数据库系统概述

文章目录

- - 数据库基本概念
  - - 内容
    - 重点
    - 数据库定义
    - 计算机三大主要应用领域
  - 数据管理基础
  - - 数据与信息
    - 数据处理与数据管理
  - 数据库技术的产生、发展
  - 数据库系统的组成
  - - 优势
    - 组成部分
  - 数据模型
  - - 概念
    - 类型
  - 数据库三级模式和二级映射
  - - 目的
    - 组成部分
  - 数据库系统设计步骤
  - 小结

数据库基本概念

内容

信息和数据的关系、数据管理
数据库系统的构成；DB、DBMS、DBS三者之间的关系
三种数据模型：概念模型、逻辑模型、物理模型
数据库三级模式和数据库系统二级映射
数据库设计步骤

重点

理解概念模型、逻辑模型和物理模型之间的区别
理解三级模式、二级映射对数据独立性的作用

数据库定义

数据仓库，即数据存放的地方

计算机三大主要应用领域

科学计算
过程控制
数据处理（占70%）

数据管理基础

数据与信息

数据是信息的具体表现形式
数据与信息的联系：数据是信息的符号表示

数据处理与数据管理

数据处理：将数据转换成信息的过程
数据管理：包括数据的收集、管理、加工利用乃至信息输出
数据与信息的联系：数据是信息的符号表示信息是数据的内涵，是对数据的语义解释

数据库技术的产生、发展

人工管理阶段：无专门存取设备，无专用软件管理数据
文件系统阶段：数据以文件形式保存，由文件系统管理
数据库系统阶段：数据结构化，共享性高、冗余度低，独立性高

数据库系统的组成

在这里插入图片描述

优势

数据冗余度小
数据共享度高
数据与程序之间具有较高的独立性
数据安全管理更可靠

组成部分

数据库（DB）：存储在计算机内、有组织的、可共享的数据集合
数据库管理系统（DBMS）：管理数据库的系统软件
数据库管理员（DBA）：负责数据库的设计、建立、管理和维护
应用程序：以数据库为基础的应用程序

数据库系统(DBS)是一个计算机应用系统，它把有关的计算机硬件、软件、
数据和人员组合起来为用户提供数据管理服务。
数据库(DB)：计算机中存放的数据集合。
数据库管系统(DBMS)：管理数据库的系统软件，是数据库系统的核心。
DBMS举例：SQL Server, Oracle, MySQL, DB2……
数据库管理员(DBA)：负责数据库的规划、设计、协调、维护和管理等工作。
应用程序(例如MIS)：以数据库为基础的应用程序

数据模型

概念

模型是对客观世界中复杂对象的描述
采用数据库进行数据管理，首要的问题就是要将现实世界应用领域的客观事物正确地转换为数据库中的数据。
将现实世界中的客观事物转换为数据库系统（机器世界）中的形式化的结构数据，需要借助数据模型作为工具。
数据模型是数据库系统中用于提供信息表示和数据操作手段的工具，是对现实世界中的数据和信息进行抽象、表示和处理的工具。
数据处理的三个阶段：现实世界阶段、信息世界阶段、机器世界阶段。
数据模型是数据的抽象表示工具，在不同阶段用不同模型来表示数据。用概念模型描述现实世界中的事物及其联系。用逻辑模型描述数据的结构和操作方式。用物理模型表示数据在计算机上的存储方式。

类型

概念模型：描述现实世界中的事物及其联系。独立于计算机系统，只描述某个特定组织所关心的信息结构，是按用户的观点对数据和信息建模，用于数据库设计，是数据库设计人员和用户之间进行交流的工具（实体-联系模型）。
概念模型
学生（学号，姓名，性别，生日，专业，班级）
课程（课程代号，课程名，学分）
学生修读课程（学号，课程代号，修读学期，成绩）
逻辑模型：描述数据的结构和操作方式，直接面向数据库的逻辑结构的，用一组严格定义的、无二义性的语法和语义的数据库语言来定义、操纵数据库中的数据。应用程序是基于逻辑模型编程的，每种DBMS都支持一种逻辑模型。
逻辑模型
用三张二维表，分别存放学生数据，课程数据，修读数据。
在学生数据中，学号，姓名，性别，专业，班级用字符串来表示，生日用日期型数据来表示，……
物理模型：描述数据在计算机上的存储方式，是对数据最底层的抽象，描述数据在磁盘或磁带上的存储方式和存储方法。

数据库三级模式和二级映射

目的

保证数据的逻辑独立性和物理独立性
为了有效地组织、管理数据，提高数据库的逻辑独立性和物理独立性，人们为数据库设计了一个严谨的体系结构，数据库领域公认的标准结构是三级模式结构，包括外模式、模式和内模式。
外模式、模式和内模式分别反应了三类人员看数据的视图：
对应于外部用户的视图——外模式
对应于数据库设计者的视图——模式
对应于系统程序员的视图——内模式
数据库系统的二级映射
外模式/模式映射——提高数据逻辑独立性
模式/内模式映射——提高数据物理独立性

组成部分

外模式（用户视图）：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。
一个数据库只有一个内模式。
模式（设计者视图）：用于描述数据库的整体逻辑结构。不涉及数据的物理存储结构和硬件环境，也不涉及具体的应用程序。一个数据库只有一个模式。
内模式（系统程序员视图）：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结构。一个数据库可以有多个外模式，如果不同的用户在应用需求上存在差异，则其外模式就是不同的。同一外模式也可以为某一用户的多个应用系统所使用，但一个应用程序只能使用一个外模式。

特征：对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映射，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。
比如：数据库中存放了实验设备、人员简历、教师信息、课程信息、学生信息、教室信息等数据，现在一个应用程序专门用于显示学生的课程表，就要从数据库的众多数据中选择一部分，课程表是一种外模式，在此外模式和整体模式之间，需要建立一个映射。
作用：保证数据的逻辑独立性
当模式改变时，修改外模式／模式映射，使外模式不变。应用程序使用的是外模式，因此应用程序也不必修改，从而保证数据与程序彼此独立，称为数据的逻辑独立性。
在这里插入图片描述

模式/内模式映像
特征：模式／内模式映象定义了数据整体逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
作用：保证数据的物理独立性：
当数据库的存储结构改变了，修改模式／内模式映象，使模式保持尽可能不变，进而外模式与应用程序也保持不变。保证了数据逻辑结构与物理存储方式之间彼此独立，称为数据的物理独立性。