【原】數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論

流楚丶格念 2022-01-14

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一,、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

1,、數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)(Data)是事物的符號表示,，數(shù)據(jù)可以是數(shù)字,、文字,、圖像,、聲音等,。

2、數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫(Database)是以特定的組織結構,、存放在計算機的存儲介質中的相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合,。
數(shù)據(jù)庫具有以下特征：
（1）是相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，不是雜亂無章的數(shù)據(jù)集合,。
（2）數(shù)據(jù)存儲在計算機的存儲介質中,。
（3）數(shù)據(jù)結構比較復雜,，有專門理論支持。
數(shù)據(jù)庫包含了以下含義：
（1）提高了數(shù)據(jù)和程序的獨立性,，有專門的語言支持,。
（2）建立數(shù)據(jù)庫的目的是為應用服務。

3,、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(Database System, DBS)是數(shù) 據(jù)庫應用系統(tǒng)的簡稱,，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng),、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),、應用程序、用戶,、數(shù)據(jù)庫管理員組成,，如右圖所示。

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圖片資料：

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4,、數(shù)據(jù)庫發(fā)展階段

人工管理階段
文件系統(tǒng)階段

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數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

在開發(fā)設計數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)時需要使用不同的數(shù)據(jù)模型,，它們是概念模型、邏輯模型,、物理模型,，根據(jù)模型應用的不同目的，按不同的層次可將它們分為兩類,，第一類是概念模型,，第二類是邏輯模型、物理模型,。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎,。
從概念模型到邏輯模型的轉換由數(shù)據(jù)庫設計人員完成，從邏輯模型到物理模型的轉換主要由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完成,。

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二,、數(shù)據(jù)模型

1、概念模型

概念模型(Conceptual Model)又稱信息模型,，它是按用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息進行建模,，
描述現(xiàn)實世界的概念化結構，它獨立于數(shù)據(jù)庫邏輯結構和具體的DBMS,。

【專業(yè)術語】

·（1）實體(entity)：客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體,，實體用矩形框表示，框內(nèi)為實體名,。
·（2）屬性(attribute)：實體所具有的某一特性稱為屬性,，屬性采用橢圓框表示，框內(nèi)為屬性名,，并用無向邊與其相應實體連接,。
·（3）碼(key)：能唯一標識實體的最小屬性集,。
·（4）實體型(entity type)：用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱為實體型,。
·（5）實體集(entity set)：同型實體的集合稱為實體集
·（6）聯(lián)系(relationship)：實體之間的聯(lián)系,，可分為兩個實體集之間的聯(lián)系、多個實體集之間的聯(lián)系,、單個實體集內(nèi)的聯(lián)系,。

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兩個實體集之間的聯(lián)系包括一對一的聯(lián)系、一對多的聯(lián)系,、多對多的聯(lián)系,。
·一對一的聯(lián)系（1 : 1）
如果實體A中的每個實例在實體B中至多有一個（也可以沒有）實例與之關聯(lián)，反之亦然,，則稱實體A與實體B具有一對一聯(lián)系,，記作：1:1。
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·一對多的聯(lián)系（1:n）
如果實體A與實體B之間存在聯(lián)系,，并且對于實體A中的一個實例,，實體B中有多個實例與之對應；而對實體B中的任意一個實例,，在實體A中都只有一個實例與之對應,，則稱實體A到實體B的聯(lián)系是一對多的，記為1: n,。
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·多對多的聯(lián)系（m:n）
如果實體A與實體B之間存在聯(lián)系,，并且對于實體A中的一個實例,，實體B中有多個實例與之對應,；而對實體B中的一個實例，在實體A中也有多個實例與之對應,，則稱實體A到實體B的聯(lián)系是多對多的,，記為m: n。

一個學生可選擇多門課程,，一門課程也可以多個學生選擇 **
** 學生與課程之間兩個實體存在多對多（M:N）

【概念模型的表示方法】

概念模型較常用的表示方法是實體-聯(lián)系模型(Entity-Relationship Model, E-R模型),。
E-R模型即實體-聯(lián)系模型，在E-R模型中：
（1）實體采用矩形框表示,，把實體名寫在矩形框內(nèi),。
（2）屬性采用橢圓框表示，把屬性名寫在橢圓框內(nèi),，并用無向邊將其與相應的實體框相連,。
（3）聯(lián)系采用菱形框表示，聯(lián)系名寫在菱形框中,，用無向邊將參加聯(lián)系的實體矩形框分別與菱形框相連,，并在連線上標明聯(lián)系的類型,，例如1:1、1:n 或m:n,，如果聯(lián)系也具有屬性,，則將屬性框與菱形框也用無向邊連上。

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【常用的數(shù)據(jù)模型】

1,、層次模型

用樹狀層次結構組織數(shù)據(jù),，樹狀結構每一個結點表示一個記錄類型，記錄類型之間的聯(lián)系是一對多的聯(lián)系,。層次模型有且僅有一個根結點,，位于樹狀結構頂部，其它結點有且僅有一個父結點,。

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2,、網(wǎng)狀模型

采用網(wǎng)狀結構組織數(shù)據(jù)，網(wǎng)狀結構每一個結點表示一個記錄類型,，記錄類型之間可以有多種聯(lián)系,。

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3、關系模型

采用關系的形式組織數(shù)據(jù),，一個關系就是一張二維表,，二維表由行和列組成。
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三,、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結構

【數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結構】

模式(Schema)指對數(shù)據(jù)的邏輯結構或物理結構,、數(shù)據(jù)特征，數(shù)據(jù)約束的定義和描述,，它是對數(shù)據(jù)的一種抽象,，模式反映數(shù)據(jù)的本質、核心或型的方面,。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的標準結構是三級模
式結構,，它包括外模式、模式和內(nèi)模式,，如右圖示,。

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1、外模式

外模式(External Schema)又稱子模式或用戶模式,，位于三級模式的最外層,，對應于用戶級，它是某個或某幾個用戶所看到的數(shù)據(jù)視圖,，是與某一應用有關的數(shù)據(jù)的邏輯表示,。外模式通常是模式的子集，一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式,，同一外模式也可以為某一用戶的多個應用系統(tǒng)所用,，但一個應用程序只能使用一個外模式,，它是由外模式描述語言(外模式DDL)來描述和定義的。

2,、模式

模式(Schema)又稱概念模式,，也稱邏輯模式，位于三級模式的中間層,，對應于概念級,，它是由數(shù)據(jù)庫設計者綜合所有用戶的數(shù)據(jù)，按照統(tǒng)一觀點構造的全局邏輯結構,，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖(全局視圖),。一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，它是由模式描述語言(模式DDL)來描述和定義的,。

3,、內(nèi)模式

內(nèi)模式(Internal Schema)又稱存儲模式，位于三級模式的底層,，對應于物理級,，它是數(shù)據(jù)物理結構和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式,。一個數(shù)據(jù)
庫只有一個內(nèi)模式,它是由內(nèi)模式描述語言(內(nèi)模式DDL)來描述和定義的,。

【數(shù)據(jù)庫的二級映像功能和數(shù)據(jù)獨立性】

1、外模式/模式映象

模式描述的是數(shù)據(jù)的全局邏輯結構,，外模式描述的是數(shù)據(jù)的局部邏輯結構,。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個外模式/模式映象，它定義了該外模式與模式之間的對應
關系,。
當模式改變時,，由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式/模式映象作相應改變，可以使外模式保持不變,。
應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的,，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性,，簡稱為數(shù)據(jù)邏輯獨立性,。