文章目錄

• 數據庫設計基礎
• • 【1】數據庫的基本概念
  • 【2】數據庫管理系統的發展和特點
  • 【3】數據庫系統的內部結構體系
  • 【4】數據模型的基本概念
  • 【5】E-R模型
  • 【6】層次模型和網狀模型
  • 【7】關系模型
  • 【8】關系代數
  • 【9】數據庫的設計和管理

數據庫設計基礎

【1】數據庫的基本概念

• 數據（Data）是數據庫的存儲基本對象，描述事物的符號
• 數據庫（DB）：長期存儲于計算機內，有組織，可共享的大量數據的集合
• 數據庫技術的根本目的：

解決數據共享

• 數據庫管理系統（DBMS）：數據庫系統的核心，負責數據庫中的數據的組織、操縱、維護、控制以及保護
• 數據庫系統：數據庫+數據庫管理系統
• 數據庫管理系統的功能：

（1）數據模式定義：即為數據庫構建其數據框架
（2）提供數據存儲的方法和手段
（3）數據操縱：查詢、插入、修改、刪除…
（4）數據的完整性、安全性定義與檢查
（5）數據庫的并發控制和故障恢復
（6）數據的服務：拷貝、轉存、重組、分析、性能監測

• 數據庫管理系統提供了相應的數據語言：

（1）數據定義語言（DDL）：負責數據模塊定義和數據物理存取構建
（2）數據操縱語言（DML）：負責數據的操縱
（3）數據控制語言（DCL）：負責數據完整性，安全性的定義與檢查以及并發控制，故障恢復等功能

• 數據語言的兩種結構形式：

（1）交互式命令語言（自含型與自主型語言）
（2）宿主型語言

• 數據庫管理員（DBA）的工作：數據庫設計，數據庫維護，改善系統性能，提高系統效率
• 數據庫系統（DBS）：計算機引入數據庫后的系統，一般由數據庫、數據庫管理系統、應用系統、數據庫管理員和用戶組成
• 數據庫應用系統（DBAS）：數據庫系統 + 應用軟件 + 應用界面

【2】數據庫管理系統的發展和特點

• 數據庫管理技術的發展經歷了3個階段：人工管理階段、文件系統階段、數據庫系統階段

數據庫管理技術

人工管理階段	計算機系統不提供對用戶數據的管理功能，數據不能共享，不單獨保存數據
文件系統階段	數據冗余、不一致性、數據聯系弱
數據庫系統	第一代網狀、層次數據庫系統，第二代關系數據庫系統，第三代面向對象模型為主要特點的數據庫系統

• 數據庫系統的基本特點：

（1）數據高度集成性
（2）數據高共享性和冗余性
（3）數據高獨立性
（4）數據統一管理與控制

• 數據獨立性是數據與程序之間的互不依賴性，數據庫中的數據獨立于應用程序之外
• 數據的獨立性：物理獨立性和邏輯獨立性

（1）物理獨立性：即存儲方式的獨立，不會因為應用程序改變而受到影響
（2）邏輯獨立性：數據庫中的數據的邏輯關系改變了，但應用程序不會改變

【3】數據庫系統的內部結構體系

• 數據庫系統的三級模式：

（1）概念模式（邏輯模式）：是對數據庫中全局數據邏輯結構的描述，全體用戶的公共數據視圖——一個數據庫只有一個概念模式
（2）外模式（子模式）：局部數據的邏輯結構和特征的描述——一個概念模式可以有多個外模式
（3）內模式（物理模式）：數據庫的物理存儲結構與存取方法——一個數據庫只有一個內模式

三級模式

外層	外模式	面向用戶
中間層	概念模式	面向設計者
底層	內模式	面向計算機

• 數據庫系統的兩級映射：保證了數據庫系統數據的獨立性

（1）外模式——概念模式
（2）概念模式——內模式
（從外到內，自頂向下）

【4】數據模型的基本概念

• 概念數據模型（面向用戶）：概念模型，是一種面向客觀世界，面向用戶的模型。不涉及具體的硬件環境，也不涉及具體的軟件環境
• 邏輯數據模型（數據庫）：數據模型，是一種面向數據庫的模型

層次模型，網狀模型，關系模型，面向對象模型

• 物理數據模型（面向計算機）：物理模型

數據庫主要解決數據共享問題，數據結構主要指數據的存儲方式

【5】E-R模型

• E-R模型基本概念

（1）實體：現實世界中的事物可以抽象為實體，實體是概念世界中的基本單位，它們能相互存在又相互區別
（2）屬性：事物的特性
（3）碼：唯一標識實體的屬性集
（4）域：屬性的取值范圍
（5）聯系：現實世界中事物間的關聯

• E-R模型的圖表示：

（1）實體：矩形
（2）屬性：橢圓
（3）聯系：菱形

【6】層次模型和網狀模型

• 層次模型（樹）：

（1）有且只有一個節點沒有雙親節點（根節點）
（2）根以外的其他節點有且只有一個雙親節點
雙親節點：父節點

• 網狀模型（圖）：

（1）允許一個以上的節點無雙親
（2）一個節點可以有多于一個的雙親

【7】關系模型

• 關系模型采用二維表表示：關系數據結構，關系操縱，關系完整性
• 關系數據庫中：實體間聯系的是關系
• 一個關系是一個二維表，一個二維表不一定是一個關系

（1）元組：表中的一行即為一個元組
（2）屬性：表中的一列即為一個屬性，每一個屬性起的一個名稱即為屬性名
（3）分量：元組中的一個屬性值
（4）域：屬性的取值范圍

• 二維表中的唯一標識元組的最小屬性值稱為表的：鍵/碼
• 關系操縱：數據查詢，數據的刪除，數據的插入，數據的修改
• 關系模型允許定義三類數據約束：

（1）實體完整性約束：關系的主鍵中屬性值不能為空
（2）參照完整性約束：不允許關系應用不存在的元組
（3）用戶定義的完整性約束
（1）（2）必須滿足

【8】關系代數

• 關系代數是一類抽象的 查詢語言，關系代數的運算對象是關系，運算結果也是關系
• 關系運算三大要素：運算對象，運算符，運算結果
• 關系模型的基本運算：插入、刪除、修改、查詢
• 自然連接：

（1）兩個關系間有公共域
（2）通過公共域的相等值進行連接

【9】數據庫的設計和管理

• 數據庫設計有兩種方法：

（1）面向數據方法（主流）：以信息需求為主，兼顧處理需求
（2）面向過程方法：以處理需求為主，兼顧信息需求

• 數據庫設計目前一般采用：生命周期法
• 規范化：一個低一級范式的關系模式，通過模式分解可以轉化為若干個高一級范式的關系模式的集合
• 概念設計階段：將需求分析過程中得到的用戶需求抽象為信息結構即概念模型
• 邏輯結構設計：將E-R圖轉化為關系數據模型
• 數據庫的物理結構：存儲
• 常用存取方法：索引方法、聚簇方法、Hash
• 數據庫管理內容

（1）數據庫的建立
（2）數據庫的重組
（3）數據庫的安全性控制
（4）數據庫完整性控制（數據的正確性和相容性）
（5）數據庫故障恢復
（6）數據庫監控

"""需要計算機二級python模擬軟件：關注公眾號【小楊健解之路】回復 “二級python模擬軟件” """

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机二级公共基础知识（四）—— 数据库设计基础的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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