数据库

四.数据库设计基础

数据库基本概念

数据：描述事物的符号记录，计算机中分为两部分：持久性数据，临时性数据

数据库：数据的集合，具有统一的结构形式并且存放于统一的存储介质中，是多种应用数据的集合，并且可以被各种应用程序所共享，数据库中的数据特点：集成，共享

数据库管理系统：是管理数据库的机构，是一个系统软件，负责数据库中数据组织，数据操纵。数据维护，控制及保护和数据服务等

数据库管理员：对数据库的规划，设计，维护，监视等进行管理人员（DBA）

数据库系统:（DBS）由数据库，数据库管理系统，数据库管理员，系统硬件平台以及系统软件平台构成的一个以数据库管理系统为核心的完整的运行实体。

数据库系统的基本特点：1）数据集成性 2）数据共享性高 3）数据独立性高 4）数据统一管理和控制

数据库系统内部具有三级模式和二级映射，

三级模式：概念级模式，内部模式和外部模式

二级映射：概念级到内部映射，外部级到概念级映射

数据库应用系统：（DBAS）程序员根据用户的需求，在数据库管理系统的支持下，用数据库管理系统提供的命令编写，开发并能够在数据库管理系统的支持下运行的程序和数据库的总称。

数据管理技术经历三个阶段：人工管理，文件系统，数据库系统

数据模型，实体联系模型

数据模型：可以将现实世界复杂的要求反映到计算机数据库的物理世界，数据模型是数据库系统基础，模型就是对现实世界特征的模拟和抽象。转化过程分两阶段：从现实世界到信息世界，再到计算机世界。

一个数据模型应满足三要素：1）数据结果 2）数据操作 3）数据约束

数据模型按照不太的应用层次氛围：概念数据模型，逻辑数据模型，物理数据模型

概念模型是面向现实世界的，将现实世界的要求转化成实体，联系和属性等几个基本概念，以及它们之间的基本连接关系，并且可以用E-R图直接形象的展现出来

E-R模型基本概念：1）实体 2）属性 3）联系（一对多，一对一，多对多）

层次模型：用树状结构来表示实体以及其之间的联系模型，节点是实体，树枝是联系，从上到下是一对多的关系。特点：1）有且仅有一个无父结点的根节点 2）树节点以外的子节点，向上有且仅有一个父节点，向下可以有一个或者多个子节点

网状模型，用网状结构表示实体之间的联系的模型，是层次模型的扩展。特点：允许一个或者多个结点无父节点，一个结点可以有多于一个父节点。

关系模型：目前数据库模型中最常用的数据模型之一。

关系代数运算

关系数据库系统的特点：建立在数学理论基础之上，很多数学理论可以表示关系模型的数据操作，期中最著名的就是关系代数与关系演算

关系代数基本运算：插入，删除，修改，查询（投影，选择，笛卡尔积，除，连接）

数据库设计

数据库设计是数据应用的核心，分为需求分析，概念设计，逻辑设计3个阶段，数据库设计的基本任务是根据用户对象的信息需求，处理需求和数据库的支持环境设计出数据模式。

数据库设计方法：面向数据的方法（信息需求为主，兼顾处理需求），面向过程的方法（以处理需求为主，兼顾信息需求），面向数据的方法是主流设计方法。

数据库设计的步骤：一般采用生命周期法，即将整个数据库应用系统的开发分解成目标独立的若干个阶段，它们分别是：需求分析，概念设计，逻辑设计，物理设计，编码，测试，运行，进一步修改。在数据库设计中采用上面几种阶段中的前4阶段，并且主要以数据结构与模型的设计为主线

概念设计目的：分析数据间内在的主义关联，方法：1）集中式模式设计法 2）视图集成设计法

数据库概念设计步骤：1)选择局部应用 2）视图设计 3）视图集成

逻辑设计：

物理设计：数据库在物理设备上的存储结构和存取方法

数据库管理：数据库中的共享资源进行维护和管理，管理内容：1）数据库的建立 2）数据库的调整 3）数据库的重组 4）数据库安全性与完整性的控制 5）数据库的鼓掌恢复 6）数据库监控