《精编》数据库基础详细概述

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1、Access数据库基础与应用教程 第1章数据库基础概述 第1章 数据库及其应用是计算机科学中一个重要的分枝 数据库技术应用非常快 非常广泛 现在 许多单位的正常业务开展都离不开数据库 数据库基础概述 第1章数据库基础概述 本章主要内容 退出 1 1数据管理发展概况1 2数据库系统简述1 3数据模型1 4关系数据库1 5关系运算1 6数据库设计简述 1 1数据管理发展概况 自从世界上第一台电子数字计算机 简称计算机 诞生以来 数据管理经历了从较为低级的人工管理到先进的数据库 数据仓库 数据挖掘的演变 1 1 1数据及数据处理 数据是描述事物的符号记录 例如 黄山 95 也可以说 数据是存储在某一

2、种媒体上能够识别的物理符号 数据不仅可以包括数字 字母 文字和其他特殊字符组成的文本形式 而且还可以包括图像 图形 影像 声音 动画等多媒体形式等 它们经过数字化后可以存入计算机 数据处理是把数据加工处理成为信息的过程 信息是数据根据需要进行加工处理后得到的结果 1 1 1数据及数据处理 续 信息对于数据接收者来说是有意义的 例如 黄山 95 只是单纯的数据 没有具体意义 而 黄山同学本学期英语期末考试成绩为95分 就是一条有意义的信息 此外 旅游景点黄山的门票费是每人95元人民币 也是一条有意义的信息 1 1数据管理发展概况 续 数据管理技术的发展阶段1 1 2人工管理 外存储器只有纸带 卡

3、片和磁带 而没有磁盘 1 1 3文件系统阶段文件中只存储数据 不存储文件记录的结构描述信息 文件的建立 存取 查询 插入 删除 修改等所有操作 都要用程序来实现 1 1 4数据库系统 1 1数据管理发展概况 续 1 1 5分布式数据库系统分布式数据库是数据库技术与网络技术相结合的产物 分布计算主要体现在客户机 服务器模式和分布式数据库体系结构两个方面 1 1 6面向对象数据库系统将面向对象技术与数据库技术结合产生出面向对象的数据库系统 1 1 7数据仓库数据仓库是支持管理决策过程的 面向主题的 集成的 稳定的 随时间变化的数据集合 1 1 8数据挖掘数据挖掘 DataMining 又称为数据库

4、中的知识发现 就是一个从数据库中获取有效的 新颖的 潜在有用的 最终可理解的模式 注 模式又称为知识 的复杂过程 1 2 1数据库数据库 Database 简称为DB 是长期存储在计算机内 有组织的 可共享的 统一管理的相关数据的集合 数据库中的数据按一定的数据模型进行组织 描述和存储 具有较小的冗余度 较高数据独立性和易扩展性 数据库中的数据不只是面向某一种特定的应用 而是可以面向多种的应用 可以被多个用户 多个应用程序所共享 例如 图书管理数据库 财务管理数据库 学生管理数据库 1 2数据库系统简述 1 数据库管理系统数据库管理系统 DataBaseManagementSystem 简称D

5、BMS 是数据库系统的核心软件 其主要任务是支持用户对数据库的基本操作 对数据库的建立 运行和维护进行统一管理 统一控制 注意 用户不能直接接触数据库 而只能通过DBMS来操作数据库 1 2 2数据库管理系统 2 数据库管理系统的功能 1 数据定义功能DBMS提供了数据定义语言 DataDescriptionLanguage 简称DDL 供用户定义数据库的结构 数据之间的联系等 具体来说 DDL供用户定义数据库的外模式 模式 内模式 各级模式之间的映射以及有关的约束条件等 数据库管理系统的功能 续 2 数据操纵功能DBMS提供了数据操纵语言 DataManipulationLanguage 简

6、称DML 来完成用户对数据库提出的各种操作要求 以实现对数据库的插入 修改 删除 检索等基本操作 DML分为宿主型DML和自主型DML两种类型 宿主型DML本身不能独立使用 必须嵌入到主语言中 例如 嵌入C Cobol等高级语言中 自主型DML又称为自含型DML 它是交互式命令语言 可以独立使用 3 数据库运行控制功能DBMS提供了数据控制语言 DataControlLanguage 简称DCL 来实现对数据库进行并发控制 安全性检查 完整性约束条件的检查等功能 它们在数据库运行过程中监视对数据库的各种操作 控制管理数据库资源 处理多用户的并发操作等 4 数据库维护功能DBMS还提供了一些实用

