数据库期中复习
知识点
数据(Data) 、数据管理 、数据库(Database，DB) 、数据库管理系统(DBMS)
数据
- 描述事物的符号记录
- 数据有 “型” 和 “值” 之分
- 数据与其语义是不可分的
例 ：93是一个数据
语义1：学生某门课的成绩
语义2：某人的体重
语义3：某个年级的学生人数
数据管理
- 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索
和维护，是数据处理的中心问题 - 数据管理技术的发展过程
人工管理阶段(40年代中–50年代中)
文件系统阶段(50年代末–60年代中)
数据库系统阶段(60年代末–现在)
- 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索
数据库
- 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算
机内、有组织的、可共享的大量数据集合 - 数据库特点：
- 数据结构化
- 数据的共享性高，冗余度低，易扩充
- 数据独立性高
- 数据由DBMS统一管理和控制
- 数据库(Database,简称DB)是长期储存在计算
数据库管理系统
- 数据库管理系统（Database Management
System，简称DBMS）是位于用户与操作系
统之间的一层数据管理软件 - DBMS的主要功能
- 数据定义功能
提供数据定义语言(DDL)
定义数据库中的数据对象 - 数据操纵功能:提供数据操纵语言(DML)
操纵数据实现对数据库的基本操作
(查询、插入、删除和修改) 补充概念：数据库管理系统 - 数据库的运行管理
保证数据的安全性、完整性、
多用户对数据的并发使用
发生故障后的系统恢复 - 数据库的建立和维护功能(实用程序)
数据库数据批量装载
数据库转储
介质故障恢复
数据库的重组织
性能监视等
- 数据定义功能
- 数据库管理系统（Database Management
数据管理技术发展之数据库系统阶段
理解数据库系统
- 以数据库为核心的应用系统，用户对数据库中数据的访问路径为：用户操作命令→DBMS→数据库
如图所示：
什么是数据库系统
数据库系统（DataBase System，DBS）是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统。
数据库系统的组成：
数据库
数据库管理系统（及其开发工具）
数 据 库 管 理 员 (DataBase Administrator, DBA)
数据库应用系统
用户
理解数据库系统结构
数据库系统的三级结构模式
数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由
外模式、模式和内模式三级构成。
- 模式（Schema）
模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
一个数据库只有一个模式
它既不涉及物理存储细节
也不涉及应用程序和程序设计语言 - 外模式（External Schema）
也称子模式或用户模式，是模式的子集
面向应用
是数据库用户（包括程序员和最终用户）所能使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
是数据库用户的视图
由于不同的应用有不同的外模式，因此一个数据库可以有多个外模式 - 内模式（Internal Schema）
也称存储模式
是数据库的物理结构
一个数据库只有一个内模式
主要描述数据物理结构和存储方式
例如：
记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，
按hash方法存储）
索引的组织方式
数据是否压缩存储
数据是否加密
数据存储记录结构的规定
数据库系统的二级映像（mapping）：外模式/模式映像、模式/内模式映像
当通过应用系统访问数据库中数据时
应用系统调用外模式，去查找模式中的某一数据
而模式是逻辑上的，对它的访问最终要反映到对外存上数据的操作
要能顺利访问数据必须建立二级映像
在数据库系统的三级模式和二级映像结构中，模式是数据库的核心和关键，它独立于数据库的其他层次
因此，设计数据库模式是数据库设计的核心任务
- 数据库系统的三级模式与二级映像的优点 :
- 保证数据独立性。
将外模式与模式分开，保证了数据的逻辑独立性；
将内模式与模式分开，保证了数据的物理独立性。 - 有利于数据共享，减少数据冗余。
- 有利于数据的安全性。不同的用户在各自的外模式下根据要求操作数据，只能对限定的数据进行操作。
- 简化了用户接口。用户按照外模式编写应用程序或输入命令，而无须了解数据库全局逻辑结构和内部存储结构，方便用户使用。
- 数据库管理系统在计算机系统中占核心地位
数据模型
数据模型的概念
- 模型是现实世界特征的抽象与模拟，可分为实物模型和抽象模型
- 数据模型（Data Model）是一种抽象模型，是对现实世界数据特征的抽象
- 数据模型的选择应满足三方面要求：
