学习书籍：数据库系统概论（第5版） 王珊 萨师煊 编著  高等教育出版社

目录

一、基本概念

二、发展阶段

三、数据模型

四、数据库系统的结构 

五、数据库系统的组成

1. 数据（Data）     定义：数据库中存储的基本对象，描述事物的符号记录     种类：文字（text）、图形（graph）、图像（image）、音频（audio）、视频（video）     特点：数据与其语义是不可分的。例如，93是一个数据，可以是一个同学某门课的成绩，也可以是某个人的体重，还可以是计算机系2013级的学生人数

2. 数据库（DataBase，DB），顾名思义，是存放数据的仓库     定义：数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度（redundancy）、较高的数据独立性（data independency）和易拓展性（scalability），并可为各种用户共享     特点：永久存储、有组织、可共享

3. 数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）     定义：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件     用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据     功能：（1）数据定义功能：提供数据定义语音（Data Definition Language，DDL），定义数据库中的数据对象                （2）数据操纵功能：提供数据操纵语音（Data Manipulation Language，DML），操纵数据实现对数据库的基本操作（查询、插入、删除和修改）                （3）数据库的运行管理：保证数据的安全性、完整性；多用户对数据的并发使用；发生故障后的系统恢复；                （4）数据库的建立和维护功能（实用程序）：数据库数据批量装载；数据库转储；戒指故障恢复；数据库的重组织；性能监视等

4. 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（及其应用开发工具）、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    分工：数据库提供数据的存储功能；               数据库管理系统提供数据的组织、存取、管理和维护等基础功能；               数据库应用系统根据应用需求使用数据库；               数据库管理员负责全面管理数据库系统。

    数据库系统在计算机中的位置：数据库建立在操作系统基础上；数据库（数据）建立在操作系统文件之上（由下至上的顺序为：硬件----操作系统----数据库管理系统----应用开发工具----应用系统）

       在应用需求的推动下，在计算机硬件、软件发展的基础上，数据管理技术经历了人工管理（40年代中--50年代中）、文件系统（50年代末--60年代中）、数据库系统阶段（60年代末--现在）三个阶段

数据库系统的特点： 1. 数据结构化         数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别         所谓“整体”结构化是指数据库中的数据不再仅仅针对某一应用，而是面向整个组织或企业；不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。这就要求在描述数据时不仅要描述数据本身，还要描述数据之间的联系2. 数据的共享性高、冗余度低且易扩充         数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间。数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。这就使得数据库系统弹性大，易于扩充3. 数据独立性高         数据独立性是借助数据库管理数据的一个显著优点，包括数据的物理独立性和逻辑独立性。         物理独立性是指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的         逻辑独立性是指用户的应用程序和数据库的逻辑结构是相互独立的4. 数据由数据库管理系统统一管理和控制         数据库的共享将会带来数据库的安全隐患，而数据库的共享式并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据，甚至可以同时存取数据库中同一个数据，这又会带来不同用户间相互干扰的隐患。为此，数据库管理系统还必须提供以下几个方面的数据控制功能：         （1）数据的安全性保护；（2）数据的完整性检查；（3）并发控制；（4）数据库恢复

        模型是对现实世界中某个对象特征的模拟和抽象。数据模型（data model）也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象爱过你。也就是说数据模型是用来描述数据、组织数据和对数据进行操作的。数据模型是数据库系统的核心和基础

1. 两类数据模型         根据模型应用的不同目的，可以将这些模型划分为两大类，第一类是概念模型，第二类是逻辑模型和物理模型         第一类概念模型（conceptual model）也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计         第二类中的逻辑模型主要包括层次模型（hierarchical model）、网状模型（network model）、关系模型（relational model）、面向对象数据模型（object oriented data model）和对象关系数据模型（object relational data model）、半结构化数据模型（semistructured data model）等。它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现         第二类中的物理模型是对数据最底层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，或在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的