7、程序 以对已经建立好的数据库进行维护 包括数据库的转储与恢复 数据库的重组与重构 数据库性能的监视与分析等等 5 数据库通信功能DBMS还提供了与通信有关实用程序 以实现网络环境下的数据通信功能 1 2 3数据库系统 1 数据库系统的组成数据库系统 DataBaseSystem 简称DBS 是指引入数据库技术后的计算机系统 数据库系统实际上是一个集合体 通常包括如下5个部分 1 数据库 DB 2 数据库管理系统 DBMS 及其相关的软件 3 计算机硬件系统 4 数据库管理员 DadaBaseAdministrator 简称DBA 全面负责建立 维护 管理和控制数据库系统 5 用户 2 数据库系

8、统的特点 1 数据低冗余 共享性高 2 数据独立性高 数据的独立性包括逻辑独立性和物理独立性 数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻辑结构改变时 数据的局部逻辑结构不变 由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的 所以应用程序不必须修改 从而保证了数据与程序间的逻辑独立性 例如 在原有的某些记录类型中增加新的数据项 而应用程序不必须修改 体现了数据的逻辑独立性 数据的物理独立性是指当数据的存储结构改变时 数据的逻辑结构不变 从而应用程序也不必改变 例如 改变存储设备 如换了一个磁盘来存储该数据库 而应用程序不必须修改 体现了数据的物理独立性 3 有统一的数据控制功能 数据控制功能通常包括数据的安全

9、性控制 数据的完整性控制 并发控制等 注意三个概念 数据库 DB 数据库管理系统 DBMS 数据库系统 DBS 是三个不同的概念 数据库强调的是数据 数据库管理系统是管理数据库的工具软件 数据库系统强调的则是一个整体系统 数据库系统 DBS 包含数据库 DB 及数据库管理系统 DBMS 数据库应用系统是指系统开发人员利用数据库系统的资源 为某一类实际应用的用户使用数据库而开发的软件系统 例如 银行的业务管理系统 仓库管理系统 财务管理系统 飞机售票管理系统 教务管理系统等等 1 2 4数据库应用系统 1 2 5数据库系统的三级模式及二级映射结构 根据美国国家标准化协会和标准计划与需求委员会提出

10、的建议 数据库系统的内部体系结构是三级模式和二级映射结构 三级模式分别是概念模式 外模式和内模式 二级映射分别是概念模式到内模式的映射和外模式到概念模式的映射 1 数据库系统的三级模式 1 外模式外模式也称子模式或用户模式 它是数据库用户所见到和使用的局部数据逻辑结构的描述 是数据库用户的数据视图 是与某一应用有关的数据的逻辑表示 一个概念模式可以有若干个外模式 每个用户只关心与他有关的外模式 这样不仅可以屏蔽大量无关信息而且有利于数据库中数据的保密和保护 对外模式的描述 DBMS一般都提供有相应的外模式数据定义语言 外模式DDL 来定义外模式 2 概念模式概念模式也称为模式 它是数据库中全局

11、数据逻辑结构的描述 是所有用户 应用 的公共数据视图 定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构 例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 而且要定义与数据有关的安全性 完整性要求 定义这些数据之间的联系 对概念模式的描述 DBMS一般都提供有相应的模式数据定义语言 模式DDL 来定义模式 3 内模式内模式也称存储模式或物理模式 它是数据库物理存储结构和物理存储方法的描述 是数据在存储介质上的保存方式 例如 数据的存储方式是顺序存储 还是按照B树结构存储等等 内模式对一般用户是透明的 但它的设计直接影响数据库的性能 对内模式的描述 DBMS一般都提供有相应的内模式数据定义语言 内模

