数据库基本概念

第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。

例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）数据定义功能：提供数据定义语言（DDL）定义数据库中的数据对象例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML）操纵数据实现对数据库的基本操作例如：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（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它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2.外模式：也称为子模式（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DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．实体（Entity）: 客观存在并可相互区别的事物称为实体，可以是具体的人、事、物或抽象的概念，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．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F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．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型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。

数据库——基本概念⼀、概述（了解） 数据库（Database，简称DB） 数据库技术是计算机应⽤领域中⾮常重要的技术，它产⽣于20世纪，60年代末，是数据管理的最新技术，也是软件技术的⼀个重要分⽀。

简单的说，数据库就是⼀个存放数据的仓库，这个仓库是按照⼀定的数据结构（数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系）来组织、存储的，我们可以通过数据库提供的多种⽅法来管理数据库⾥的数据。

更简单的形象理解，数据库和我们⽣活中存放杂物的仓库性质⼀样，区别只是存放的东西不同。

数据库表（table） 数据表是关系数据库中⼀个⾮常重要的对象，是其他对象的基础，也是⼀系列⼆维数组的集合，⽤来存储、操作数据的逻辑结构。

根据信息的分类性情。

⼀个数据库中可能包含若⼲个数据表，每张表是由⾏和列组成，记录⼀条数据，数据表就增加⼀⾏，每⼀列是由字段名和字段数据集合组成，列被称之为字段。

每⼀列还有⾃⼰的多个属性，例如是否允许为空、默认值、长度、类型、存储编码、注释等。

例如： 数据（data） 存储在表中的信息就叫做数据。

数据库系统有3个主要的组成部分 1.数据库（Database System）：⽤于存储数据的地⽅ 2.数据库管理系统（Database Management System，DBMS）:⽤户管理数据库的软件。

3.数据库应⽤程序（Database Application）：为了提⾼数据库系统的处理能⼒所使⽤的管理数据库的软件补充。

数据库的发展史(五个阶段) 1.⽂件系统 数据库系统的萌芽阶段,通过⽂件来存取数据.⽂件系统是数据库系统的萌芽阶段，出现在上世纪五六⼗年代，可以提供简单的数据存取功能，但⽆法提供完整、统⼀的数据管理功能，例如复杂查询等。

所以在管理较少、较简单的数据或者只是⽤来存取简单数据，没有复杂操作的情况下， 2.层次型数据库 数据库系统真正开始阶段,数据的存储形式类似树形结构,所以也叫树型数据库. 3.⽹状数据库 数据的存储形式类似⽹状结构.从⼆⼗世纪六⼗年代开始，第⼀代数据库系统（层次模型数据库系统、⽹状模型数据库系统）相继问世，它们为统⼀管理和共享数据提供了有⼒的⽀撑在这个阶段，⽹状模型数据库由于它的复杂、专⽤性，没有被⼴泛使⽤。

数据库基本概念一、数据库系统的基本概念1)DB：即数据库（Database),是统一管理的相关数据的集合。

长期储存在计算机内，有结构的、集成的、可共享的、统一管理的数据集合。

DB能为各种用户共享，具有最小冗余度,数据间联系密切，而又有较高的数据独立性。

2)DBMS:即数据库管理系统（Database Management System），是位于应用软件与操作系统之间的一层数据管理软件, 为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制. DBMS 总是基于某种数据模型.3)DBS：即数据库系统（Database System），是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即采用了数据库技术的计算机系统。

4)DBA：负责数据库系统的安全控制与正常运行.利用DBMS提供的各种工具访问数据库。

5)1：1联系：如果实体集E1中的每个实体最多只能和实体集E2中的一个实体有联系,反之亦然，那么实体集E1对E2的联系称为“一对一联系”，记为“1：1"。

6)1：N联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，而E2中每个实体至多和E1中的一个实体有联系，那么E1对E2的联系是“一对多联系"，记为“1:N”。

