数据库SQL---数据库系统概论

1、基本术语

1）信息：指数据加工处理后有用的数据。

2）信息的3种世界：

（1）现实世界：存在于人脑之外的客观世界。

（2）信息世界：现实世界在人脑中的反映。

（3）数据世界：将信息世界中的信息通过抽象和组织，按特定的数据结构，将数据存储于计算机中。

3）数据：描述事物的符号记录。

（1）数据处理：指对各种数据进行采集、存储、检索、加工、传播和应用等一系列活动的总和。

（2）数据管理：对数据进行有效的分类、组织、编码、存储、检索、维护和应用，是数据处理的中心问题。

（3）数据冗余：指相同的数据在不同的地方重复存储。

（4）数据完整性：指数据的正确性、有效性、相容性，也称为一致性约束。

4）数据库

（1） 含义：长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

狭义：存储数据的仓库。
          广义：可以对数据进行存储和管理的软件以及数据本身统称为数据库。
          数据库是由表、关系、操作组成。

（2）数据库特点：较小的冗余度、较高的数据独立性、易扩展性、可为各个用户共享。

（3）数据库技术：科学的组织和存储数据、高效的获取和处理数据。

（4）一个数据库中包含三个文件：基本数据文件（主数据文件）：.mdf 有且只有一个。

辅助数据文件：.ndf 可有可无可多个。

日志文件：.ldf 至少一个。

（5）数据库管理技术经历的阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库管理阶段。

（6）为什么需要数据库
         几乎所有的应用软件的后台都需要数据库
         数据库存储数据占用空间小，容易持久保存
         存储比较安全
         容易维护和升级
         数据库移植比较容易
         简化对数据的操作

（7）有了编程语言为什么还需要数据库
         对内存数据操作是编程语言的强项，但对硬盘数据操作却是编程语言
         对硬盘数据操作却是数据库的强项，是数据库研究的核心问题

5）DBMS（数据库管理系统）：由一个相互关联的数据的集合和一组用以访问、管理和控制这些数据的程序组成。

（1）DBMS的用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。

（2）DBMS的特点：数据结构化、数据的共享度高、冗余度低、易扩充、数据独立性高、数据由数据库管理系统统一管理和控制。

（3）DBMS的组成：模式更新、查询、更新、查询处理器、存储管理器、事物管理器。

6）DBS（数据库系统）：DBS=DB+DBMS

（1）DBS的发展：网状数据库（网状模型，图形结构）

层次数据库（层次模型，树形结构）

关系数据库（关系模型，简单二维表结构）

（2）SQL（结构化查询语言）：专为数据库而建立的操作命令集。

2、数据模型

1）根据数据抽象的不同级别，将数据模型划分为3层：概念模型、逻辑模型、物理模型。

2）数据模型的组成：数据结构、数据操作、数据完整性。

（1）数据结构：描述数据库的组成对象（实体）以及对象之间的联系，是对系统静态特征的描述。

数据结构和数据库的区别
               数据库是在应用软件级别研究数据的存储和操作
               数据结构是在系统软件级别研究数据的存储和操作

（2）数据操作：指对数据库中各个对象的实例允许执行的操作的集合，是对系统动态特征的描述。

（3）数据完整性约束（数据约束）：对数据结构和数据操作的一致性、完整性约束。

3）概念模型

（1）概念模型是现实世界的第一层抽象。

（2）常见的概念模型：实体联系模型（E-R模型）、面对对象模型（OO模型）。

4）逻辑模型

（1）逻辑层：数据抽象的中间层，用于描述数据库数据的整体逻辑结构，是现实世界的第二层抽象。

（2）逻辑层的数据抽象称为逻辑数据模型（数据模型）。

（3）传统的逻辑数据模型：层次模型、网状模型、关系模型；非传统的逻辑数据模型：面向对象模型（OO模型）、XML模型。

5）物理模型

（1）物理层：数据抽象的最底层，用于描述数据的物理存储结构和存取方法。

（2）物理层的数据抽象称为物理数据模型。

3、层次模型

1）层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。

2）条件：有且仅有一个结点没有双亲结点（根结点）、根以外的其他结点有且仅有一个双亲结点。

3）优点：数据结构简单清晰、查询效率高、提供了良好的数据完整性支持。

4）缺点：多对多联系表示不自然、查询孩子结点必须通过双亲结点、由于结构严密层次命令区域程序化、对插入和删除操作的限制多。

4、网状模型

1）条件：允许一个以上的结点无双亲、一个结点可以有多个双亲。

2）优点：更直接的描述现实世界、存取效率高。

3）缺点：结构复杂、操作语言复杂。

5、关系模型

1）关系模型由一组关系组成，每个关系的数据结构是一张二维表，没有重复行、列。

2）常用术语

（1）关系：一个关系对应一张二维表。

（2）元组：表中的一行。

（3）属性：表中的一列。

（4）码（码键）：表中的某个属性或属性组，可以唯一标识表中的一行。

（5）域：属性的取值范围。

（6）分量：属性的取值范围。

（7）外码：表中的某个属性或属性组，用于描述本关系中的元组与另一个关系中的元组之间的联系。

（8）关系模式：形式：关系名（属性名1，属性名2，...，属性名n）。

6、数据抽象

1）物理层抽象：最低层次的抽象，描述数据实际上是如何存储。

2）逻辑层抽象：中间层次的抽象，描述数据库中存储什么数据以及这些数据之间存在什么关系。

3）视图层抽象：最高层次的抽象，只描述整个数据库的某个部分。

7、数据库的三级模式

1）模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅涉及型的描述，不涉及具体的值。

2）实例：模式的一个具体值，同一个模式可以有很多实例。

3）三级模式结构：外模式、模式、内模式。

（1）外模式（子模式、用户模式）：对应于视图层数据抽象，通常为模式的子集，数据的局部逻辑结构。

（2）模式（逻辑模式）：对应于逻辑层数据抽象，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征描述，是用户的公共数据视图，数据库管理系统模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，一个数据库只有一个模式，数据的全局逻辑结构，一个模式可以有多个外模式。

（3）内模式（存储模式）：对应于物理层数据抽象，是数据的物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表现方式，一个数据库只有一个内模式。

8、数据库的两层映像

1）外模式/模式映象：定义了该外模式与模式之间的对应关系，保证了数据的逻辑独立性。

2）模式/内模式映象：唯一的，定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系，保证了数据的物理独立性。