数据库基础整理

基本概念

• 数据：数据库中存储的基本对象
• 数据库：存储数据的仓库
  
  • 三大基本特点： 永久存储、有组织、可共享
• 数据库管理系统（DBMS）：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。属于计算机的基础软件。
  
  • 主要功能：
    
    • 数据定义：提供数据定义语言（DDL），对数据库中的数据对象进行定义
    • 数据组织、存储、管理（DCL）：DBMS要分类组织、存储、管理各种数据，包括数据字典、用户数据等。
    • 数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML），对数据库实现增删改查等基本操作。
    • 数据库事务（TCL）、运行维护：数据库的建立、运用和维护由DBMS统一管理、控制。保证数据完全性和完整性。
• 数据库系统：指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由DB、DBMS（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员构成
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数据模型

• 数据模型分类：分为两类：概念模型为一类，第二类为逻辑模型和物理模型。
  
  • 概念模型：从用户的观点出发，对数据和信息建模，主要用于数据库设计
  • 逻辑模型：以计算机系统的观点对数据和信息进行建模，通常用于DBMS的实现。
  • 物理模型： 对数据最低层的抽象，描述数据在系统内部的表示方法和存取方法。
• 数据模型组成要素：
  
  • 数据结构：描述数据库组成对象及对象之间的关系
    
    • 描述对象本身：包括对对象类型、内容、性质有关的。
    • 描述对象之间关联
• 数据操作：是指对数据库中各种对象的示例允许执行的操作的集合，包括操作及有关操作规则。
• 数据的完整性约束条件
  
  • 实体完整性
  • 参照完整性
  • 用户自定义完整性
• 概念模型：
  
  • 基本概念
    
    • 实体、属性、码、域、实体集、联系
    • 联系中包含一对一、一对多，多对多。概念模型的表现方式以ER图为主。
• 关系模型：
  
  • 基本概念：
    
    • 关系 ——表，普通二维表
    • 元组 ——表中的一行记录
    • 属性 ——表中的一列记录
    • 码 —— 表中的某个属性组，任意一个码都能确定一个元组
    • 域 —— 属性的取值范围
    • 分量 —— 元组中的一个属性值
    • 关系模式 —— 对关系的描述，相当于一个模板，可以从模板中定义实例化出各个不同的关系

数据库系统结构

从DBMS的角度来看，数据库系统通常采用三级模式结构。

• 模式：是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，仅涉及到对型的描述，不涉及任何具体值，模式的一个具体值称为模式的一个实例，同一个模式可以有多个实例（类比 面向对象中类与对象），模式相对稳定，而实例则是动态的。
• 三级模式结构：指数据库系统由外模式、模式、内模式三级构成。
  
  • 模式（Schema）：
    
    • 可称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
    • 是所有用户的公共数据视图
    • 模式实际上是数据库子啊逻辑级上的视图，一个数据库只有一个模式。
    • 定义模式是，不仅要定义数据的逻辑结构，比如数据记录由哪些数据项构成、数据项的名字、类型、取值范围等，而且还要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求
    • DBMS提供模式描述语言（模式DDL）来严格定义模式
  • 外模式（External Schema）
    
    • 称为子模式或用户模式。
    • 是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述
    • 外模式通常是模式的子集
    • 外模式只提供局部数据的逻辑结构视图，因此是保证数据库安全性的一个有力措施。
  • 内模式（Internal Schema）
    
    • 称为存储模式，一个数据库只有一个内模式。
    • 是数据物理结构和存储方式的描述。
      
      • 例如：
        
        • 记录存储方式：堆存储、升序存储或是按照属性值聚簇存储？
        • 索引组织方式：B+树索引？hash索引
        • 数据是否压缩存储
        • 是否加密
        • 一个记录不能跨物理页存储等等

• 数据库的二级映像功能与数据独立性
  数据库的三个模式是对数据的三个抽象级别，而在这三个模式之间，提供了两层映像，使得数据库中的数据能够有较高的逻辑独立性和物理独立性

  • 外模式/模式映像（逻辑独立性）
    
    • 模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构，对应于同一个模式可以有任意多个外模式。对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，他定义了该外模式和模式之间的对应关系，当模式改变时，对应的各个外模式/模式映像做相应改变，使得外模式不变，保证了逻辑独立性。
  • 模式/内模式映像（物理独立性）

  • 由于模式和外模式均是唯一的，所以该映像也是唯一的，他定义了数据的全局逻辑结构和存储结构之间的对应关系。当数据库的存储结构发生变化时，由该层映射作出相应改变，保证模式不变，从而应用程序也不必改变，保证了数据与程序的物理独立性。

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