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1、第1章 数据库绪论1.1 数据库系统概述1.1.1数据库的四个基本概念 数据（data）-定义 描述事物的符号记录。-语义 数据的含义称为数据的语义。-记录 记录是计算机中表示和存储数据的一种格式和一种方法。 数据库（DataBase，DB）-定义 长期存储、有组织的、可共享的大量数据的集合，其中的数据按照一定的数据模型组织、描述和存储。-特点 永久存储、有组织、可共享。 数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）-定义 数据库管理系统是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据，高效地获取和维护数据。-功能 数据定义功能 数据定义
2、语言（Data Definition Language， DDL）对数据对象的组成和结构定义。 数据组织、存储和管理 数据库的事务管理和运行管理 数据库的建立和维护功能 其他功能 通信功能、数据转换功能、异构数据库互访和互 操作。 数据库系统（DataBase System，DBS）-定义 数据库系统是由数据库、数据库管理系统（及应用开发工具）、应用程序和数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。1.1.2数据库管理技术的产生和发展 人工管理阶段-数据不保存-应用程序管理数据-数据不共享-数据不具有独立性 文件系统阶段-数据可以
3、长期保存 批处理-由文件系统管理数据-数据共享性差、冗余度大-数据独立性差 数据库系统阶段1.1.3数据库系统的特点 数据结构化 整体结构化 数据共享度高、冗余度低且易扩充 数据独立性高-物理独立性 应用程序与数据的物理存储相互独立-逻辑独立性 应用程序和数据库逻辑结构相互独立 数据由数据库管理系统统一管理和控制-数据的安全性保护 -数据的完整性保护-并发控制-数据库恢复1.2 数据模型 定义：对现实世界数据特征的抽象，用来描述数据、组织数据和对数据进行操作的。1.2.1两类数据模型 概念模型 逻辑模型和物理模型1.2.2概念模型 定义 现实世界到信息世界的第一层抽象。 信息世界中的基本概念-
4、实体 客观存在并可相互区别的事物 -属性 实体所具有的某一特性-码 唯一标识实体的属性集-实体型 实体名及其属性集的组合-实体集 同一类型实体的集合-实体集间联系 一对一、一对多、多对多 概念模型的一种表示方法：实体-联系方法（Entity-Relationship）1.2.3数据模型的组成要素 数据结构 数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系 数据操作 数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允 许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则 数据的完整性约束条件 数据的完整性约束条件是一组完整性规则，是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则1.2.4常用的数据模型
5、 层次模型 网状模型 关系模型 面向对象数据模型 对象关系数据模型 半结构化数据模型1.2.5层次模型 定义：层次模型用树形结构来表示各类实体及实体间的关系。 层次模型的数据结构-有且只有一个结点没有双亲结点，为根节点 -根以外结点有且只有一个双亲结点 -每一个结点为一个记录类型 -记录类型之间用连线表示结点间的联系-每个记录类型可以包含若干个字段-记录类型描述实体，字段描述属性-同一双亲的子女节点为兄弟节点-没有子女节点的结点为叶子节点-任何给定的记录值只能按其层次路径查看-子女结点不能脱离双亲结点独立存在 层次模型的数据操纵与完整性约束-数据操纵 查询 插入 删除 更新-完整性约束 若没有
6、相应的双亲结点就不能插入它的子女值 删除双亲结点后相应的子女节点值也删除 层次模型的优缺点-优点 数据结构比较简单清晰 查询效率高 提供良好的完整性支持-缺点 不能表示非层次性的联系 查询子女节点必须通过双亲结点 层次命令趋于程序化1.2.6网状模型 DBTG系统（CODASYL系统） 网状模型的数据结构-允许一个以上的结点无双亲-一个结点可以有多个双亲-两个结点间可以有多种联系（复合联系）-每个结点表示一个记录类型（实体）-每个记录类型可以包含若干字段（属性） 网状模型的数据操纵和完整性约束-支持码的概念-保证一个联系中双亲记录和子女之间是一对多的联系-可以支持双亲记录和子女记录之间的某些约
