【数据库】数据库系统
目錄
一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個概念
1、數(shù)據(jù)（Data）
2、數(shù)據(jù)庫（Database）
3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System ）?
4、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System）?
二、數(shù)據(jù)模型
1、數(shù)據(jù)模型的組成
2、常見的數(shù)據(jù)模型
3、概念模型
4、層次模型
5、網(wǎng)狀模型
6、關(guān)系模型?
三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式
模式（Schema）
外模式（External Schema）
內(nèi)模式（Internal Schema）
三級模式結(jié)構(gòu)圖
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映像功能
一、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)四個概念
1、數(shù)據(jù)（Data）
數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象，它是描述事物的符號記錄。
數(shù)據(jù)的種類：文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學生的檔案記錄、貨物的運輸情況等
數(shù)據(jù)的特點：數(shù)據(jù)與其語義是不可分的
2、數(shù)據(jù)庫（Database）
數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱?DB?)是長期儲存在計算機內(nèi)、有組織、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。
數(shù)據(jù)庫的特點：
- 數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存
- 可為各種用戶共享
- 具有最小冗余度?
- 數(shù)據(jù)獨立性較高
- 易擴展
3、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System ）?
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database management system ，簡稱 DBMS），是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，是一個大型復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，是計算機中的基礎(chǔ)軟件。它主要用于科學地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能：
- 數(shù)據(jù)定義功能
提供數(shù)據(jù)定義語言(DDL)
定義數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象
- 數(shù)據(jù)組織、存儲和管理
分類組織、存儲和管理各種數(shù)據(jù)
確定組織數(shù)據(jù)的文件結(jié)構(gòu)和存取方式
實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系
提供多種存取方法提高存取效率
- 數(shù)據(jù)操縱功能
提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)
實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改)
- 數(shù)據(jù)庫的事務(wù)管理和運行管理
數(shù)據(jù)庫在建立、運行和維護時由DBMS統(tǒng)一管理和控制
保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用
發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)
- 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能(實用程序)
數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)裝載轉(zhuǎn)換
數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲
介質(zhì)故障恢復(fù)
數(shù)據(jù)庫的重組織
性能監(jiān)視分析等
- 其它功能
DBMS與網(wǎng)絡(luò)中其它軟件系統(tǒng)的通信
兩個DBMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的互訪和互操作
4、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System）?
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（database system， 簡稱 DBS），主要是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、數(shù)據(jù)庫管理員以及應(yīng)用程序所構(gòu)成的一套人機系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點：
1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別）
2) 共享性高，冗余度低且易擴展
3) 數(shù)據(jù)獨立性高（獨立性指應(yīng)用程序與邏輯結(jié)構(gòu)、物理存儲相互獨立）
- ????物理獨立性
指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。
- 邏輯獨立性
指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。
- 數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的
4)?數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和控制
- 數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護·
保護數(shù)據(jù)，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。
- 數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查
將數(shù)據(jù)控制在有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。
- 并發(fā)（Concurrency）控制
對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。
- 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）
將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。
二、數(shù)據(jù)模型
在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)模型這個工具來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)和信息。
1）數(shù)據(jù)模型分類：
- 概念模型（ 也稱? 信息模型）
它是按用戶的觀點來對數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。
- 邏輯模型和物理模型
邏輯模型主要包括網(wǎng)狀模型、層次模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?#xff0c;按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，用于DBMS實現(xiàn)。
物理模型是對數(shù)據(jù)最底層的抽象，描述數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)部的表示方式和存取方法，在磁盤或磁帶上的存儲方式和存取方法。
?
