1.1 數據庫系統概述
# **1.1 數據庫系統概述：**
## **1.1.1 數據庫的組成**
## **1.1.2 數據庫系統的特點**
**1、數據結構化**
**2、數據的共享性高，冗余度低且易擴充**
**3、數據獨立性高**
**4、數據由數據庫管理系統統一管理和控制**
數據的整體結構化是數據庫的主要特征之一
### **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、不僅數據內部結構化，整體是結構化的，數據之間具有聯系
3、數據記錄可以變長
4、<font color=red>**數據的最小存取單位是數據項**</font>
數據面向整個系統，可以被多個用戶、多個應用共享使用
### **數據共享的好處**
**1、<font color=red>減少</font>數據冗余，<font color=red>節約</font>存儲空間**
**2、避免數據之間的<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**
指用戶的應用程序與數據庫中的數據的物理存儲是相互獨立的。當數據的物理地址存儲改變了，應用程序不用改變。
### **邏輯獨立性**
指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。數據的邏輯結構改變了，應用程序不用改變。
數據獨立性由數據庫管理系統的二級映像功能來保證。
# **1.2 數據模型**
## **1.2.1 兩類數據模型**
### **數據模型分為兩類：（兩個不同的層次）**
**（1）概念模型**：也稱信息模型，它是按用戶的觀點來對數據和信息建模，用於數據庫設計
**（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、關系模型、面向對象數據模型、對象關系數據模型、半結構化數據模型等。按計算機系統的觀點對數據建模，用於DBMS實現。
2、物理模型是對數據最底層的抽象，描述數據在內部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。
客觀對象的抽象過程：
### **客觀對象的抽象過程：**
## **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、易於用戶理解
**概念模型的一種表示方法：**實體-聯系方法
**實體：**（例如：對象、事件、人）
1、對業務活動很重要的“事物”，我們必須知道該“事物”的數據
2、一個可以列舉出一系列相似事物的名稱
3、通常為名詞
**實例**：實例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信息。（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>註：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>註：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>**
**標識符：**具有一個唯一標識符（UID）
UID是一個屬性或多個屬性的組合。
**聯系**：現實世界中事物內部以及事物之間的聯系在信息世界中反映為實體（型）內部的聯系和實體（型）之間的聯系。
**實體內部的聯系**：通常是指組成實體的<font color=red>各屬性之間的聯系。</font>
**實體之間的聯系**：通常是指<font color=red>不同實體集之間</font>的聯系。
實體之間的聯系有<font color=red>一對一</font>、<font color=red>一對多</font>、和多對多等多種類型。
**實體-聯系方法：**
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數據模型的組成要素**
1、**數據結構：**是對系統靜態特性的描述
2、**數據操作**：查詢、更新（包括插入、刪除、修改）
3、**數據的完整性約束條件**：為了<font color=red>**防止不符合規範的數據**</font>進入數據庫，在用戶對數據進行插入、修改、刪除等操作是，DBMS自動<font color=red>**按照一定的約束條件對數據進行監測**</font>，使**<font color=red>不符合規範的數據不能進入數據庫</font>**，以**<font color=red>確保數據庫中存儲的數據正確、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數據類型約束，其中約束又包括取值範圍、精度等規定。（**<font color=red>數據類型來實現</font>**）
**③參照完整性**：是指兩個表的主關鍵字和外鍵字的數據應一致，保證表之間的數據一致性，防止了數據的丟失或無意義的數據在數據庫中擴散。（**<font color=red>用外鍵來實現</font>**）
**④用戶定義的完整性**：針對某個特定關系數據庫的約束條件，它反映某一具體應用必須滿足的語義要求。（**<font color=red>Check或程序來實現</font>**）
## **1.2.4常用的數據模型**
**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系
特點：結點的雙親是唯一的
只能直接處理一對多的實體聯系
每個記錄類型可以定義一個排序字段，也稱為碼字段
任何記錄值只有按其路徑查看時，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系
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系（復合聯系）
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、關系模型：**
1、關系：一個關系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，也叫列或者字段
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：是一組具有相同數據類型的值的集合。屬性取值範圍來自某個域。（數據類型）
6、值：元組中的一個屬性值。（值）
**<font color=red>關系最基本的規範條件：關系的每一個分量必須是一個不可分的數據項，不允許表中還有表。</font>**
**5、關系的完整性約束條件：**
1、實體完整性
2、域完整性
3、參照完整性
4、用戶自定義的完整性
**優點：**
1、建立在嚴格的數學概念的基礎上
2、概念單一
①實體和各類聯系都用關系來表示
②對數據的檢索結果也是關系
3、關系模型的存取路徑對用戶透明
①具有更高的數據獨立性，更好的安全保密性
②簡化了程序員的工作和數據庫開發建立的工作
**缺點：**
1、存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如格式化數據模型
2、為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優化，增加了開發數據庫管理系統的難度
# **1.3數據庫系統的結構**
**數據庫系統的結構分為：**
**1、單用戶結構**
**2、主從式結構**
**3、分布式結構**
**4、客戶-服務器**
**瀏覽器-應用服務器 / 數據庫服務器多層結構等**
## **1.3.1數據庫系統模式的概念**
**“型”和“值”的概念：**
**型**：對某一類數據的結構和屬性的說明
**值**：是型的一個具體賦值
**模式：**
1、數據庫邏輯結構和特征的描述
2、是型的描述，不涉及具體值
3、反映的是數據的結構及其聯系
4、模式是相對穩定的
**實例：**
1、模式的一個具體值
2、反映數據庫某一時刻的狀態
3、同一個模式可以有很多實例
4、實例隨數據庫中的數據更新而變動
## **1.3.2數據庫系統的三級模式結構**
**模式：也稱邏輯模式**
1、數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述
2、所有用戶的公共數據視圖
<font color=red>一個數據庫只有一個模式</font>
**外模式：（也稱子模式或用戶模式）**
1、數據庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述
2、數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示
**內模式：（也稱存儲模式）**
1、是數據物理結構和存儲方式的描述
2、是數據在數據庫內部的表示方式
<font color=red>一個數據庫只有一個內模式</font>
1.1 數據庫系統概述