7、束条件网状模型的优缺点-优点 结点间可以有多种联系 良好的性能，存取率较高-缺点 结构比较复杂 用户不容易掌握网状模型的DDL，DML 用户必须了解系统结构的细节，加重编写应用程序的负担1.2.7关系模型 关系模型的数据结构-关系 一张表-元组 一行-属性 一列-码 唯一标识-域 取值范围-分量 元组的一个属性值-关系模式 对关系的描述-关系模型要求关系必须是规范化的，即满足一定的规范条件 关系模型的数据操纵和完整性约束-数据操纵 查询 插入 删除 更新-完整性约束 实体完整性 参照完整性 用户定义的完整性 数据操作是集合操作 操作对象和操作结果都是关系（若干元组的集合） 关系模型的优缺点-优
8、点 建立在严格的数学概念上 概念单一，数据结构简单、清晰、用户易懂易用 更高的数据独立性、更好的安全保密性，简化程序员工作-缺点 效率不如格式化模型1.3 数据库系统的结构 单用户结构 主从式结构 分布式结构 客户-服务器、浏览器-应用服务器/数据库服务器多层结构1.3.1数据库模式系统的概念 数据库系统模式的概念-型 某一类数据的结构和属性的说明-值 型的具体赋值-模式 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述-模式是相对稳定的，而实例是相对变动的1.3.2数据库系统的三级模式结构 逻辑模式 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，所有用户的 公共数据视图 外模式 数据库用户能够看见和使用的局
9、部数据的逻辑结构和特征的 描述，是数据库用的数据视图，是与某一应用有关的数据的 逻辑表示 内模式 数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组 织方式1.3.3数据库的二级映像功能与数据独立性 两层映像-作用 在系统内部实现三个抽象层次的联系和转换，使数据保持较 高的逻辑独立性和物理独立性-外模式/模式映像 映像定义外模式与内模式的对应关系 一个模式可以有任意多个外模式 模式改变时，对各个映像作相应改变，可使外模式保持不变-模式/内模式映像 模式只有一个，内模式只有一个，映像唯一 映像定义了数据全局逻辑与存储结构之间的对应关系 存储结构改变，对映像作相应改变，可使模式保持不变1.4 数
10、据库系统的组成 硬件平台及数据库-硬件要求 内存足够大 磁盘或磁盘阵列足够大 系统具有较高的通道能力 软件-数据库管理系统-支持数据库管理系统运行的操作系统-具有与数据库结构的高级语言及其编译系统-以数据库管理系统为核心的应用开发工具-为特定应用环境开发的数据库应用系统 人员-数据库管理员（DataBase Administrator，DBA） 职责决定数据库中的信息内容和结构决定数据库的存储结构和存取策略定义数据安全性要求和完整性约束条件监控数据库的使用和运行数据库的改进和重组、重构-系统分析员 职责应用系统的需求分析和规范说明确定系统的硬件软件配置，参与数据库的概要设计-数据库设计人员 职
11、责数据库中数据的确定及数据库各级模式的设计参加用户需求调查和系统分析-应用程序员 职责设计和编写应用系统的程序模块并进行调试和安装-用户 用户通过系统的用户接口使用数据库 用户分类偶然用户 不经常访问数据库简单用户 经常访问数据库的人员复杂用户 具有较高科学技术背景的人员第2章 关系数据库2.1关系数据结构及形式化定义 关系数据结构 关系操作集合 关系完整性约束2.1.1关系 定义 关系模型中的数据结构 域 一组具有相同数据类型的值的集合 笛卡尔积-元组 笛卡尔积中的单个元素-分量 单个元素中的每一个值-基数 一个域中允许的不同取值个数-定义 一个域中每一个分量与另一个域中所有分量的组合 关系
12、-定义 域和域的笛卡尔积的子集-元组 行-属性 列-候选码 某一组属性的值能唯一标识一个元组，其子集则不能-主码 从多个候选码中选择一个-主属性 候选码中的诸属性-非主属性 不包含在任何候选码中的属性-全码 所有属性都是候选码-类型 基本关系（基本表） 实际存在，存储数据的逻辑表示 查询表 查询结果对应的表 视图表 由基本表或其他视图导出，不对应实际存储数据-限定与扩充 无限关系在数据库系统中无意义 通过附加一个属性名来取消属性的有序性-基本关系的六条性质 列是同质的，即列中的每一个分量来自同一个域 不同列可以同质 列的顺序无所谓 任意两个元组的候选码不能取相同的值 行的顺序无所谓，即行的顺序可以任意交换 分量需取原子值，即不可分的数据项2.1.2关系模式 定义 关系的描述 R（U，D，DOM，F）关系名（属性集合，域，属性 向域的映像集合，属性间数据的依赖关系集合）2.1.3关系数据库 在关系模型中，实体以及实体之间的联系都是用关系来表示的 所有关系的集合构成一个关系数据库 关系数据库的型 对关系数据库的描述 关系数据库的值 关系模式在某一时刻对应的关系的集合2.1.4关系模型的存储结构