7)M：N联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么E1对E2的联系是“多对多联系"，记为“M:N"。

8)概念模型：概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次.现实世界的事物反映到人的脑子中来，人们把这些事物抽象为一种既不依赖于具体的计算机系统又不为某一DBMS支持的概念模型,然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型。

表示方法很多，最常用的实体－联系方法（E－R图）9)数据模型：模型是对现实世界的抽象。

数据库复习基本知识1、数据库的4个基本概念：数据（描述事物的符号记录）、数据库（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、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享概括的讲，数据库数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点）、数据管理系统（DBMS）和数据库系统（DBS）2、数据库系统的特点：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这一，也是数据库系统与文件系统的本质区别）、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）、数据的独立性高（物理独立性和逻辑独立性）、数据由数据库管理系统统一管理和控制（必须具备的4各控制功能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）3、数据库的定义：数据库是长期存储在计算机内有组织、大量、共享的数据集合。

它可以提供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。

数据库管理系统在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。

4、两大数据模型：1、概念模型（也称信息模型，主要用于数据库设计）2、数据模型（包括逻辑模型和物理模型逻辑模型主要用于数据库管理系统的实现）数据模型应满足三方面的要求：1、能比较真实的模拟现实世界2、容易为人所理解3、便于在计算机上实现<5、概念模型：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，从现实世界到概念模型的转换是由数据库设计人员完成的。

6、数据模型：它是对现实世界数据特征的抽象。

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。

包括逻辑模型（主要包括层次模型、网状模型、关系模型等。

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）和物理模型（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方法是面向计算机系统的）从概念模型到逻辑模型的转换可以有数据可设计人员完成，也可以用数据可设计工具协助设计人员完成；从逻辑模型到物理模型的转换主要由数据库管理系统完成。

数据库模型的基本概念
数据库模型是指对数据库中数据和数据之间关系的抽象描述，它是数据库设计的基础。

数据库模型包括三个基本概念：数据结构、数据操作、数据完整性。

1. 数据结构：数据库的数据结构是指数据在数据库中的组织形式。

数据库中的数据结构可以分为两种类型：关系型和非关系型。

关系型数据结构采用表格的形式，以行和列的形式存储数据。

非关系型数据结构则不采用表格的形式，可以使用图形、树形等方式存储数据。

2. 数据操作：数据库中的数据操作包括增、删、改、查等操作。

这些操作可以通过SQL语言来实现。

SQL语言是一种结构化查询语言，它可以用于执行各种数据库操作。

3. 数据完整性：数据完整性是指保持数据库中数据的正确性和一致性。

数据库有多种完整性约束条件，例如主键约束、外键约束、唯一约束等。

这些约束条件可以确保数据库中的数据不会出现错误或不一致的情况。

总之，数据库模型是数据库设计的基础，在数据库开发中起着关键的作用。

了解数据库模型的基本概念，可以帮助我们更好地进行数据库设计和数据库操作。

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数据库基本概念数据库是现代信息系统中广泛应用的一种数据存储和管理方法，它可以有效地组织和存储大量数据，并提供方便的数据访问和处理方式。

