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数据库原理 — — 数据库系统概述

2022年2月12日 201人阅读 0人点赞 0条评论

四个基本概念


  1. 数据 data:
  2. 数据库 database :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
  3. 数据库管理系统 DBMS:是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件
  4. 数据库系统 DBS:是指在计算机系统中引入数据库后的系统

DBMS的用途

  • 组织和储存好大量的数据,并提供方便、高效地检索数据和维护数据的手段

DBMS的主要功能

  • 数据定义功能
  • 数据组织、存储和管理
  • 数据操纵功能
  • 数据库的事务管理和运行管理
  • 数据库的建立和维护功能
  • 其他功能

数据库系统DBS的构成

  • 数据库
  • 数据库管理系统(及其开发工具)
  • 应用系统
  • 数据库管理员 DBA

数据库管理技术的产生和发展


  • 人工管理阶段
    • 数据不保存、数据由程序管理、数据不共享、没有独立性
  • 文件系统阶段
    • 数据可以长期保存,有文件系统管理,共享性和独立性差
  • 数据库系统阶段
    • 数据长期存储,有DBMS管理、数据整体结构化、共享性和独立性较高

数据库系统的特点


  • 数据的管理者:DBMS
  • 数据的结构化:整体结构化
  • 数据的共享程度:共享性高
  • 数据的独立性:高度的物理独立性和一定的逻辑独立性
  • 数据控制能力:有DBMS统一管理和控制

整体数据结构化 是数据库的主要特征之一,也是数据库系统与文件系统的本质区别

数据结构化

  • 数据库不仅数据内部是结构化的,而且整体是结构化的 数据之间是有联系的

数据独立性:数据独立于应用程序

  • 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

数据的独立性是由 DBMS 的二级映像功能来保证的

数据共享性高

  • 数据被多用户、多应用共享使用
  • 减少数据冗余,借阅存储工具
  • 避免数据之间的不相容与不一致
  • 可以根据用户需求增加新的应用

DBMS 对数据的控制功能

  • 数据的统一管理
  • 数据的安全性保护
  • 数据的完整性检查
  • 并发控制
  • 数据库恢复

数据模型


模型 是对现实世界中某个对象特征的模拟和抽象

数据模型 也是一种模型,它是对现实世界数据特征的数字化抽象

数据模型分为两类(分属两个不同的层次)

  • 概念模型(信息模型)

    • 按用户的观点来对数据和信息建模,用于数据库设计
  • 逻辑模型

    • 网状模型
    • 层次模型
    • 关系模型
  • 物理模型

    • 描述数据在系统内部的表示方式和存取方法,在磁盘或磁带上的存储方式或存取方法

概念模型

信息世界的基本概念

  • 实体:客观存在并相互可区别的事物

  • 属性:实体所具有的某一特性

  • 码:唯一标识实体的属性集

  • 实体型:用实体名和属性名集合来抽象和刻画

  • 实体集:同一类型实体的集合

两个实体型的联系

  • 1:1联系
  • 1:n联系
  • m:n联系

概念模型的表示方法:实体-联系方法 E-R图

数据模型的组成要素


  • 数据结构
    • 描述数据库的组成对象,以及对象之间的联系
    • 是对系统静态特性的描述
  • 数据操作
    • 对数据库中各种对象的实例允许执行的操作以及有关的操作规则
    • 数据操作是对系统动态特性的描述
  • 数据的约束条件
    • 一组 完整性规则的集合
    • 完整型规则是对数据模型中数据及其联系定义的制约和储存规则

常用数据模型


  • 层次模型
    • 树的形式组织数据
  • 网状模型
    • 图的形式组织数据

层次和网状模型

  • 数据之间的关联关系由复杂的指针关系来维护,结构描述复杂

  • 数据检索操作依赖于指针系统指示的路径

  • 逐一记录的操作,不能有效支持记录集合的操作

  • 关系模型

    • 被广泛使用
    • 基本概念
    • 关系
    • 元组
    • 属性
    • 码:表中的某个属性组,它可以唯一确定一个元组
    • 域:属性的取值范围
    • 分量:元组中的一个属性值
    • 关系模式
      • 对关系的描述
      • 表示为:关系名(属性1,属性2,...,属性n)

