1.1 資料庫系統概述
# **1.1 資料庫系統概述：**
## **1.1.1 資料庫的組成**
## **1.1.2 資料庫系統的特點**
**1、資料結構化**
**2、資料的共享性高，冗餘度低且易擴充**
**3、資料獨立性高**
**4、資料由資料庫管理系統統一管理和控制**
資料的整體結構化是資料庫的主要特徵之一
### **整體結構化：**
1、不再僅僅針對某一個應用，而是**<font color=red>面向全組織</font>**
2、不僅資料內部結構化，整體是結構化的，資料之間具有聯絡
3、資料記錄可以變長
4、<font color=red>**資料的最小存取單位是資料項**</font>
資料面向整個系統，可以被多個使用者、多個應用共享使用
### **資料共享的好處**
**1、<font color=red>減少</font>資料冗餘，<font color=red>節約</font>儲存空間**
**2、避免資料之間的<font color=red>不相容性</font>與<font color=red>不一致性</font>**
**3、使系統<font color=red>易於擴充</font>**
### **物理獨立性**
指使用者的應用程式與資料庫中的資料的物理儲存是相互獨立的。當資料的實體地址儲存改變了，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。
資料獨立性由資料庫管理系統的二級映像功能來保證。
# **1.2 資料模型**
## **1.2.1 兩類資料模型**
### **資料模型分為兩類：（兩個不同的層次）**
**（1）概念模型**：也稱資訊模型，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）邏輯模型和物理模型：**
1、邏輯模型主要包括網狀模型、層次模型、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。按計算機系統的觀點對資料建模，用於DBMS實現。
2、物理模型是對資料最底層的抽象，描述資料在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。
客觀物件的抽象過程：
### **客觀物件的抽象過程：**
## **1.2.2 概念模型**
**基本要求：**
1、較強的語義表達能力
2、簡單、清晰、易於使用者理解
**概念模型的一種表示方法：**實體-聯絡方法
**實體：**（例如：物件、事件、人）
1、對業務活動很重要的“事物”，我們必須知道該“事物”的資料
2、一個可以列舉出一系列相似事物的名稱
3、通常為名詞
**例項**：例項是實體的一種具體形式
**屬性**：像實體一樣，屬性用於表示一些對業務活動很重要的資訊。（一個屬性只有一個值）
1、描述一個實體
2、量化一個實體
3、限定一個實體
4、為實體分類
5、指定了一個實體
<font color=red>注：一個屬性只有一個值</font>
**易變屬性**：屬性（如年齡）的值是時常變化的。
**非易變屬性**：屬性（如訂貨日期）則幾乎不變。
**<font color=red>注：如果可以選擇屬性，請使用非易變屬性。（例如：使用出生日期代替年齡）</font>**
**識別符號：**具有一個唯一識別符號（UID）
UID是一個屬性或多個屬性的組合。
**聯絡**：現實世界中事物內部以及事物之間的聯絡在資訊世界中反映為實體（型）內部的聯絡和實體（型）之間的聯絡。
**實體內部的聯絡**：通常是指組成實體的<font color=red>各屬性之間的聯絡。</font>
**實體之間的聯絡**：通常是指<font color=red>不同實體集之間</font>的聯絡。
實體之間的聯絡有<font color=red>一對一</font>、<font color=red>一對多</font>、和多對多等多種型別。
**實體-聯絡方法：**
1、用E-R圖來描述現實世界的概念模型
2、E-R方法也稱為E-R模型
## **1.2.3資料模型的組成要素**
1、**資料結構：**是對系統靜態特性的描述
2、**資料操作**：查詢、更新（包括插入、刪除、修改）
3、**資料的完整性約束條件**：為了<font color=red>**防止不符合規範的資料**</font>進入資料庫，在使用者對資料進行插入、修改、刪除等操作是，DBMS自動<font color=red>**按照一定的約束條件對資料進行監測**</font>，使**<font color=red>不符合規範的資料不能進入資料庫</font>**，以**<font color=red>確保資料庫中儲存的資料正確、有效、相容。</font>**