2）數(shù)據(jù)模型建立過程
1、數(shù)據(jù)模型的組成
?1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
描述數(shù)據(jù)庫的組成對象，以及對象之間的聯(lián)系，它是對系統(tǒng)靜態(tài)特性的描述。
包括兩個方面：
（1）數(shù)據(jù)本身：類型、內(nèi)容、性質(zhì)。例如關(guān)系模型中的域、屬性、關(guān)系等。
（2）數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系：數(shù)據(jù)之間是如何相互關(guān)聯(lián)的，例如關(guān)系模型中的主碼、外碼聯(lián)系等。
?2)? 數(shù)據(jù)操作
對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則，它是對系統(tǒng)動態(tài)特性的描述。
數(shù)據(jù)操作的類型：
（1）查詢 (select)
（2）更新（包括插入 insert 、刪除、修改 alter）
?3)? 數(shù)據(jù)完整性約束條件
是一組完整性規(guī)則的集合，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。
完整性規(guī)則：給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則。
2、常見的數(shù)據(jù)模型
- 層次模型（Hierarchical Model）
- 網(wǎng)狀模型（Network Model）
- 關(guān)系模型（Relational Model)）
- 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（Object Oriented Data Model）
- 對象關(guān)系數(shù)據(jù)模型（Object Relational Data Model）
- 半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型（Semistruture Data Model）
3、概念模型
1）概念模型的表示
實體-聯(lián)系方法，用E-R圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型，E-R方法也稱為E-R模型。
2）信息世界中的基本概念
- 實體（Entity）
客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體。
- 屬性（Attribute）
實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。例如學生實體可以由學號、姓名、性別、出生年份、系、入學時間等屬性組成。（94002268，張山，男，1976，計算機系，1994）這些屬性組合起來表征了一個學生。
- 碼（Key）
唯一標識實體的屬性集稱為碼。例如學號是學生實體的碼。
- 域（Domain）
屬性的取值范圍稱為該屬性的域。例如，學號的域為8位整數(shù)，姓名的域為字符串集合，年齡的域為小于38的整數(shù)，性別的域為（男，女）。
- 實體型（Entity Type）
具有相同屬性的實體必然具有共同的特征和性質(zhì)。用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱為實體型。例如，學生（學號，姓名，性別，出生年份，系，入學時間）就是一個實體型。
- 實體集（Entity Set）
同型實體的集合稱為實體集。例如，全體學生就是一個實體集。
- 聯(lián)系（Relationship）
在現(xiàn)實世界中，事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為實體（型）內(nèi)部的聯(lián)系和實體（型）之間的聯(lián)系。實體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實體的各屬性之間的聯(lián)系。實體之間的聯(lián)系通常是指不同實體集之間的聯(lián)系。
3）兩個實體型之間的聯(lián)系
- 一對一聯(lián)系（1 : 1）
如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個（也可以沒有）實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系，記為1 : 1。例如，學校里面，一個班級只有一個正班長，而一個班長只在一個班中任職，則班級與班長之間具有一對一聯(lián)系。
- 一對多聯(lián)系（1 : n）
如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中至多只有一個實體與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯(lián)系，記為1 : n。例如，一個班級中有若干名學生，而每個學生只在一個班級中學習，則班級與學生之間具有一對多聯(lián)系。
- 多對多聯(lián)系（m : n）
如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中有n個實體（n≥0）與之聯(lián)系，反之，對于實體集B中的每一個實體，實體集A中也有m個實體（m≥0）與之聯(lián)系，則稱實體集A與實體集B具有多對多聯(lián)系，記為m : n。
4、層次模型
層次數(shù)據(jù)模型是用樹狀層次結(jié)構(gòu)來組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。
層次模型滿足下面兩個條件：
- 有且只有一個結(jié)點沒有雙親結(jié)點，這個結(jié)點稱為根結(jié)點。
- 根以外的其它結(jié)點有且只有一個雙親結(jié)點。
特點：
- 結(jié)點的雙親是唯一的。
- 只能直接處理一對多的實體聯(lián)系。
- 每個記錄類型可以定義一個排序字段，也稱為碼字段。
- 任何記錄值只有按其路徑查看時，才能顯出它的全部意義。
- 沒有一個子女記錄值能夠脫離雙親記錄值而獨立存在。
優(yōu)缺點：
優(yōu)點
- 層次模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單清晰。
- 查詢效率高，性能優(yōu)于關(guān)系模型，不低于網(wǎng)狀模型。
- 層次數(shù)據(jù)模型提供了良好的完整性支持。
缺點
- 結(jié)點之間的多對多聯(lián)系表示不自然。
- 對插入和刪除操作的限制多，應(yīng)用程序的編寫比較復(fù)雜。
- 查詢子女結(jié)點必須通過雙親結(jié)點。
- 層次命令趨于程序化。
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?5、網(wǎng)狀模型
用有向圖表示實體和實體之間的聯(lián)系的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型。
網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型滿足下面兩個條件：
- 允許一個以上的結(jié)點無雙親。
- 一個結(jié)點可以有多于一個的雙親。
?優(yōu)缺點：
優(yōu)點
- 能夠更為直接地描述現(xiàn)實世界，如一個結(jié)點可以有多個雙親。
- 具有良好的性能，存取效率較高。
缺點
- 結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且隨著應(yīng)用環(huán)境的擴大，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)就變得越來越復(fù)雜，不利于最終用戶掌握。
- DDL、DML語言復(fù)雜，用戶不容易使用。
- 記錄之間聯(lián)系是通過存取路徑實現(xiàn)的，用戶必須了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的細節(jié)。
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6、關(guān)系模型?
