目錄

• 第一章 資料庫系統基本概念
  • 1.1 資料管理技術的發展
  • 1.2 資料描述
  • 1.3 資料抽象的級別
  • 1.4 資料庫管理系統（DBMS）
  • 1.5 資料庫系統（DBS）

第一章 資料庫系統基本概念

1.1 資料管理技術的發展

人工管理階段
　　本階段計算機用於科學計算，尚無資料管理方面的軟體，也沒有檔案的概念。計算時資料隨程式輸入記憶體，計算完畢自動釋放。

檔案系統階段
　　此階段計算機開始用於資訊管理，資料開始由作業系統的檔案系統進行管理。檔案系統提供讀寫方法，程式僅需檔名即可與資料打交道。但在資料的物理結構發生改變時，應用程式也要跟著修改，並且由於檔案間缺乏聯絡，容易造成資料冗餘和不一致等問題。

資料庫階段
　　隨著資料管理技術發展，資料庫系統逐漸替代檔案系統成為了主流的資料管理軟體。資料庫系統克服了檔案系統的缺點，增強了資料間的聯絡性、獨立性和便捷性。為資料的安全、完整、正確提供了系統的保障。資料庫系統仍然是當今主要的資料管理軟體。

P4 高階資料庫階段
　　面向物件建模及開放資料庫互連技術是本書介紹高階資料庫階段的內容。

1.2 資料描述

概念設計中的資料描述
　　根據使用者需求設計資料庫的概念結構稱為資料庫的概念設計。
概念設計用到以下4個術語：

1. 實體：可以互相區別的事物，可以是具體物件，例如一輛汽車。也可以是抽象物件，例如一次借書。
2. 實體集：性質相同的實體集合，例如所有男學生。
3. 屬性：實體的每一個特性，例如學生有學號、姓名、年齡、性別等屬性。
4. 實體識別符號：能唯一標識實體的屬性或屬性集，例如學生的學號可以作為學生實體的識別符號。

邏輯設計中的資料描述
　　邏輯設計是概念設計在DB中的具體實現，即前者是後者的實現方式。
最常用的一套術語：

1. 欄位：實體的屬性即為欄位。欄位的命名往往和屬性相同，例如學生有學號，姓名，年齡，性別等。
2. 記錄：欄位的有序集合，即多個有序的欄位組成一條記錄。例如學生記錄由學號、姓名，年齡，性別等欄位組成。
3. 檔案：同一類記錄的結合稱為檔案。例如所有的學生記錄組成了一個學生檔案。
4. 關鍵碼：能唯一標識檔案中每個記錄的欄位或欄位集，例如學生記錄中的學號欄位。

物理設計中的資料描述
　　從訪問速度由高到低分為：快取記憶體、記憶體、快閃記憶體器、磁碟儲存器、光碟儲存器、磁帶儲存器。

資料聯絡的描述
　　實體間的互相關係稱為聯絡。
　　與聯絡有關的實體集個數稱為元數。例如一個實體集之間的聯絡稱為一元聯絡，兩個實體集之間的聯絡稱為二元聯絡...以此類推。

二元聯絡的三種類型：

1. 一對一聯絡（1:1）：如果實體集E1中每個實體至多和實體集E2中的一個實體有聯絡，反之亦然，那麼則稱實體集E1和E2的聯絡為“一對一聯絡”，記為“1:1”；
2. 一對多聯絡（1：N）：如果實體集E1中每個實體可以與實體集E2中任意個實體間有聯絡，而E2中每個實體至多和E1中一個實體有聯絡，那麼稱E1對E2的聯絡是“一對多聯絡”，記為“1：N”；
3. 多對多聯絡（M:N）：如果實體集E1中每個實體可以與實體集E2中任意個實體間有聯絡，反之亦然，那麼稱實體集E1和E2的聯絡是“多對多聯絡”，記為“M:N”。

1.3 資料抽象的級別

資料抽象的過程
　　模型（Model）是對現實世界的抽象，在資料庫技術中使用資料模型對現實世界的資料進行抽象。
　　從現實世界的資訊到資料庫儲存的資料，再到使用者使用的資料就是一個逐步抽象的過程。
　　在資料庫技術中根據資料抽象的級別定義了四種模型：概念模型、邏輯模型、外部模型和內部模型。

這四種模型定義如下：

1. 表達使用者需求的模型稱為“概念模型”；
2. 表達計算機實現的模型，稱為“邏輯模型”；
3. 表達使用者使用觀點的模型，稱為“外部模型”；
4. 表達DB物理結構的模型，稱為“內部模型”。
   這四種模型關係如下圖所示：

資料庫設計過程具體步驟如下：
第一步：根據使用者需求設計概念模型；
第二步：根據轉換規則把概念模型轉換為邏輯模型；
第三步：根據使用者各業務單元的特點設計不同的外部模型供程式設計師使用；
第四步：資料庫實現時，根據邏輯模型設計內部模型。
一般，上述第一步稱為DB的概念設計，第二步和第三步則稱為DB的邏輯設計，而第四步稱為DB的物理設計。

概念模型
　　概念模型從使用者需求出發進行資料建模。實體聯絡（ER）模型是概念模型的主要表達方式。ER模型通過ER圖來表示。

邏輯模型
　　邏輯模型從資料庫實現的觀點出發對資料進行建模。
　　邏輯模型主要有層次、網狀和關係模型。關係模型實現最簡單且是目前主流使用的模型。

外部模型
　　根據不同業務單元的特點，設計不同的外部模型。

內部模型
　　內部模型又稱為物理模型，使用關係模型設計的DB其物理模型由內部自主實現。

三層模式和兩級映像
　　使用者（值應用程式等操作DB的終端）到資料庫之間的資料結構有三個層次：外模式、邏輯模式和內模式。這三個層次間有兩級的映像，即外模式和邏輯模式的映像和邏輯模式與內模式的映像。

1.4 資料庫管理系統（DBMS）

　　資料庫系統中對資料進行管理的軟體系統稱為資料庫管理系統即DBMS。
DBMS工作示意圖：

DBMS工作流程：

1. 接受使用者的資料請求；
2. 將資料請求轉換成複雜的機器程式碼；
3. 實現對資料庫的操作；
4. 從資料庫的操作中接受查詢結果；
5. 對查詢結果進行格式轉換；
6. 將處理結果返回給應用程式。

1.5 資料庫系統（DBS）

　　DBS是採用了資料庫的計算機系統，他是資料庫、硬體、軟體和資料庫管理員的集合體。