第一章 緒論

1.1資料庫系統概述

1.1.1 資料庫的四個基本概念

資料、資料庫、資料庫管理系統、資料庫系統

1.資料（data)

資料庫中儲存的基本物件。

• 定義：描述事物的符號記錄。
• 種類：數字、文字、視訊、音訊等
• 特徵：特徵就是資料的語義，資料與其語義是不可分割的。

2.資料庫

是長期儲存在計算機內部、有組織、可共享的、大量的資料的集合。

• 基本特徵：資料按照一定的資料模型組織、描述和儲存；可為各種使用者共享；冗餘度較小；資料獨立性較高；易擴充套件。

3.資料庫管理系統

位於使用者與作業系統之間的一層資料管理軟體。用來科學的組織和儲存資料、高效地獲取和維護資料。

4.資料庫系統

在計算機系統中一如資料庫後地系統。

• 資料庫系統的構成

  資料庫、作業系統、資料庫管理系統及開發工具、應用系統、資料庫管理員、使用者。

• 特徵：資料結構化；資料共享性高，冗餘度低且易擴充；資料獨立性搞；資料又資料庫系統統一管理和控制。

1.1.2資料管理技術的產生和發展

1. 什麼是資料處理：

   圍繞著資料所作的工作都可成為資料處理。既對各種資料進行手機、管理、加工、傳播的一系列活動的綜合。

2. 什麼是資料管理：

   對資料進行分類、組織、編譯、儲存、檢索、維護，是資料處理的中心問題。資料管理是資料處理業務的基本環節，而且是任何資料業務處理中必不可少的共有部分。

3. 資料管理技術的發展過程

   • 人工管理階段
   • 檔案系統階段
   • 資料庫系統階段

1.1.3資料庫系統的特點

• 資料結構化
• 資料的高共享性，冗餘度低且易擴充
• 資料的獨立性高
  • 物理獨立性：指使用者的應用程式與資料庫中資料的物理儲存時相互獨立的。當資料的物理儲存改變了，應用程式不用改變。
  • 邏輯獨立性：指使用者的應用程式與資料庫的邏輯結構是相互獨立的。資料的邏輯結構改變了，應用程式不用改變。
• 資料由資料庫管理系統統一管理和控制

1.2資料模型

1.2.1三種資料模型

1. 概念模型：也稱為資訊模型，它是按使用者的觀點來對資料和資訊建模，用於資料庫設計。
2. 邏輯模型：邏輯模型主要包括網狀模型、乘此模型、關係模型、面向物件資料模型、物件關係資料模型、半結構化資料模型等。按照計算機系統的觀點對資料建模，用與DBMS實現。
3. 物理模型：物理模型是對資料最底層的抽象，描述資料在系統內部的表示方式和存取方法，在磁碟或磁帶上的儲存方式和存取方法。

1.2.2資料模型的組成要素

資料模型有三個組成要素：資料結構、資料操作、完整性約束條件。

• 資料結構

  描述資料庫的組成物件及物件之間的聯絡。它是對系統 靜態特性的描述。

• 資料操作

  對各種物件的例項允許執行的操作及有關的操作規則。它是對系統動態特性的描述。

• 資料的完整性約束條件

  一組完整性規則的集合。

  用以限定符合資料模型的資料庫狀態以及狀態的變化，以保證資料的正確、有效、相容。

1.2.3概念模型

概念模型的用途：它主要用於資訊世界的建模，是現實世界到機器世界的一箇中間層次。是資料庫設計的有力工具；是資料庫設計人員和使用者之間進行交流的語言。

實體：客觀存在且相互區別的事物。

• 屬性：實體所具有的某一特性。

• 碼：唯一表示實體的屬性集合。

• 域：屬性的取值範圍稱為該屬性的域。

• 實體型：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。

• 實體集：同一型別實體的集合成為實體集。

• 聯絡：顯示世界中書屋內部以及事物之間的聯絡。

1.2.4 最常用的資料模型

• 非關係模型：層次模型、網狀模型
• 關係模型：
• 面向物件模型
• 物件關係模型

1.2.5層次模型

類似於資料結構裡面的樹狀結構的東西。

1.2.6網狀模型

對應資料結構裡面的圖

1.2.7關係模型

一張二維表

1. 術語

   • 關係：對應一張表

   • 元組：表的一行

   • 屬性：表的一列，這一列的名稱叫做屬性名

   • 主碼：表中的屬性組可以唯一的確定一個元組

   • 域：屬性的取值範圍

   • 分量：屬性的取值範圍

   • 關係模式：對關係的描述

     關係名（屬性1，屬性2，，，屬性3）

   • 關係必須是規範化的，滿足一定的規範條件。

     關係的每一個分量條件是一個不可分割的資料項，即不存在表中表

     關係術語	一般表格的術語
     關係名	表名
     關係模式	表頭（表格的描述）
     關係	（一張）二維表
     元組	記錄或行
     屬性	列
     屬性名	列名
     屬性值	列值
     分量	一條記錄中的一個列值
     非規範關係	表中有表（大表中嵌有小表）

2. 關係資料模型的操縱

   • 查詢
   • 插入
   • 刪除
   • 更新

3. 關係資料模型的完整性約束條件

   • 實體完整性
   • 參照完整性
   • 使用者自定義的完整性

4. 關係模型的優點

   • 建立在嚴格的數學概念的基礎上
   • 概念單一
   • 關係模型的存取路徑對使用者透明

5. 關係模型的缺點

   • 存取路徑都使用者透明，查詢效率低
   • 提高效能要對使用者查詢的請求進行優化，增加了開發難度。

1.3資料庫系統結構

1.3.1資料庫系統模式的概念

• 型：對某一類資料的節後和屬性的說明。（一個型別）
• 值：型的一個具體賦值（一個例項）
• 模式：資料庫邏輯結構和特徵的描述。它是型的描述。
• 例項：模式的一個具體值。

1..3.2 資料庫系統的三級模式

• 外模式（子模式或使用者模式）：資料庫使用者使用的區域性資料的邏輯結構特徵的的描述。一個數據庫可以有多個。
• 模式（邏輯模式或概念模式）：資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述。一個數據庫只有一個。
• 內模式（儲存模式）: 是資料物理結構和儲存方式的描述，是資料在資料庫內部的表示方式，一個數據庫只有一個內模式。

1.3.3 資料的二級映像功能與資料獨立性

1. 二層對映

   • 外模式/模式

     同一個模式可以有多個外模式。 對每一個外模式 ，資料庫系統都有一個外模式／模式映象，用來定義外模式與模式之間的對應關係，映象定義通常包含在各自外模式的描述中，以 保證資料的邏輯獨立性。

     當模式改變時，資料庫管理員修改有關的外模式／模式映象，使外模式保持不變。 應用程式是依據外模式編寫的 ，從而應用程式不必修改，保證了資料與程式的邏輯獨立性。

   • 模式/內模式映像

     l當資料庫的儲存結構改變了（如 ， 選用了另一種儲存結構 ）， 資料庫管理員修改模式／內模式映象，使模式保持不變 。

1.3.4 資料庫模式

1.4 資料庫系統的組成

硬體平臺與資料庫、應用程式、資料庫管理員。