- 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
- 根据实际问题的需要和应用目的的不同，有三种层面上的数据模型
- 概念数据模型（Conceptual Data Model），也称概念模型或信息模型。它是面向用户的模型，是现实世界到机器世界的一个中间层次。其基本特征是按用户观点对信息进行建模，与具体DBMS无关。
- 逻辑数据模型（Logical Data Model），也称结构数据模型，其特征是按计算机系统的观点对数据建模，服务于DBMS的应用实现。结构化数据模型包括：层次模型、网状模型、关系模型等。
- 物理数据模型（Physical Data Model），用于描述数据在存储介质上的组织结构，它与具体DBMS有关，也与操作系统和硬件有关，是物理层次上的数据模型。
概念数据模型（以E-R图为例）
- E-R 模型的三要素 :
- 实体（Entity）
实体型：实体值
用矩形框表示 - 属性（Attribute）
用椭圆框表示 - 联系（Relationship）
联系的分类
1.4.2 概念数据模型
实体型间联系
两个实体型 一对一联系（1:1）
三个实体型 一对多联系（1:n）
一个实体型 多对多联系（m:n）
用菱形框表示
逻辑数据模型
用概念数据模型描述的数据，必须用逻辑数据模型表示才能由DBMS管理
- 数据模型三要素
数据结构
- 数据结构是对系统静态特性的描述，主要描述数据库组成对象以及对象之间的联系。
- 数据结构是刻画数据模型最重要的方面。因此在数据库系统中，通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。
- 主要的数据模型
─ 层次模型
─ 网状模型
─ 关系模型
数据操作
- 对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则，它是对数据库动态特性的描述。
- 数据操作的类型
─ 检索（或查询）
─ 更新（包括插入、删除、修改） - 数据模型对操作的定义：操作的确切语义、操作
符号、操作规则及实现操作的相关语句。
数据的约束条件
- 一组完整性规则的集合。
- 完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。
- 数据模型的类型
- 关系模型（课本讨论的重点）(Relational Model)
数据结构：表 - 面向对象模型(Object Oriented Model）
数据结构：对象 - 对象关系模型(Object Oriented Model）
数据结构：对象基本关系模型
习题1
简述数据库系统的特点。
1）数据结构化
2）数据的共享性高，冗余度低，易扩充
3）数据独立性高
4）数据由DBMS统一管理和控制什么是数据库系统？
数据库系统（DataBase System，DBS）是指带有数据库并利用数据库技术进行数据管理的计算机系统简述数据库系统的组成。
数据库
数据库管理系统（及其开发工具）
数 据 库 管 理 员 (DataBase Administrator, DBA)
数据库应用系统
用户试述数据库系统的三级模式结构。这种结构的优点是什么？
数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由
外模式、模式和内模式三级构成。
优点：
1)保证数据独立性
2)有利于数据共享，减少数据冗余
3)有利于数据的安全性
4)简化了用户接口什么是数据的物理独立性与逻辑独立性？并说明其重要性。
- 物理独立性
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。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。 - 逻辑独立性
指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。
重要性：很重要（狗头）
数据库管理系统的功能主要有哪几个方面？
数据定义功能
数据库的运行管理
数据库的建立和维护功能(实用程序)数据库系统的人员主要包括哪些？
数据库管理员（DBA）
系统分析员和数据库设计人员
应用程序员
最终用户（End User）什么是数据模型？
数据模型（Data Model）是一种抽象模型，是对现实世界数据特征的抽象什么是概念数据模型？E-R模型的三要素是什么？
概念数据模型（Conceptual Data Model）是面向用户的模型，是现实世界到机器世界的一个中间层次。其基本特征是按用户观点对信息进行建模，与具体DBMS无关。
E-R图三要素：
实体，属性，联系举例说明联系的三种类型。
一对一
一对多
多对多什么是逻辑数据模型？逻辑数据模型的三要素是什么？
逻辑数据模型（Logical Data Model），其特征是按计算机系统的观点对数据建模，服务于DBMS的应用实现。
三要素：
数据结构
数据操作
数据的约束条件简述关系模型的特点。
1）建立在严格的数学理论基础上
2）数据结构简单清晰，用户易懂易用
3）数据物理存储结构相对用户是透明的，有更高的数据独立性，更好的数据安全性