目錄

一、數據庫系統四個概念

1、數據（Data）

2、數據庫（Database）

3、數據庫管理系統（Database Management System ）?

4、數據庫系統（Database System）?

二、數據模型

1、數據模型的組成

2、常見的數據模型

3、概念模型

4、層次模型

5、網狀模型

6、關系模型?

三、數據庫系統的三級模式

模式（Schema）

外模式（External Schema）

內模式（Internal Schema）

三級模式結構圖

數據庫系統的二級映像功能

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一、數據庫系統四個概念

1、數據（Data）

數據是數據庫中存儲的基本對象，它是描述事物的符號記錄。

數據的種類：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

數據的特點：數據與其語義是不可分的

2、數據庫（Database）

數據庫(Database,簡稱?DB?)是長期儲存在計算機內、有組織、可共享的大量數據的集合。

數據庫的特點：

• 數據按一定的數據模型組織、描述和儲存
• 可為各種用戶共享
• 具有最小冗余度?
• 數據獨立性較高
• 易擴展

3、數據庫管理系統（Database Management System ）?

數據庫管理系統（Database management system ，簡稱 DBMS），是位于用戶和操作系統之間的一層數據管理軟件，是一個大型復雜的軟件系統，是計算機中的基礎軟件。它主要用于科學地組織和存儲數據、高效地獲取和維護數據。

數據庫管理系統的主要功能：

• 數據定義功能

提供數據定義語言(DDL)
定義數據庫中的數據對象

• 數據組織、存儲和管理

分類組織、存儲和管理各種數據
確定組織數據的文件結構和存取方式
實現數據之間的聯系
提供多種存取方法提高存取效率

• 數據操縱功能

提供數據操縱語言(DML)
實現對數據庫的基本操作 (查詢、插入、刪除和修改)

• 數據庫的事務管理和運行管理

數據庫在建立、運行和維護時由DBMS統一管理和控制
保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的并發使用
發生故障后的系統恢復

• 數據庫的建立和維護功能(實用程序)

數據庫初始數據裝載轉換
數據庫轉儲
介質故障恢復
數據庫的重組織
性能監視分析等

• 其它功能

DBMS與網絡中其它軟件系統的通信
兩個DBMS系統的數據轉換
異構數據庫之間的互訪和互操作

4、數據庫系統（Database System）?

數據庫系統（database system， 簡稱 DBS），主要是由數據庫、數據庫管理系統（及其開發工具）、數據庫管理員以及應用程序所構成的一套人機系統。

數據庫系統的特點：

1) 數據結構化（與文件系統的本質區別）

2) 共享性高，冗余度低且易擴展

3) 數據獨立性高（獨立性指應用程序與邏輯結構、物理存儲相互獨立）

• ????物理獨立性

指用戶的應用程序與存儲在磁盤上的數據庫中數據是相互獨立的。當數據的物理存儲改變了，應用程序不用改變。

• 邏輯獨立性

指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的。數據的邏輯結構改變了，用戶程序也可以不變。

• 數據獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的

4)?數據統一管理和控制

• 數據的安全性（Security）保護·

保護數據，以防止不合法的使用造成的數據的泄密和破壞。

• 數據的完整性（Integrity）檢查

將數據控制在有效的范圍內，或保證數據之間滿足一定的關系。

• 并發（Concurrency）控制

對多用戶的并發操作加以控制和協調，防止相互干擾而得到錯誤的結果。

• 數據庫恢復（Recovery）

將數據庫從錯誤狀態恢復到某一已知的正確狀態。

二、數據模型

在數據庫中用數據模型這個工具來抽象、表示和處理現實世界中的數據和信息。

1）數據模型分類：

• 概念模型（ 也稱? 信息模型）

它是按用戶的觀點來對數據和信息建模，用于數據庫設計。

• 邏輯模型和物理模型

邏輯模型主要包括網狀模型、層次模型、關系模型、面向對象模型等，按計算機系統的觀點對數據建模，用于DBMS實現。
物理模型是對數據最底層的抽象，描述數據在系統內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。
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2）數據模型建立過程

1、數據模型的組成

?1）數據結構

描述數據庫的組成對象，以及對象之間的聯系，它是對系統靜態特性的描述。

包括兩個方面：
（1）數據本身：類型、內容、性質。例如關系模型中的域、屬性、關系等。
（2）數據之間的聯系：數據之間是如何相互關聯的，例如關系模型中的主碼、外碼聯系等。

?2)? 數據操作

對數據庫中各種對象（型）的實例（值）允許執行的操作的集合，包括操作及有關的操作規則，它是對系統動態特性的描述。

數據操作的類型：

（1）查詢 (select)

（2）更新（包括插入 insert 、刪除、修改 alter）

?3)? 數據完整性約束條件

是一組完整性規則的集合，用以限定符合數據模型的數據庫狀態以及狀態的變化，以保證數據的正確、有效和相容。

完整性規則：給定的數據模型中數據及其聯系所具有的制約和依存規則。

2、常見的數據模型

• 層次模型（Hierarchical Model）
• 網狀模型（Network Model）
• 關系模型（Relational Model)）
• 面向對象數據模型（Object Oriented Data Model）
• 對象關系數據模型（Object Relational Data Model）
• 半結構化數據模型（Semistruture Data Model）

