資料庫系統原理(一)

資料庫系統概述

1. 資料庫基本概念

• 什麼是數據？
  • 數據(Data) 是描述事物的符號記錄，是指利用物理符號記錄下的、可以鑒別的信息
  • 數據是信息存在的一種形式，只有通過解釋或處理的數據才能成為有用的信息
  • 數據要按照一定的數據模型組織、描述和存儲，具有較小的冗餘度、較高的數據獨立性，系統易於擴展，並可以被多個用戶分享

• 什麼是資料庫？

• 資料庫(Database,DB)是指長期存儲在電腦中的有組織、可共用的數據集合

• 資料庫的三個基本特點：
  • 永久存儲
  • 可共用
  • 有組織

• 什麼是資料庫管理系統？

• 資料庫管理系統是專門建立和管理資料庫的一套軟體，介於應用程式和操作系統之間

• 資料庫管理系統的功能：
  • 數據定義功能
  • 數據操作功能
  • 資料庫的運行管理功能
  • 資料庫的建立和維護功能
  • 數據組織、存儲、管理功能
  • 其他功能

• 資料庫管理系統的構成

2. 資料庫管理技術的發展

• 資料庫管理技術發展的三個階段

  • 人工管理階段

    • 數據不保存
    • 應用程式管理數據
    • 數據面嚮應用程式

  • 文件系統階段

  

  • 資料庫系統階段

    • 數據集成(主要目的)
    • 數據獨立性高
    • 數據共用性高
    • 數據冗餘低
    • 數據一致性
    • 實施統一管理與控制
    • 減少應用程式開發與維護的工作量

• 什麼是數據獨立？

• 數據定義與使用數據的應用程式分離稱為數據獨立

• 什麼是物理獨立性

• 將數據的邏輯結構和物理結構相分離，當物理結構發生改變時，不會導致應用程式的修改，這稱為數據的物理獨立性

• 數據保護

  • 數據的安全性、完整性、併發控制、故障恢復等就是資料庫保護

3. 資料庫系統的結構

• 資料庫系統的結構分類

• 三級模式架構圖

• 三級模式

  名稱	別稱	視圖類型
  外模式	子模式、用戶模式	數據視圖、用戶視圖
  模式	邏輯模式、概念模式	概念視圖
  內模式	存儲模式	內部視圖、存儲視圖

  模式是資料庫的核心，也是資料庫設計的關鍵

• 三級模式的兩層映像
  • 外模式/模式映像
    • 保證數據和程式的邏輯獨立性
  • 模式/內模式映像
    • 保證數據數據和程式的物理獨立性

• 客戶/伺服器結構

  • 表示層 <————> 數據層

• 瀏覽器/伺服器結構

  • 表示層 <————> 處理層 <————> 數據層

4. 數據模型

• 什麼是數據模型？
  • 數據模型是對現實世界數據特征的抽象，描述的是 數據的共性內容
• 數據的特征：
  • 靜態特征
    • 數據的基本結構
    • 數據間的聯繫
    • 數據取值範圍的約束
  • 動態特征
    • 指對數據可以進行符合一定規則的操作
• 數據模型組成的要素
  • 數據結構
    • 描述的是系統的靜態特征，即數據對象的數據類型、內容、屬 性以及數據對象之間的聯繫
  • 數據操作
    • 是動態特征
  • 數據約束
    • 描述數據結構中數據間的語法和語義關聯
• E-R模型的表示方法
  • 實體型，用矩形表示，矩形框內寫明實體的名稱；
  • 屬性，用橢圓形表示，並用無向邊將其與相應的實體連接起來；
  • 聯繫，用菱形表示，菱形框內寫明聯繫的名稱，並用無向邊分別與有關實
    體連接起來

• 邏輯模型的類型

  層次模型	最早使用的一種數據模型； 有且僅有一個結點沒有父結點，稱作根結點； 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繫； 允許結點有多於一個父結點； 可以有一個以上的結點沒有父結點
  關係模型	用二維表結構來表示實體間的聯繫 優點：建立在嚴格的數學概念的基礎上；概念單一；存取路徑對用 戶透明，有更高的數據獨立性，更好的安全保密性
  面向對象模型	既是概念模型又是邏輯模型； 表達能力豐富，對象可復用、維護方便

• 數據模型的類型

  概念模型	數據抽象級別的最高層； 主要用於資料庫的設計階段
  邏輯模型	數據抽象級別的中間層； 任何DBMS都是基於某種邏輯數據模型。
  物理模型	描述數據在存儲介質上的組織結構，是邏輯模型的物理實現； 是資料庫最底層的抽象； 設計目標是提高資料庫性能和有效利用存儲空間。