数据库系统概论学习笔记01

天武

1.1数据库系统概述

1.1.1 数据 数据库 数据库管理系统 数据库系统

数据 Data

• 数据是数据库中存储的基本对象
  

数据库 database

• 数据库是长期存储在计算机内部，有组织的，可以共享的大量数据的集合
  
• 数据库具有永久存储、有组织、可共享三个基本特征
  

数据库管理系统 DBMS

功能

• 数据定义功能  DDL 数据定义语言
  
  
  
  • DBMS提供数据定义语言 用户通过它可以方便的对数据库中的数据对象进行定义
    
  
  
• 数据组织、存储和管理
  
  
  
  • DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，包括数据字典，用户数据，数据的存取路径等等
    
  
  
• 数据操纵功能
  
  
  
  • DML 数据操纵语言，用户可以使用DML操纵数据，实现对数据库的基本操作和查询、插入、删除和修改等
    
  
  
• 数据库的事物管理和运行管理
  
  
  
  • 数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统进行统一管理，统一控制，保证数据的安全性、完整性。多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复
    
  
  
• 数据库的建立和维护功能
  
  
  
  • 数据库初始数据的输入，转换功能，数据库的存储，恢复功能，数据库的重组功能和性能监视和分析功能等等
    
  
  

数据库系统

• 数据库系统包括数据库、数据库管理系统（机器开发工具）、应用系统、数据库管理员构成
  

数据库系统在整个计算机系统的地位



数据库系统的发展历程

• 人工处理数据
  
• 文件处理数据
  
• 数据库处理数据
  
  
  
  • 数据结构化
    
  • 数据的共享性高，冗余度低，容易扩充
    
  • 数据独立性高
    
  • 数据由数据库管理系统统一管理和控制
    
  
  

1.2数据模型

数据模型也是一种模型，是对现实世界数据特征的抽象，数据模型就是现实世界的模型

数据模型的分类

• 数据模型应该满足三方面的要求
  
  
  
  • 能比较真实的模拟现实世界
    
  • 容易为人所理解
    
  • 便于在计算机上实现
    
  
  
• 概念模型
  
  
  
  • 概念模型也叫信息模型，它使按照用户的观点来对数据和信息进行建模，主要用于数据库设计
    
  
  
• 逻辑模型和物理模型
  
  
  
  • 逻辑模型主要包括层次模型，网状模型，关系模型，面向对象模型，对象关系模型，他是按照计算机系统的观点进行数据建模，主要用于DBMS的实现
    
  • 物理模型是对数据最低层次的抽象，它描述的是系统内部数据的表示方法和存取方法，在次哦按或者磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的
    
  
  

数据模型的组成要素

数据模型通常由数据结构，数据操作和完整性约束三部分组成

• 数据结构
  
  
  
  • 数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。数据结构所描述的对象类型的集合
    
  
  
• 数据操作
  
  
  
  • 对数据库内部的对象进行一定的查询和更新，增删改查，是对系统动态特性的描述
    
  
  
• 数据完整性约束条件
  
  
  
  • 在关系模型中任何关系都满足实体完整性和参照完整性两个条件
    
    
    
    • 什么叫实体完整性，一定要把某个特性给定某个关键字，例如说你的身份证，你的学号
      
    • 什么叫参照完整性，在两份成绩单里面你的学号都是一样的
      
    
    
  
  

1.2.3 概念模型

• 概念模型是现实世界到计算机世界的一个中间层次，表现为
  
  
  
  • 概念模型用于信息世界的建模
    
  • 现实世界到信息世界的第一层抽象
    
  • 数据库设计人员进行数据库设计的有力工具
    
  • 数据库的设计人员和用户之间进行交流的语言
    
  
  
• 概念模型的要求
  
  
  
  • 具有较强的语义表达能力
    
  • 能够方便、直接的表达应用中的各种语义知识
    
  • 简单。清晰、易于用户理解
    
  
  

现实世界的抽象

• 实体
  
• 属性
  
• key
  
• 域
  
  
  
  • 域是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自于某个域
    
  
  
• 实体型
  
  
  
  • 具有相同属性的实体必然具有共同的特征。用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体
    
  • 例如 学生（学号，姓名，性别，出生年月日等等）
    
  
  
• 实体集
  
  
  
  • 同一实体的集合成为实体集
    
  
  
• 联系
  
  
  
  • 在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的
    
  
  

两个实体之间的联系

• 一对一之间的联系
  
  
  
  • 一个班级对应一个班长
    
  
  
• 一对多之间的关系
  
  
  
  • 一个班级中有很多学生
    
  
  
• 多对多
  
  
  
  • 多个班级对应多个学生
    
  
  

概念模型的一种表示方法 实体-联系图 （E-R图）

E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法
实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名
属性：用椭圆表示，并且用无向边将其连起来


联系：用联系来表示
1.2.4 最常用的数据模型

• 层次模型，网状模型，关系模型，面向对象模型，对象关系模型
  
• 最常用的是关系模型
  
  
  
  • 表格就是关系模型
    
  
  

1.2.5关系模型

关系模型的数据结构

• 关系
  
  
  
  • 一个关系对应我们通常说的一个表
    
  
  
• 元组
  
  
  
  • 表中的一个行
    
  
  
• 属性
  
  
  
  • 表中的一个列
    
  
  
• key 码
  
  
  
  • 表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组，例如表中的学号可以唯一确定一个学生，给定身份证，可以唯一确定一个人
    
  
  
• 域：
  
  
  
  • 属性的取值范围，例如说人的年龄在35-59岁之间
    
  
  
• 分量
  
  
  
  • 元组中的一个属性值
    
  
  
• 关系模式
  
  
  
  • 对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，属性3，属性n ）
    
  
  

关系数据模型的操纵与完整性约束

关系数据模型的操作主要包括查询、插入、删除和更新数据
这些都要满足关系的完整性约束性条件
关系的完整性约束条件包括三大类

• 实体完整性
  
  
  
  • 每个学生都有学号，有一一对应的学号
    
  • 确定出唯一一个实体，不能有歧义
    
  
  
• 参照完整性
  
  
  
  • 实体里面的属性要参照另一个属性进行设定，跟另外一个实体里面的学号是相对应的
    
  
  
• 用户定义的完整性
  
  
  
  • 大学教授退休的年龄是65岁以后，那么在职的应该年龄小于65
    
  
  

关系数据模型的优点

• 数学概念严格
  
• 关系模型的aging单一
  
• 关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更好的独立性，还有更好的安全保密性
  

1.3数据库系统结构

数据库系统模式的概念

模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，同一个模式下可以有很多实例
举例：人应该有五官，有器官，至于不同的人的区别，我们不做研究
数据库系统中的三级模式结构

外模式，模式和内模式


数据库系统的组成

数据库 数据库管理系统 应用系统和数据库管理员构成
硬件平台以及数据库

• 内存，缓冲区
  
• 。。。