数据库系统概论第一章笔记

第一章 绪论

一、数据库系统概述

1、数据管理技术的产生和发展

数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 数据处理和数据分析的中心问题

数据库系统特点

数据结构化 数据的共享性高，冗余度低且易扩充 数据由数据库管理系统统一管理和控制

1）数据结构化：数据的整体结构化

数据的最小存取单位是数据项

数据用数据模型描述，无需应用程序定义

数据结构化是数据库系统与文件系统的根本区别

2）数据的共享性高，冗余度低且易扩充

数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用

数据共享的好处：

减少数据冗余，节约存储空间

避免数据之间的不相容性与不一致性

使系统易于扩充

3）数据由数据库管理系统统一管理和控制

数据的安全性保护:保证数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏

数据的完整性检查：保证数据的正确性、有效性和相容性

并发控制：对多用户的并发操作加以控制和协议，防止项目干扰而得到错误的结果

数据库恢复：将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态

2.数据库系统的基本概念

数据：数据库存储的基本对象，是描述事物的符号记录（连续或者离散都可）

NOTE：数据的含义称为数据的语义，数据与其语义不可分

数据库：数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合

数据库的基本特征：

数据按一定的数据模型组织、描述和储存（有组织、有结构）

可为各种用户共享、冗余度较小、易扩展

数据独立性高

数据库管理系统：科学存储数据、高效获取数据（操纵与管理）

（重要）主要功能：数据定义（DDL） 数据组织、存储和管理 数据操纵（DML） 数据控制（DCL） 其他功能：数据库的事务管理和运行管理 数据库的建立和维护功能 数据库的保护 数据库的维护等

NOTE:数据定义：建立、修改数据库的库结构，完整性约束等约束

数据操作：CRUB 对数据的增删改查

数据控制：对数据完整性和安全性控制

按照功能划分，数据库管理系统大致分为六部分：模式翻译、应用程序的编译 交互式查询 数据的组织与存取 事务运行管理 数据库的维护

数据库系统：是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成（一种较为理想的数据处理的核心结构）

数据库系统的组成：软件、数据库、数据管理员

3、数据库系统的组成：人员 硬件 软件

人员：参与到数据库系统中的所有相关人员（系统分析员 数据库设计人员 应用程序员 用户 数据库管理员（DBA））

数据库管理员：最灵活最重要的角色

软件：主要包括操作系统、数据库管理系统、应用程序

硬件：构成计算机系统的各种物理设备，包括存储所需的外部设备

二、数据库系统结构

数据库的三级模式结构：模式 内模式 外模式

概念：

型是指对某一类数据 的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值（类似于变量于变量的值）

模式：逻辑模式，对应于逻辑层 。一个数据库只能有一个模式。

外模式：用户模式，对应于外部层。（从模式导出的一个子集）一个数据库可以有多个外模式

内模式：存储模式，对应于物理级。全体数据的内部表示或底层描述，是数据在数据库内部的组织方式，是数据库最低一级的逻辑描述。内模式也是唯一的。

2、数据库的二级映像和数据独立性

1）二级映像

外模式/模式映像：对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式，定义外模式与模式之间的对应关系，保证了数据的独立性。

模式/内模式映像：定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系，保证了数据库的物理独立性。

三、数据模型

1、数据模型是对现实世界数据特征的抽象（现实世界的模拟）

数据模型应该满足三方面的要求：

能比较真实地模拟现实世界

容易为人所理解

便于在计算机上实现

数据模型是数据库系统的核心和基础

2、数据库的分层模型

概念模型 逻辑模型 物理模型

概念模型（信息模型）：按照用户的观点对数据和信息建模，用于数据库的设计，E-R模型

逻辑模型：按照计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。面向数据库系统的模型，面向用户和系统，常见：层次模型、网状模型、关系模型

物理模型：对数据最底层的抽象，描述数据在系统内的表示方法和存取方法

模型之间的关系： 现实世界——概念模型——逻辑模型——物理模型

3、常见的逻辑模型

1）（重要）逻辑模型三要素：数据结构（系统的静态特性） 数据操作（数据的动态特性） 完整性约束

数据结构：

刻画数据模型性质的重要方面：用数据结构的类型来命名数据模型

描述数据库的组成对象：对象的类型、内容、性质

描述对象之间的联系

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，主要分为 查询 修改 两部分

完整性约束：一组完整性规则的集合

2）数据之间的联系

一对一联系 一对多联系 多对多联系

3）层次模型（树型结构）

层次模型的数据结构要求参考树的

层次模型的数据操纵主要有查询、插入、删除和更新。

插入：如果没有相应的双亲结点值就不能插入它的子结点值。

删除：如果删除双亲结点值，则相应的子结点值也 被同时删除。

更新：应更新所有相应记录，以保证数据的一致性

4）网状模型：连接指令或指针确定数据的连接关系，是具有多对多类型的数据组织方式

网状模型的数据结构参考网的

网状模型的数据操作主要包括查询、插入、删除和更新

插入：允许插入尚未确定双亲结点值的子结点值

删除：只允许删除双亲结点值

更新：只需要指定更新记录即可

5）关系模型（最重要）

无论实体还是实体间的联系均有单一的结构类型——关系来表示。

关系模型的数据结构由二维表表示

基本术语：

关系(Relation)：一个关系对应着一个二维表，二维表就是关系名。

元组(Tuple)：在二维表中的一行，称为一个元组。

属性(Attribute)：在二维表中的列，称为属性。属性的个数称为关系的元或度。列的值称为属性值；

域(Domain)：属性值的取值范围为值域。

分量：每一行对应的列的属性值，即元组中的一个属性值。

关系模式：对关系的描述称为关系模式。一般表示为关系（属 性1，属性2，......,属性n）。

键(码)：如果在一个关系中存在唯一标识一个实体的一个属性 或属性集，称为实体的键(码)

关系模型的三类完整性规则：

实体完整性规则：关系中的元组在组成主键的属性不能重复且不能有空值

参照完整性规则：如果属性集K是关系模式R1的主键，K也是关系模式R2的外键，那么在R2的关系中，K的取值只允许有两种可能，或为空值，或等于R1关系中某个主键值

用户定义的完整性规则：针对具体数据的

 

补充：

数据模型对于完整性约束的定义

反映和规定必须遵守的基本的通用的完整性约束条件

提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件

联系：

实体内部的联系：是指组成实体的各属性之间的联系

实体之间的联系：通常是指不同实体集之间的联系

实体之间的联系由一对一、一对多、多对多等多种类型

概念模型的一种表示方法：实体-联系方法（ER）

用E-R图描述现实世界的概念模型

E-R方法也成为E-R模型