关系必须是规范化的,满足一定的规范条件

最基本的规范条件:关系的每一个分量必须是一个不可分割的数据项,不允许表中还有表 即原子性

  • 面向对象模型

  • 对象关系模型

这些数据模型都是逻辑上的,是计算机能够理解,且被DBMS支持的数据视图

数据库系统结构


从数据库管理系统角度看,数据库系统采用 三级模式结构,是数据库系统内部的系统结构

数据库系统模式的概念


型: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

image-20220212170206996

模式(也称逻辑模式)

  • 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
  • 所有用户的公共数据视图,综合了所有用户的需求,
  • 一个数据库只有一个模式

模式的地位:是数据库系统模式结构的中间层

  • 与数据的物理存储细节和硬件环境无关
  • 与具体的应用程序、开发工具以及高级程序设计语言无关

模式定义的内容

  • 数据的逻辑结构(例如:数据记录由哪些数据项构成,数据项的名字,类型,取值范围
  • 数据之间的联系
  • 数据有关的安全性、完整性要求

外模式(子模式或用户模式)

  • 数据库用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
  • 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

外模式的地位:介于模式与应用之间

模式与外模式的关系:一对多

  • 外模式通常是模式的子集
  • 一个数据库可以有多个外模式
  • 对模式中同一数据,在外模式的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同

外模式与应用的关系:一对多

  • 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

内模式(也称存储模式)

  • 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
    • 记录的存储方式,索引的组织方式
    • 数据是否压缩存储,是否加密,记录结构规定

一个数据库只有一个内模式

数据库的二级映像功能与数据独立性

image-20220212170445958

  • 外模式/模式映像
    • 定义外模式与模式之间的对应关系
    • 每一个外模式都对应一个外模式/模式映像
    • 映像定义通常包含在各自外模式的描述中

保证数据的逻辑独立性


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  • 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,例如,逻辑记录和字段在内部是如何表示的
    • 数据库中模式/内模式映像是唯一的
    • 该映像定义通常包含在模式的描述中

数据库系统的组成


  • 数据库
  • 数据库管理系统(及其开发工具)
  • 应用系统
  • 数据库管理员

即三大块,硬件平台以及数据库,软件,人员

数据库系统对硬件资源的要求

  • 足够大内存
  • 足够大外存
  • 较高的通道能力,提高数据传送率

软件

  • DBMS
  • 操作系统
  • 与数据库接口的高级语言及其编译系统
  • 以DBMS为核心的应用开发工具
  • 为特定应用环境开发的数据库应用系统

人员

  • 数据库管理员
    • 决定数据库中的信息内容和结构
    • 决定数据库的存储结构和存取策略
    • 定义数据的安全性要求和完整性约束条件
    • 监控数据库的使用和运行
    • 周期性转储数据库
      • 数据文件,日志文件
    • 系统故障恢复
    • 介质故障恢复
    • 监视审计文件
    • 数据库的改进和重组
      • 性能监控和调优
      • 数据重组
    • 数据库重构
  • 系统分析员
    • 负责应用系统的需求分析和规范说明
    • 与用户及DBA协商,确定系统的硬软件配置
    • 参与数据库系统的概要设计
  • 数据库设计人员
    • 参加用户需求调查和系统分析
    • 确定数据库中的数据
    • 设计数据库各级模式
  • 应用程序员
    • 设计和编写应用系统的程序模块
    • 进行调试和安装
  • (最终用户)
标签: 数据库原理
最后更新:2022年2月12日

Csy

这个人很懒,什么都没留下

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文章目录
  • 四个基本概念
  • 数据库管理技术的产生和发展
  • 数据库系统的特点
  • 数据模型
    • 数据模型的组成要素
    • 常用数据模型
  • 数据库系统结构
    • 数据库系统模式的概念
    • 数据库的二级映像功能与数据独立性
  • 数据库系统的组成

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