第一章 資料庫系統概述
1.1 資料庫基本概念
1.1.1 什麼是資料
資料（DATA）是描述事物的符号記錄，是指利用實體符号記錄下來的、可以鑒别的資訊
例如：張三，男，26，北京，上海
但是出現問題 北京和上海對于張三有什麼意義？
當我填上描述資訊 如下觀察：
| 現居地 | 戶籍地 |
|---|---|
| 北京 | 上海 |
通過上面分析我們發現：
資料是資訊存在的一種形式，隻有通過解釋或處理的資料才能成為有用的資訊
1.1.2 什麼是資料庫
資料庫（DARABASE，DB） 是指長期存儲在計算機的有組織的、可共享的資料集合
資料要按照一定的資料模型組織、描述和存儲，具有較小的備援度、較高的 資料獨立性，系統易于擴充，并可以被多個使用者分享。
資料庫中存儲的資料的三個基本特點
簡答：永久存儲、有組織、可共享
1.1.3 什資料庫管理系統及其功能
資料庫管理系統（DBMS）是專門用于建立和管理資料庫的一套軟體，介于應用程式和作業系統之間
資料庫管理系統功能：
1）資料定義功能
2）資料操縱功能
3）資料運作管理功能
4）資料庫的建立和維護功能
5）資料組織、存儲和管理功能
6）其他功能 ----> 網絡相關功能
1.1.4 資料庫系統的構成
使用者（程式員） 使用者（資料庫終端使用者）
| |
| |
| |
--------應用程式-----------
| |
| |
| |
---資料庫管理系統（DBMS）-----------資料庫管理者（DBA）
|
|
|
資料庫
1.2 資料庫管理技術的發展
1.2.1 人工管理階段
1）資料不儲存
2）應用程式管理資料
3）資料面向應用程式
1.2.2 檔案系統階段
檔案系統 儲存資料 由檔案系統 進行檔案級别共享操作
1.2.3 資料庫系統階段
1）資料內建（主要目的）
2）資料共享性（高）
3）資料備援（低）
4）資料一緻性
5）資料獨立性（高）
6）實施統一管理與控制
7）減少應用程式開發與維護的工作量
解釋1 資料獨立性
資料定義與使用資料的應用程式分離稱為資料獨立
解釋2 統一管理與控制、程式開發與維護
主要包括：資料的安全性、完整性并發控制于故障恢複等，即資料庫保護
1.3 資料庫系統的結構
1.3.1 資料庫系統的結構分類
|-模式
|---内部系統結構，采用三級模式---|--内模式
| |-外模式
從DBA的視角|
| |--集中式結構
|---外部系統結構---|--分布式結構
|--并行結構
|---- 客戶/伺服器（C/S）結構 例如APP
從資料庫應用的使用者的視角---|
|---- 浏覽器/伺服器（B/S）結構 例如網頁
1.3.2 資料庫系統的三級模式結構
應用A 應用B 應用C 應用D 應用E
| | | | |
| | | | |
| | | | |
外模式1 外模式2 外模式3
| | |
---------------|-------------|
模式
|
|
内模式
|
|
資料庫
外模式：也稱為子模式或使用者模式 --》使用者級相關外模式
模式：也稱為概念模式或邏輯模式 --》概念級相關外模式
内模式：也稱存儲模式 --》實體級相關外模式
| 名稱 | 别稱 | 視圖類型 |
|---|---|---|
| 模式 | 概念模式、邏輯模式 | 概念視圖 |
| 外模式 | 子模式、使用者模式 | 資料視圖、使用者視圖 |
| 内模式 | 存儲模式 | 内部視圖，存儲試圖 |
備注：視圖就是你眼中的資料，能讓使用者看懂的叫視圖
模式是資料庫的核心，也是資料庫設計的關鍵
三級模式結構的兩層映像與資料獨立性
所謂映像，就是一種對應規則，它指出映像雙方是如何進行轉換得到
模式/内模式映像
保證了資料與程式的實體獨立性
外模式/模式映像
保證了資料與程式的邏輯獨立性
1.3.3 客戶/伺服器（C/S）結構
客戶伺服器結構（C/S）中，用戶端、前台或表示層：主要完成與資料庫使用者的互動任務；伺服器、背景或資料層：主要負責資料管理
