第6章 数据库技术基础

一、数据库、数据库管理系统

• DBS(数据库管理系统)：包括DBMS和(数据库应用系统和开发工具)，其中核心是DBMS

• DB(数据库)：存储数据的仓库，其本质是一个文件系统。保存一些列有组织的数据

• DBMS(数据库管理系统)：是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用是维护数据库，对数据库进行统一管理和控制。例如：Oracle、MySQL

• DBA(数据库管理员)：负责数据库的总体信息控制。

二、数据库和数据库管理系统的关系

数据库管理系统(DBMS)可以管理多个数据库(DB)。为保存应用中实体的数据，一般会在数据库中创建多个表，以保存数据(Data)

三、数据库技术的发展

1. 人工管理阶段
2. 文件系统阶段
3. 数据库系统阶段：数据独立性最高

四、DBMS的功能和特点

功能：DBMS用于建立、使用和维护数据库，对数据库进行统一管理和控制。

特点：

• DBMS的数据独立性：是指用户的应用程序独立与数据库中的数据
• 数据独立性分为数据的物理独立性和数据的逻辑独立性
  • 物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。即，数据在磁盘上怎样存储由DBMS(DataBase Management System 数据库管理系统)管理，用户程序不需要了解，应用程序要处理的只是数据的逻辑结构，这样当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
  • 逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的，即当数据的逻辑结构改变时，用户程序也可以不变。

分类：

• 关系型数据库(Relation DataBase Systems，RDBS)：Mysql、Oracle等
• 非关系型数据库：例如键值型数据库Redis、文档数据库等

五、数据库的三级模式结构

三级模式结构：外模式、模式和内模式

一、模式（Schema）

定义：

也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。

理解：

① 一个数据库只有一个模式；

② 是数据库数据在逻辑级上的视图；

③ 数据库模式以某一种数据模型为基础；

④ 定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构（如数据记录由哪些数据项构成，数据项的名字、类型、取值范围等），而且要定义与数据有关的安全性、完整性要求，定义这些数据之间的联系。

二、外模式（External Schema）

定义：也称子模式（Subschema）或用户模式，是数据库用户（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，是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。

理解：

① 一个数据库可以有多个外模式；

② 外模式就是用户视图；

③ 外模式是保证数据安全性的一个有力措施。

三、内模式（Internal Schema）

定义：

也称存储模式（Storage Schema），它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（例如，记录的存储方式是顺序存储、按照B树结构存储还是按hash方法存储；索引按照什么方式组织；数据是否压缩存储，是否加密；数据的存储记录结构有何规定）。

理解：

① 一个数据库只有一个内模式；

② 一个表可能由多个文件组成，如：数据文件、索引文件。 它是数据库管理系统(DBMS)对数据库中数据进行有效组织和管理的方法

其目的有：

① 为了减少数据冗余，实现数据共享；

② 为了提高存取效率，改善性能。

外模式——子模式、用户模式——视图——视图层——是局部数据的逻辑结构和特征的描述(局部)
模式——概念模式、逻辑模式——基本表——逻辑层——是全体数据的逻辑结构和特征的描述(全体)
内模式——存储模式——存储文件——物理层——是数据物理结构和存储方式的描述
数据的逻辑独立性：外模式/模式
数据的物理独立性：模式/内模式

六、数据库的两级映像

两级映像：外模式/模式、模式/内模式映像，保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性

外模式/模式 保证 逻辑独立性
模式/内模式 保证 物理独立性

七、数据模型的三要素

数据模型的三要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件

八、基本的数据模型

1. 层次模型：(树型结构)
2. 网状模型：(图结构)
3. 关系模型：(一张张表)
4. 面向对象数据模型：