**① 實體完整性**：規定表的每一行在表中是唯一的實體。（**<font color=red>用主鍵來實現</font>**）
**②域完整性**：是指表中的列必須滿足某種特定的資料型別約束，其中約束又包括取值範圍、精度等規定。（**<font color=red>資料型別來實現</font>**）
**③參照完整性**：是指兩個表的主關鍵字和外來鍵字的資料應一致，保證表之間的資料一致性，防止了資料的丟失或無意義的資料在資料庫中擴散。（**<font color=red>用外來鍵來實現</font>**）
**④使用者定義的完整性**：針對某個特定關係資料庫的約束條件，它反映某一具體應用必須滿足的語義要求。（**<font color=red>Check或程式來實現</font>**）
## **1.2.4常用的資料模型**
**1、層次模型**：用**<font color=red>樹形結構</font>**來表示各類實體以及實體間的聯絡
特點：結點的雙親是唯一的
只能直接處理一對多的實體聯絡
每個記錄型別可以定義一個排序欄位，也稱為碼欄位
任何記錄值只有按其路徑檢視時，才能顯示它的全部意義
沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在
**2、網狀模型：**
用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯絡
1、允許一個以上的節點無雙親
2、一個節點可以有多於一個的雙親
**3、網狀模型與層次模型的區別：**
1、網狀模型允許多個節點沒有雙親節點
2、網狀模型允許節點有多個雙親節點
3、網狀模型允許兩個節點之間有多種聯絡（複合聯絡）
4、網狀模型可以更直接地描述現實世界
5、層次模型實際上是網狀模型的一個特例
**4、關係模型：**
1、關係：一個關係對應通常說的一張表
2、元組：表中的一行即為一個元組，也叫記錄，行
3、屬性：表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即為屬性名，也叫列或者欄位
4、主碼：也稱碼鍵。表中的某個屬性組，它可以唯一的確定一個元組。（主鍵）
5、域：是一組具有相同資料型別的值的集合。屬性取值範圍來自某個域。（資料型別）
6、值：元組中的一個屬性值。（值）
**<font color=red>關係最基本的規範條件：關係的每一個分量必須是一個不可分的資料項，不允許表中還有表。</font>**
**5、關係的完整性約束條件：**
1、實體完整性
2、域完整性
3、參照完整性
4、使用者自定義的完整性
**優點：**
1、建立在嚴格的數學概念的基礎上
2、概念單一
①實體和各類聯絡都用關係來表示
②對資料的檢索結果也是關係
3、關係模型的存取路徑對使用者透明
①具有更高的資料獨立性，更好的安全保密性
②簡化了程式設計師的工作和資料庫開發建立的工作
**缺點：**
1、存取路徑對使用者透明，查詢效率往往不如格式化資料模型
2、為提高效能，必須對使用者的查詢請求進行優化，增加了開發資料庫管理系統的難度
# **1.3資料庫系統的結構**
**資料庫系統的結構分為：**
**1、單使用者結構**
**2、主從式結構**
**3、分散式結構**
**4、客戶-伺服器**
**瀏覽器-應用伺服器 / 資料庫伺服器多層結構等**
## **1.3.1資料庫系統模式的概念**
**“型”和“值”的概念：**
**型**：對某一類資料的結構和屬性的說明
**值**：是型的一個具體賦值
**模式：**
1、資料庫邏輯結構和特徵的描述
2、是型的描述，不涉及具體值
3、反映的是資料的結構及其聯絡
4、模式是相對穩定的
**例項：**
1、模式的一個具體值
2、反映資料庫某一時刻的狀態
3、同一個模式可以有很多例項
4、例項隨資料庫中的資料更新而變動
## **1.3.2資料庫系統的三級模式結構**
**模式：也稱邏輯模式**
1、資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述
2、所有使用者的公共資料檢視
<font color=red>一個數據庫只有一個模式</font>
**外模式：（也稱子模式或使用者模式）**
1、資料庫使用者（包括應用程式設計師和終端使用者）使用的區域性資料的邏輯結構和特徵的描述
2、資料庫使用者的資料檢視，是與某一應用有關的資料的邏輯表示
**內模式：（也稱儲存模式）**
1、是資料物理結構和儲存方式的描述
2、是資料在資料庫內部的表示方式
<font color=red>一個數據庫只有一個內模式</font>