學習資料庫系統第一章、緒論

目錄

學習資料庫系統第一章、緒論

                  一、什麼是資料庫系統   

1、4個概念

2、發展史

3、資料庫系統特點

二、資料模型   

1、對現實世界資料特征的抽象   

2、兩類資料模型

3、資訊世界術語  

4、組成要素      

5、常用的資料模型        

三、資料庫系統的結構   

1、模式概念        

2、三級模式結構      

         四、資料庫系統的組成

         五、小結

         六、習題鞏固

一、什麼是資料庫系統

資料庫是資料管理的有效技術

   1、4個概念

        資料（data）：是資料庫中存儲的基本對象，文本、圖像、圖形、視訊、音頻、學生的檔案記錄等，描述事物的符号記錄稱為資料。語義：資料的含義

        資料庫（DataBase，DB）：存放資料的倉庫；資料庫是長期儲存在計算機内、有組織的、可共享的大量資料的集合。資料庫中的資料按一定的資料模型組織、描述和儲存，具有較小的備援度、較高的資料獨立性和易擴充性，并可為各種使用者共享。資料庫資料具有永久儲存、有組織和可共享三個基本特點

        資料庫管理系統（DataBase Management System，DBMS）：

用來科學地組織和存儲資料，高效地擷取和維護資料，它是位于使用者與作業系統之間的一層資料管理軟體，它和作業系統一樣是計算機的基礎大型複雜的軟體系統，其功能如下：

資料定義功能：使用者可以通過它友善的對資料庫中的資料對象的組成與結構進行定義

資料組織、存儲和管理：

資料操作功能

資料庫的事務管理和運作管理

資料庫的建立和維護功能

其他功能

        資料庫系統（DataBase System，DBS）：資料庫系統由資料庫、資料庫管理系統、應用程式和資料庫管理者組成的存儲、管理、處理和維護資料的系統

   2、發展史

        人工管理階段—— 檔案系統階段——資料庫系統階段

   3、資料庫系統特點

        資料結構化：指資料庫中的資料不再僅僅針對某一個應用，而是面向整個組織或企業；不僅資料内部數結構化的，而且整體是結構化的，資料之間是具有聯系的。如：學校資訊系統中的學生資料

        資料共享性高、備援度低且易擴充：資料共享可以大大減少資料備援、節約存儲空間。資料共享還能夠避免資料之間的不相容性與不一緻性。

        資料獨立性高：包括實體獨立性和邏輯獨立性，資料的獨立性是由資料庫管理系統提供的二級映像功能來保證的。

二、資料模型

    1、對現實世界資料特征的抽象：資料模型是用來描述資料、組織資料和對資料進行操作的，是資料庫系統的核心和基礎。

    2、兩類資料模型

        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模組化，主要用于資料庫設計。是現實世界到資訊世界的第一層抽象，是資料庫設計人員進行資料庫設計的有力工具，概念模型具有較強的語義表達能力，能夠友善、直接的表達應用中的各種語義知識，簡單、清晰、易于使用者了解。

        邏輯模型：它是按計算機系統的觀點對資料模組化，主要用于資料庫管理系統的實作

        實體模型：它是對資料最底層的抽象，它描述資料在系統内部的表示方式和存取方式，或在磁盤上的存儲方式和存取方式，是面向計算機系統的。

    3、資訊世界術語

        實體：客觀存在并可以互相差別的事物稱為實體；可以是具體的人、事、物；如：一個學生、一個部門、學生的一次選課等都是實體 

        屬性：實體具有的某一特性稱為屬性；如：學生的學号、姓名、性别、入學時間等

        碼：唯一辨別實體的屬性集稱為嗎；如：學号是學生實體的碼

        實體型：具有相同的特征和性質的一個實體和很屬性名的集合來抽象刻畫同類實體；如：學生（學号、性别、姓名、出生年月、入學時間）

        實體集：同一類型實體的集合稱為實體集；如：全體學生就是一個實體集

        聯系：指不同實體集之間的聯系，實體之間的聯系有一對一、一對多和多對多等；

   4、組成要素

        資料結構：用于描述資料庫的組成對象以及對象之間的聯系

        資料操作：查詢、更新（删除、插入、修改）

        資料的完整性限制條件

    5、常用的資料模型

        層次模型：是用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯系，像一顆倒立的樹，結點的雙親是唯一的。

