一、數據庫系統(tǒng)概述

1. 數據庫基本概念

1. 什么是數據？

   • 數據（data）是描述事物的符號記錄，是指利用物理符號記錄下來的、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。

2. 什么是數據庫？

   • 數據庫（database，DB）是指長期存儲在計算機中的有組織的、可共享的數據集合。
   • 數據要按照一定的數據模型組織、描述和存儲，具有較小的冗余度、較高的數據獨立性，系統(tǒng)易于擴展，并可以被多個用戶分享。
   • 數據庫中存儲的數據有三個基本特點：
     1. 永久存儲
     2. 有組織
     3. 可共享

3. 數據庫管理系統(tǒng)及其功能

   1. 定義：數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）是專門用于建立和管理數據庫的一套軟件，介于應用程序和操作系統(tǒng)之間。
   2. 功能：
      1. 數據定義功能
      2. 數據操縱功能
      3. 數據庫的運行管理功能
      4. 數據庫的建立和維護功能
      5. 數據組織、存儲和管理的功能
      6. 其他功能

4. 數據庫系統(tǒng)的構成

   數據庫系統(tǒng)構成.png

2. 數據管理技術的發(fā)展

1. 人工管理階段

   1. 數據不保存
   2. 應用程序管理數據
   3. 數據面向應用程序
   人工管理階段.png

2. 文件系統(tǒng)階段

   
   
   文件系統(tǒng)階段.png

3. 數據庫系統(tǒng)階段
   1. 數據集成（主要目的）
   2. 數據共享性高
   3. 數據冗余小
   4. 數據一致性
   5. 數據獨立性高（數據定義與使用數據的應用程序分離稱為數據獨立。）
   6. 實施統(tǒng)一管理與控制（主要包括：數據的安全性、完整性、并發(fā)控制與故障恢復等，即數據庫保護。）
   7. 減少應用程序的開發(fā)與維護的工作量

3. 數據庫系統(tǒng)的結構

1. 數據庫系統(tǒng)的結構分類

   
   
   數據庫系統(tǒng)結構分類.png

2. 數據庫系統(tǒng)的三級模式結構

   三級模式.png
   • 外模式也稱為子模式或用戶模式，數據視圖即用戶視圖。
   • 模式也稱為概念模式或邏輯模式，是數據在邏輯上的視圖，即概念視圖。（數據庫的核心，也是數據庫設計的關鍵。）
   • 內模式也稱為存儲模式，是內部視圖或存儲視圖。

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

3. 三級模式結構的兩層映像和數據獨立性

   • 所謂映像，就是一種對應規(guī)則，它指出映像雙方是如何進行轉換的。
   • 外模式/模式映像：保證了數據與程序的邏輯獨立性
   • 模式/內模式映像：保證了數據與程序的物理獨立性

4. 客戶/服務器結構
   客戶/服務器結構（Client/Server，C/S）中，“客戶端”、“前臺”或“表示層”主要完成與數據庫使用者的交互任務；“服務器”、“后臺”或“數據層”主要負責數據管理。

   客戶:服務器結構.png

5. 瀏覽器/服務器結構
   瀏覽器/服務器結構（Browser/Server，B/S），是一種基于Web應用的客戶/服務器結構，也稱為三層客戶/服務器結構。

   瀏覽器/服務器結構.png

4. 數據模型

1. 什么是模型？

   • 模型（Model）是現實世界特征的模擬和抽象表達。
   • 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。

2. 數據的特征

   1. 靜態(tài)特征
      • 數據的基本結構
      • 數據間的聯系
      • 數據取值范圍的約束
   2. 動態(tài)特征：指對數據可以進行符合一定規(guī)則的操作。

3. 數據模型組成要素

   1. 數據結構：描述的是系統(tǒng)的靜態(tài)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系。
   2. 數據操作：描述的是系統(tǒng)的動態(tài)特征。
   3. 數據約束：描述數據結構中數據間的語法和語義關聯。

4. 數據模型的分類
   數據模型是模型化數據和信息的工具，也是數據庫系統(tǒng)的核心和基礎。

   數據模型.png

5. 什么是概念層數據模型？
   概念層是數據抽象級別的最高層。概念層數據模型，也稱為數據的概念模型和信息模型，這類模型主要用于數據庫的設計階段。

6. 信息世界涉及的基本概念：

   1. 實體（Entity）
   2. 屬性（Attribute）
   3. 碼或鍵（Key）
   4. 域（Domain）
   5. 實體型（Entity Type）
   6. 實體集（Entity Set）
   7. 聯系（Relationship）

   數據模型中有“型”（type）和“值”（value）兩個概念。

7. 概念模型的表示方法

   
   

8. 什么是邏輯層數據模型？
   邏輯層是數據抽象級別的中間層。邏輯層數據模型，也稱為數據的邏輯模型。任何DBMS都是基于某種邏輯數據模型。

9. 邏輯模型的類型

   1. 層次模型
      1. 是最早使用的一種數據模型
      2. 有且僅有一個結點沒有父結點，稱作根結點
      3. 其他結點有且僅有一個父結點
   2. 網狀模型
      • 以網狀結構來表示實體和實體之間的聯系
      • 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
   3. 關系模型
      • 用二維結構表來表示實體之間的聯系。
      • 優(yōu)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。
   4. 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。

10. 物理層數據模型
    物理層數據模型，也稱為數據的物理模型，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；是數據庫最底層的抽象；設計目標是提高數據庫性能和有效利用存儲空間。