《-------》
表示層 資料層
《-------》
單機方式 一台電腦上
網絡方式 多台裝置聯機
1.3.4 浏覽器/伺服器（B/S）結構
浏覽器伺服器（B/S）結構，是一種基于WEB應用的客戶伺服器結構，也稱三層客戶伺服器結構
三層：表示層、處理層、資料層
《-------》 《-------》
表示層 處理層 資料層
《-------》 《-------》
1.4 資料模型
1.4.1 什麼是模型
模型是現實世界特征的模拟和抽象表達
資料模型是對現實世界資料特征的抽象，描述的是資料的共性内容
例如：姓名 、性别、職業、省份證号、等等之類的 共通的内容
當然在一定程式上具有一定的意義更合适更好一些
1.4.2 資料的特征
資料的特征分為靜态特征和動态特征
| 資料的基本結構 例如 隊列、二叉樹、表
|
靜态特征| 資料間的聯系 例如 身高和體重 越高相對越重
|
| 資料取值範圍 例如 性别
在一定程度上靜态特征上是不會變的
動态特征：指對資料可以進行符合一定規則的操作，例如 18歲過了生日就19歲
1.4.3 資料模型組成要素
資料結構：描述的是系統的靜态特征，即資料對象的資料類型、内容、屬性以及資料對象之間的聯系
資料操作：描述的是系統的動态特征
資料限制：描述資料結構中資料間的文法和語義關聯，在此環境中是一種特例限制，
1.4.4 資料模型的分類
資料模型是模型化資料和資訊的工具，也是資料庫系統的核心和基礎
滿足三點：比較真實的模拟現實世界，容易為人們了解，便于在計算機上實作
現實世界
|
|（抽象）
|
概念模型（資訊世界）
|
|（轉換、組織）
|
邏輯模型和實體模型（機器世界）
1.4.5 什麼是概念層資料模型
概念層是資料抽象級别的最高層。概念層資料模型，也稱為資料的概念模型或資訊模型，這類模型主要用于資料庫的設計階段
例如、E-R圖的設計 組織人員架構
1.4.6 資訊世界涉及的基本概念
| 名稱 | 概念 | 舉例 |
|---|---|---|
| 實體（Entity） | 把每一類資料對象的個體稱為實體 | 學生 |
| 屬性（Attribute） | 事物的性質與事物之間關系 | （學号，性别，出生年月） |
| 實體型（Entity Type） | 具有相同屬性的實體必然具有共同的特征和性質 | 學生（學号，性别，出生年月） |
| 實體集（Entity Set） | 實體集是具有相同類型及相同屬性的實體的集合 | 一群學生 |
| 碼或鍵（Key） | 唯一辨別該實體的屬性 | 學号 |
| 域（Domain） | 取值範圍 | 性别屬性 |
| 聯系（Relationship） | 屬性或實體之間有一定的聯系 | 父子，師生 |
資料模型中有型和值兩個概念
例如：表頭是型，資料為值
1.4.7 概念模型的表示方法
E-R圖：一般實體型用長方形，屬性用橢圓，聯系用菱形
1.4.8 什麼是邏輯層資料模型
邏輯層是資料抽象級别的中間層，邏輯層資料模型，也稱為資料的邏輯模型
任何DBMS都是基于某種邏輯資料模型
1.4.9 邏輯模型的類型
層次模式：
是最早使用的一種資料模型
有且僅有一個結點沒有父結點，稱作根結點
有其他結點有且僅有一個父結點
網狀模型：
以網狀結構表示實體與實體間的聯系
允許結點有多于一個父結點
可以有一個以上的結點沒有父結點
關系模型：
用二維表結構來表示實體間的聯系
優點：
建立在嚴格的數學概念的基礎上
概念單一
存儲路徑對使用者透明，有更高的資料獨立性，更好的安全保密性
面向對象模型： 面向對象方法和資料庫
即是概念模型又是邏輯模型
表達能力豐富，對象可複用、維護友善
1.4.10 實體層資料模型
實體層資料模型，也稱為實體模型，描述資料在存儲媒體上的組織結構，是邏輯模型的實體基礎；
是資料庫最底層的抽象；
設計目标是提高資料庫性能和有效利用存儲空間。
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