2. 概念模型      用途：（1）概念模型用于信息世界的建模                 （2）是现实世界到机器世界的一个中间层次                 （3）是数据库设计的有力工具                   (4）数据库设计人员和用户之间进行交流的语音     基本要求：（1）较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识                       （2）简单、清晰、易于用户理解

    基本概念：（1）实体（Entity）：客观存在并可相互区别的实物称为实体，可以是具体的人、事、物或抽象的概念。例如，一个职工、一个学生、一个部门                      （2）属性（Attribute）：实体所具有的某一特性称为属性，一个实体可以由若干个属性来刻画。例如，学生实体可以由学号、姓名、性别、出生年月、所在院系、入学时间等属性组成，属性组合（201315121，张三，男，199505，计算机系，2013）即表征一个学生                      （3）码（Key）：唯一标识实体的属性集称为码。例如学号是学生实体的码                      （4）域（Domain）：属性的取值范围（数据类型）称为该属性的域                      （5）实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。例如，学生（学号，姓名，性别，出生年月。所在院校。入学时间）就是一个实体型                      （6）实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集。例如，全体学生就是一个实体集                      （7）联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。实体之间的联系有一对一、一对多和多对多等多种类型     概念模型的一种表示方法：实体--联系方法（Entity-Relationship approach）。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型

3. 数据模型     数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成   （1）数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。数据结构是所描述的对象类型的集合，是对系统静态特性的描述。   （2）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。数据操作是对系统动态特性的描述   （3）数据的完整性约束条件是一组完整性规则，反映具体应用必须遵守的特定的语义约束

4. 关系模型     关系模型是最重要的一种数据模型。关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式。   （1）关系模型的数据结构     从用户观点看，关系模型由一组关系组成。每个关系的数据结构是一张规范化的二维表。     关系模式：对关系的描述，一般表示为   关系名（属性1，属性2，...，属性n）                       例如，上面的关系可描述为   学生（学号，姓名，年龄，性别，系名，年级）                       关系模型要求关系必须是规范化的，关系的每一个分类必须是一个不可分的数据项，也就是说，不允许表中还有表

    （2）关系模型的数据操纵      关系模型的数据操纵主要包括查询、插入、删除和更新数据       关系模型中的数据操纵是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合，而不像格式化模型中那样是单记录的操作方式。另一方面，关系模型把存取路径向用户隐蔽起来，用户只要指出“干什么”或“找什么”，不必详细说明“怎么干”或“怎么找”，从而大大地提高了数据地独立性    （3）关系模型的完整性约束       包括三大类：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性

1. 数据库系统模式的概念     在数据模型中有“型”（type）和“值”（value）的概念。型是指对某一类数据的结构和属性的说明，值是型的一个具体赋值。例如，学生记录定义为（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）这样的记录型，而（201315130，黎明，男，计算机系，19，江苏南京市）则是该记录型的一个记录值     模式（schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它仅仅涉及型的描述，不涉及具体的值。模式的一个具体值称为模式的一个实例（instance）。同一个模式可以有很多实例      模式的相对稳定的，而实例是相对变动的

2. 数据库系统的三级模式结构      数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成

   （1）模式（schema）     模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层     模式实际上是数据库数据在逻辑级上的视图。一个数据库只有一个模式   （2）外模式（external schema）       外模式也称子模式（subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，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       外模式通常是模式的子集，一个数据库可有多个外模式    （3）内模式（internal schema）       内模式也称存储模式（storage schema），一个数据库只有一个内模式。它是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

3. 数据库的二级映像功能与数据独立性     数据库系统的三级模式是数据的三个抽象级别。为了能够在系统内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像：外模式/模式映像和模式/内模式映像    （1）外模式/模式映像       当模式改变时（例如增加新的关系、新的属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式/模式的映像作相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性    （2）模式/内模式映像       当数据库的存储结构改变时（例如选用了另一种存储结构），由数据库管理员对模式/内模式映像作相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性

1. 硬件平台及数据库

2.软件：数据库管理系统、开发工具、应用系统

3.人员：数据库管理员、系统分析员、数据库设计人员、应用程序员、用户