12、式DDL 来定义内模式 一个数据库只有一个内模式 2 数据库系统的二级映射数据库系统的三级模式之间的联系是通过二级映射来实现的 当然实际的映射转换工作是由DBMS来完成的 1 外模式到概念模式的映射外模式到概念模式的映射 即外模式 概念模式映射 定义了外模式与概念模式之间的对应关系 外模式是用户的局部模式而概念模式是全局模式 当概念模式改变时 由数据库管理员对各个外模式 概念模式映射作相应改变 可以使外模式保持不变 从而应用程序不必修改 保证了数据的逻辑独立性 2 概念模式到内模式的映射概念模式到内模式的映射 即概念模式 内模式映射 定义了数据全局逻辑结构与物理存储结构之间的对应关系 当数据库

13、的存储结构改变时 例如换了另一个磁盘来存储该数据库 由数据库管理员对概念模式 内模式映射作相应改变 可以使概念模式保持不变 从而保证了数据的物理独立性 1 3数据模型 数据是现实世界符号的抽象 而数据模型则是数据特征的抽象 数据模型所描述的内容包括三个方面 即是数据结构 数据操作与数据约束条件 数据模型是从现实世界到机器世界的一个中间层次 现实世界的事物反映到人的大恼中 人们把这些事物抽象为一种既不依赖于具体的计算机系统又不依赖于具体的DBMS的概念模型 然后 再把该概念模型转换为计算机中某个DBMS所支持的数据模型 数据模型包括如下三类 1 概念数据模型概念数据模型是面向数据库用户的现实世界

14、的数据模型 也简称概念模型 概念模型主要用来描述现实世界的概念化结构 它使数据库的设计人员在设计的初始阶段 摆脱计算机系统及DBMS的具体技术问题 集中精力分析数据以及数据之间的联系等 概念模型与具体的计算机平台无关 与具体的DBMS无关 2 逻辑数据模型逻辑数据模型也简称数据模型 逻辑数据模型主要用来描述数据库中数据的表示方法和数据库结构的实现方法 它是计算机实际支持的数据模型 是与具体的DBMS有关的数据模型 它包括层次数据模型 网状数据模型 关系数据模型 面向对象数据模型等 3 物理数据模型物理数据模型也简称物理模型 它是一种面向计算机物理表示的模型 物理数据模型给出了数据模型在计算机上

15、物理结构的表示 它是描述数据在储存介质上的组织结构的数据模型 1 3 1概念模型 E R模型 概念模型是一种面向客观世界 面向用户的模型 概念模型也称信息模型 概念模型是按用户的观点 从概念上描述客观世界复杂事物的结构以及事物之间的内在联系 而不管事物和联系如何在数据库中存储 即是概念模型与具体的数据库管理系统 DBMS 无关 与具体的计算机平台无关 概念模型是整个数据模型的基础 在此 仅介绍最广泛使用的概念模型设计方法E R方法设计概念模型的有关内容 1 概念模型中的基本概念 1 实体客观存在并可相互区别的事物称为实体 实体可以是具体的人 事 物 也可以是抽象的概念或联系 例如一个教师 一门

16、课 一本书 一次作业 一次考试等 2 属性描述实体的特性称为属性 一个实体可以由若干个属性来刻画 如一个学生实体有学号 姓名 性别 出生日期等方面的属性 属性有属性名和属性值 属性的具体取值称为属性值 例如 对某一学生的 性别 属性取值 女 其中 性别 为属性名 女 为属性值 3 关键字能够唯一标识实体的属性或属性的组合称为关键字 如学生的学号可以作为学生实体的关键字 但学生的姓名有可能有重名 因此不能作为学生实体的关键字 4 域属性的取值范围称为该属性的域 例如 学号的域为8个数字字符串集合 性别的域为 男 和 女 5 实体型属性的集合表示一个实体的类型 称为实体型 例如 学生 学号 姓名 性别 出生日期 就是一个实体型 属性值的集合表示一个实体 例如 属性值的集合 02091001 李楠 女 1986 01 12 就是代表一个具体的学生 6 实体集同类型的实体的集合称为实体集 例如 对于 学生 实体来说 全体学生就是一个实体集 2 两个实体之间的联系现实世界中事物内部以及事物之间是有联系的 在概念模型中反映为实体内部的联系和实体之间的联系 实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间