特點：

1>有且隻有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點

2>根以外的其他結點有且隻有一個雙親結點

優點：

1>層次模型的資料結構簡單清晰

2>查新效率高

3>提供了良好的完整性支援

缺點：任何一個給定的記錄值隻能按照層次路徑檢視，沒有一個子女記錄能後脫離雙親記錄值而獨立存在

1>現實世界中很多聯系是非層次性的

2>不适合表示一個結點具有多個雙親結點

3>查詢子女結點必須通過雙親結點

4>由于結構嚴密化，層次指令趨于程式化

        網狀模型：

特點：

1>允許一個以上的結點無雙親

2>一個結點可以有多于一個的雙親

優點：

1>結點之間有多種聯系

2>具有良好的性能，存取效率高

缺點：

1>結構比較複雜

2>網狀模型複雜，使用者不易掌握和使用

3>由于記錄之間的聯系是通過存取路徑實作的，應用程式在通路資料時必須選擇适當的存取路徑，是以使用者必須了解系統結構的細節，加重了編寫應用程式的負擔。

        關系模型：由一組關系組成，每個關系的資料結構是一張規範化的二維表

關系模型中的術語：

關系：一個關系對應一張表

元組：表的一行

屬性：表的一列

碼：也稱碼鍵，表中的某個屬性組

域：一組具有相同資料類型的值的集合，屬性的取值範圍來自某個域，如：一個人的年齡

分量：元組中的一個屬性值

關系模式：對關系的描述，一般表示為   關系名（屬性1，屬性2，……）

注意：關系模型要求關系必須是規範化的，即關系的每一個分量必須是一個不可分的資料項，也就是說不許表中還有表

關系模型的資料操縱和完整性限制：關系的完整性限制條件包括 實體完整性、參照完整性、使用者定義的完整性

        面向對象資料模型:

三、資料庫系統的結構

    1、模式概念

        是資料庫中全體資料的邏輯結構和特征的描述

        執行個體：模式的具體值

    2、三級模式結構

            模式：也稱邏輯模式，是資料庫中全體資料的邏輯結構和特征的描述，是所有使用者的公共資料視圖，一個資料庫隻有一個模式。

            外模式：也稱子模式或使用者模式，是資料庫使用者能夠看見和使用的局部資料的邏輯結構和特征的描述，是資料庫使用者的資料視圖，是與某一應用有關的資料的邏輯表示；外模式通常是模式的子集。

            内模式：也稱存儲模式，一個資料庫隻有一個内模式，是資料實體結構和存儲方式的描述，是資料在資料庫内部的組織方式。

    3、資料庫的二級映像功能 

為了能夠在系統内部實作三級模式的聯系和轉換，資料庫管理系統在這三級模式之間提供了兩層映像：外模式/模式映像  和  模式/内模式映像

正是這兩層映像保證了資料庫系統中的資料能夠具有較高的邏輯獨立性和實體獨立性

外模式/模式映像 :同一個模式可以有任意個外模式，對于每一個外模式，資料庫系統都有一個外模式/模式映像。保證了資料與程式的邏輯獨立性

模式/内模式映像:資料庫中隻有一個模式，也隻有一個内模式，是以模式/内模式映像是唯一的。保證了資料與程式的實體獨立性

四、資料庫系統的組成

硬體和軟體兩個方面

五、小結

本章學習了資料庫的四個基本概念，發展史，資料庫系統優點；資料模型的初次接觸，它是資料庫系統的核心和基礎，主要介紹了層次模型、網狀模型、關系模型；接着學習了三級模式結構和二級映像功能。

六、習題鞏固