3、概念模型

1）概念模型的表示

實體-聯系方法，用E-R圖來描述現實世界的概念模型，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，姓名的域為字符串集合，年齡的域為小于38的整數，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。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。

• 聯系（Relationship）

在現實世界中，事物內部以及事物之間是有聯系的，這些聯系在信息世界中反映為實體（型）內部的聯系和實體（型）之間的聯系。實體內部的聯系通常是指組成實體的各屬性之間的聯系。實體之間的聯系通常是指不同實體集之間的聯系。

3）兩個實體型之間的聯系

• 一對一聯系（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）實體與之聯系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯系，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系。

• 一對多聯系（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系，則稱實體集A與實體集B有一對多聯系，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系。

• 多對多聯系（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）與之聯系，則稱實體集A與實體集B具有多對多聯系，記為m : n。

4、層次模型

層次數據模型是用樹狀層次結構來組織數據的數據模型。

層次模型滿足下面兩個條件：

• 有且只有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點。
• 根以外的其它結點有且只有一個雙親結點。

特點：

• 結點的雙親是唯一的。
• 只能直接處理一對多的實體聯系。
• 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。

優缺點：
優點

• 層次模型的數據結構比較簡單清晰。
• 查詢效率高，性能優于關系模型，不低于網狀模型。
• 層次數據模型提供了良好的完整性支持。

缺點

• 結點之間的多對多聯系表示不自然。
• 對插入和刪除操作的限制多，應用程序的編寫比較復雜。
• 查詢子女結點必須通過雙親結點。
• 層次命令趨于程序化。
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?5、網狀模型

用有向圖表示實體和實體之間的聯系的數據結構模型稱為網狀數據模型。

網狀數據模型滿足下面兩個條件：

• 允許一個以上的結點無雙親。
• 一個結點可以有多于一個的雙親。

?優缺點：

優點

• 能夠更為直接地描述現實世界，如一個結點可以有多個雙親。
• 具有良好的性能，存取效率較高。

缺點

• 結構比較復雜，而且隨著應用環境的擴大，數據庫的結構就變得越來越復雜，不利于最終用戶掌握。
• DDL、DML語言復雜，用戶不容易使用。
• 記錄之間聯系是通過存取路徑實現的，用戶必須了解系統結構的細節。

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6、關系模型?

使用表格表示實體和實體之間關系的數據模型稱之為關系數據模型。

關系型數據庫是目前最流行的數據庫，同時也是被普遍使用的數據庫，如MySQL就是一種流行的數據庫。

特點：

• 關系數據模型中，無論是是實體、還是實體之間的聯系都是被映射成統一的關系—一張二維表，在關系模型中，操作的對象和結果都是一張二維表，它由行和列組成。
• 關系型數據庫可用于表示實體之間的多對多的關系
• 關系必須是規范化的關系，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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優缺點：

• 優點
  • 建立在嚴格的數學概念的基礎上。
  • 概念單一。
  • 關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據模型。
  • 為提高性能，必須對用戶的查詢請求進行優化，增加了開發數據庫管理系統的難度。

三、數據庫系統的三級模式

• 模式（Schema）

模式（也稱邏輯模式），數據庫中全體數據的邏輯結構和特征的描述。
所有用戶的公共數據視圖。

• 外模式（External Schema）

外模式（也稱子模式或用戶模式），數據庫用戶（包括應用程序員和最終用戶）使用的局部數據的邏輯結構和特征的描述。
數據庫用戶的數據視圖，是與某一應用有關的數據的邏輯表示。

• 內模式（Internal Schema）

內模式（也稱存儲模式），是數據物理結構和存儲方式的描述。

• 數據在數據庫內部的表示方式。
• 記錄的存儲方式（例如，順序存儲，按照B樹結構存儲，按hash方法存儲等）。
• 索引的組織方式。
• 數據是否壓縮存儲。
• 數據是否加密。
• 數據存儲記錄結構的規定。

三級模式結構圖

數據庫系統的二級映像功能

三級模式是對數據的三個抽象級別，二級映象在數據庫管理系統內部實現這三個抽象層次的聯系和轉換：

• 外模式／模式映像（保證數據的邏輯獨立性。）

（1）當模式改變時，數據庫管理員對外模式／模式映象作相應改變，使外模式保持不變。
（2）應用程序是依據數據的外模式編寫的，應用程序不必修改，保證了數據與程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。

• 模式／內模式映像（保證數據的物理獨立性）

（1）當數據庫的存儲結構改變了（例如選用了另一種存儲結構），數據庫管理員修改模式／內模式映象，使模式保持不變。
（2）應用程序不受影響。保證了數據與程序的物理獨立性，簡稱數據的物理獨立性。

數據庫的二級映像的主要功能：

保證了數據庫外模式的穩定性。從底層保證了應用程序的穩定性，除非應用需求本身發生變化，否則應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

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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