructura lógica de los datos.

3. Modelo de datos físicos
　　Se trata de un modelo de datos que describe la estructura organizativa de los datos en el medio de almacenamiento, no solo está relacionado con el sistema de gestión de base de datos específico, sino también con el sistema operativo y el hardware. Cada modelo de datos lógicos tiene un modelo de datos físicos correspondiente cuando se implementa. Para garantizar su independencia y portabilidad, el sistema de administración de bases de datos asigna la mayor parte del trabajo de realización del modelo de datos físicos al sistema para que se complete automáticamente, y el diseñador solo diseña estructuras especiales como índices y agregaciones.

Tres tipos de modelo de datos lógicos

1. Modelo jerárquico (jerárquico)
　　El modelo jerárquico es uno de los primeros modelos utilizados en los sistemas de bases de datos, y su estructura de datos es un "árbol dirigido". El nodo raíz está en la parte superior, el nivel es el más alto y los nodos secundarios están en la parte inferior, organizados capa por capa. Las características del modelo jerárquico son:

(1) Si hay un solo nodo sin un nodo principal, es el nodo raíz;
(2) Otros nodos tienen uno y solo un nodo principal. La figura muestra un modelo de datos a nivel de gestión de la administración educativa departamental, la figura (a) muestra la conexión entre entidades y la figura (b) muestra la conexión entre tipos de entidad.
2. Modelo de red (Red) El
　　modelo de red expresa la conexión entre entidades con una estructura de red. Cada nodo de la red representa un tipo de registro y la conexión se realiza mediante un puntero de enlace. El modelo de malla puede representar la conexión de múltiples relaciones de subordinación, y también puede representar la relación cruzada entre datos, es decir, las relaciones horizontales y verticales entre datos, es una extensión del modelo jerárquico. El modelo de malla puede expresar fácilmente varios tipos de conexiones, pero la estructura es compleja y los algoritmos implementados son difíciles de estandarizar. Sus caracteristicas son:

(1) Un nodo puede tener más de un nodo principal;
(2) Puede haber más de un nodo sin un nodo principal.

3. Relación El
　　modelo de relación utiliza una estructura de tabla bidimensional para expresar la conexión entre entidades y se basa en la teoría matemática de relaciones. La estructura de datos del modelo relacional es una colección de "marco de tabla bidimensional". Cada tabla bidimensional también puede denominarse relación. En el modelo relacional, los objetos y los resultados de las operaciones son tablas bidimensionales. El modelo relacional es actualmente el modelo de base de datos más popular. El sistema de administración de bases de datos que soporta el modelo relacional se denomina sistema de administración de bases de datos relacionales y Access es una especie de sistema de administración de bases de datos relacionales. La figura muestra un modelo de relación simple, donde la figura (a) muestra el modelo de relación y la figura (b) muestra la relación entre los dos modelos de relación. Los nombres de las relaciones son relación del profesor y relación del currículo. Cada relación es Contiene 3 tuplas, el código principal es "Número de profesor".
(1) La consistencia de la descripción, no solo usa la relación para describir la entidad en sí, sino que también usa la relación para describir la relación entre las entidades;
(2) Puede expresar directamente la relación de muchos a muchos;
(3) La relación debe ser una relación estandarizada, es decir, cada Cada atributo es un elemento de datos inseparable y no se permite una tabla en la tabla;
(4) El modelo relacional se basa en conceptos matemáticos y tiene una sólida base teórica.

La estructura de datos básica en el modelo relacional es una tabla bidimensional, sin punteros de enlace como jerarquías o mallas. La conexión entre registros se refleja en los atributos del mismo nombre en diferentes relaciones. Por ejemplo, para encontrar los cursos tomados por el profesor "Liu Jin", primero puede encontrar el número de profesor "1984030" de acuerdo con el nombre en la relación del profesor, y luego encontrar el nombre del curso correspondiente al número de profesor "1984030" en la relación del curso. A través del proceso de consulta anterior, el número de profesor del atributo del mismo nombre sirve como enlace entre las dos relaciones. Se puede ver que cada modelo relacional en el modelo relacional no debe estar aislado, ni es un montón de tablas bidimensionales juntas al azar, debe cumplir con los requisitos correspondientes. La relación es una tabla bidimensional, es decir, una colección de tuplas. El marco relacional es una tabla de nombres de atributos de una relación. La expresión formal es: R (A ₁ , A ₂ , ..., A _n ), donde R es el nombre de la relación y _Ai (i = 1, 2, ..., n) es el nombre del atributo de la relación. Las relaciones están conectadas a través de atributos públicos . Por ejemplo, la figura muestra dos relaciones y la conexión entre las dos relaciones se realiza a través del atributo común de "Número de maestro".
　　Una base de datos relacional se refiere a una colección de todas las relaciones correspondientes a un modelo relacional. Por ejemplo, en una base de datos relacional de gestión de la administración educativa, hay relaciones con los profesores, relaciones con el currículo, relaciones con los estudiantes, relaciones con la clase, relaciones con los grados, etc.

Referencia de MBA Think Tank-Encyclopedia

Conexión entre elementos de datos

Hay tres tipos de conexiones entre elementos de datos: uno a uno, uno a muchos y muchos a muchos.
Hay dos elementos de datos: A y B.
Uno a uno (1: 1): asigne un valor a A y solo habrá un valor B asociado. Dale a B un valor de B, y solo hay un valor de A asociado con él.
Uno a muchos (1: M): Dé un valor a A, hay cero, uno o más valores B están asociados con él. Pero para un valor de B, solo se puede asociar un valor de A.
Muchos a muchos (N: M): para un valor de A, hay cero, uno o más valores de B están asociados con él. Dale a B un valor, hay cero, uno o más valores de A y su asociado

Vínculos entre valores registrados

La conexión entre el tipo de registro representa la relación de datos abstracta entre dos clases de entidad en cierto sentido, y la conexión entre el valor del registro es la manifestación concreta de esta relación. La relación entre los valores de los registros y la relación entre los elementos de datos tiene tres relaciones y la definición es la misma.

Características de la transacción (ACID)

1. Atomicidad
   (1) Todas las operaciones incluidas en la transacción se realizan o no se realizan en absoluto
   (2) La atomicidad se logra mediante el mecanismo de recuperación

2. Coherencia
   (1) La ejecución aislada de transacciones debe garantizar la coherencia de la base de datos
   (2) Antes de que comience la transacción, la base de datos está en un estado coherente; después de que finaliza la transacción, la base de datos aún debe estar en un estado coherente
   (3) La coherencia de la base de datos El estado es responsabilidad del usuario y se implementa mediante el mecanismo de control de concurrencia
   (4) Se permiten inconsistencias temporales durante el proceso de transacción
   (5) Por ejemplo: transferencia bancaria, la suma entre las dos cuentas antes y después de la transferencia debe permanecer sin cambios

3. Aislamiento
   (1) El sistema debe garantizar que la transacción no se vea afectada por otras transacciones ejecutadas simultáneamente
   (2) Para cualquier par de transacciones T ₁ , T ₂ , desde la perspectiva de T ₁ , T _{2 ha} terminado antes _{de que} comience T ₁ , o Iniciar ejecución después _{de que se} complete T ₁
   (3) El aislamiento se logra a través del mecanismo de control de concurrencia

4. Persistencia
   (1) Una vez que se confirma una transacción, su impacto en la base de datos debe ser permanente
   (2) Una falla del sistema no puede cambiar la durabilidad de la transacción
   (3) La persistencia se logra a través de un mecanismo de recuperación

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