使用表格表示實體和實體之間關(guān)系的數(shù)據(jù)模型稱之為關(guān)系數(shù)據(jù)模型。
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫是目前最流行的數(shù)據(jù)庫，同時也是被普遍使用的數(shù)據(jù)庫，如MySQL就是一種流行的數(shù)據(jù)庫。
特點：
- 關(guān)系數(shù)據(jù)模型中，無論是是實體、還是實體之間的聯(lián)系都是被映射成統(tǒng)一的關(guān)系—一張二維表，在關(guān)系模型中，操作的對象和結(jié)果都是一張二維表，它由行和列組成。
- 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫可用于表示實體之間的多對多的關(guān)系
- 關(guān)系必須是規(guī)范化的關(guān)系，即每個屬性是不可分割的實體，不允許表中表的存在。
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優(yōu)缺點：
- 優(yōu)點
- 建立在嚴格的數(shù)學概念的基礎(chǔ)上。
- 概念單一。
- 關(guān)系模型的存取路徑對用戶透明。
- 缺點
- 存取路徑對用戶透明，查詢效率往往不如格式化數(shù)據(jù)模型。
- 為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優(yōu)化，增加了開發(fā)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的難度。
三、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式
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模式（Schema）
模式（也稱邏輯模式），數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。
所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。
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外模式（External Schema）
外模式（也稱子模式或用戶模式），數(shù)據(jù)庫用戶（包括應(yīng)用程序員和最終用戶）使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。
數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。
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內(nèi)模式（Internal Schema）
內(nèi)模式（也稱存儲模式），是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述。
- 數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。
- 記錄的存儲方式（例如，順序存儲，按照B樹結(jié)構(gòu)存儲，按hash方法存儲等）。
- 索引的組織方式。
- 數(shù)據(jù)是否壓縮存儲。
- 數(shù)據(jù)是否加密。
- 數(shù)據(jù)存儲記錄結(jié)構(gòu)的規(guī)定。
三級模式結(jié)構(gòu)圖
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的二級映像功能
三級模式是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別，二級映象在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)這三個抽象層次的聯(lián)系和轉(zhuǎn)換：
- 外模式／模式映像（保證數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。）
（1）當模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員對外模式／模式映象作相應(yīng)改變，使外模式保持不變。
（2）應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。
- 模式／內(nèi)模式映像（保證數(shù)據(jù)的物理獨立性）
（1）當數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變了（例如選用了另一種存儲結(jié)構(gòu)），數(shù)據(jù)庫管理員修改模式／內(nèi)模式映象，使模式保持不變。
（2）應(yīng)用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。
數(shù)據(jù)庫的二級映像的主要功能：
保證了數(shù)據(jù)庫外模式的穩(wěn)定性。從底層保證了應(yīng)用程序的穩(wěn)定性，除非應(yīng)用需求本身發(fā)生變化，否則應(yīng)用程序一般不需要修改。
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參考：https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105071566
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的【数据库】数据库系统的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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