在计算机科学领域，数据库是一个很重要的概念，对于了解数据库的基本概念是非常有必要的。

一、什么是数据库数据库是一种按照一定结构进行组织和存储的数据集合，它可以包含多个数据表，每个数据表由一些列和行组成。

数据库的目的是为了方便地存储和管理数据，在提供高效数据访问和处理的基础上，保障数据的一致性、完整性和安全性。

二、数据库管理系统数据库管理系统（DBMS）是用来管理数据库的软件系统，它提供了一系列用于创建、查询、更新和删除数据库中数据的工具和接口。

常见的数据库管理系统有Oracle、MySQL、SQL Server等。

通过数据库管理系统，用户可以通过简单的指令对数据库中的数据进行操作，而无需关心底层的数据存储和管理细节。

三、数据库的基本术语1. 表（Table）：数据库中的基本组织单位，由一些列和行组成，用于存储和表示数据。

2. 列（Column）：表中的一个属性，用于描述表中的数据类型，如姓名、年龄、地址等。

3. 行（Row）：表中的一个记录，包含了表中所有列的数据。

4. 主键（Primary Key）：表中的某一列或多列的组合，用来唯一标识表中的每一行。

5. 外键（Foreign Key）：表中的某一列或多列，用来建立不同表之间的联系。

四、数据库的优势1. 数据共享：通过数据库的方式，不同用户可以共享同一份数据，避免了数据的冗余和不一致。

2. 数据一致性：数据库管理系统可以保证数据的一致性，通过约束和规则来保证数据的有效性和完整性。

3. 数据安全性：数据库管理系统提供了权限管理和数据加密等机制，保障数据的安全性。

4. 高效数据处理：数据库提供了丰富的查询和分析工具，能够高效地对大规模数据进行处理和分析。

五、数据库的应用领域数据库广泛应用于各个领域，包括金融、物流、医疗、教育等。

⼀、数据库的基本认识⼀、什么是数据库？简单的说，数据库就是⼀个存放数据的仓库，这个仓库是按照⼀定的数据结构（数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系）来组织，存储的，我们可以通过数据库提供的多种⽅法来管理数据库⾥的数据。

更简单的形象理解，数据库和我们⽣活中存放杂物的储物间仓库性质⼀样，区别只是存放的东西不同，杂物间存放实体的物件，⽽数据库⾥存储的是数据，这样我们就对数据库有⼀个初步的了解了。

数据库诞⽣于距现在⼤概六⼗多年前，随着信息技术的发展和⼈类社会的不断进步，特别是2000年以后，数据库不在仅仅是存储和管理数据了，⽽转变成⽤户所需要的各种数据管理的⽅式。

数据库有很多种类和功能，从最简单的存储有各种数据的表格到能够进⾏海量数据存储的⼤型数据库系统都在各个⽅⾯得到⼴泛的应⽤。

⼆、数据库的种类按照早期的数据库理论，⽐较流⾏的数据库模型有三种，分别为层次式数据库，⽹络式数据库和关系型数据库。

⽽在当今的互联⽹中，最常⽤的数据库模型主要是两种，即关系型数据库和⾮关系型数据库，我们不是写教科书，更不是研究数据库理论，因此，我们主要讲解关系型数据库和⾮关系型数据库NOSQL这两类最重要的也是⽬前实际使⽤最多的数据库种类。

关系型数据库1）关系型数据库由来虽然⽹状数据库和层次数据库已经很好地解决了数据的集中和共享问题，但是在数据独⽴性和抽象级别上仍有很⼤⽋缺。

⽤户在对这两种数据库进⾏存取时，仍然需要明确数据的存储结构，指出存取路径。

⽽关系型数据库就可以较好地解决这些问题。

2）关系型数据库介绍关系型数据库模型是把复杂的数据结构归结为简单的⼆元关系（即⼆维表格形式）。

在关系数据库中，对数据的操作⼏乎全部建⽴在⼀个或多个关系表格上，通过对这些关联的表格分类，合并，连接或选取等运算实现数据的管理。

关系型数据库诞⽣距今已有40多年了，从理论产⽣发展到显⽰产品，列如：⼤家最常见的MySQL和Oracle数据库，Oracle在数据库领域⾥上升了霸王地位，形成每年⾼达数百亿美元的庞⼤产业市场，⽽MySQL也是不容忽视的数据库，以⾄于被Oracle重⾦收购了。

1.什么是数据库？数据库系统有哪些部分组成？数据库（Database，DB）是长期保存在计算机外存上的、有结构的、可共享的数据集合。

数据库中的数据按一定的数据模型描述、组织和存储，具有很小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，可为不同的用户共享。

（数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是指数据库系统中对数据库进行管理的软件系统。

它具有数据库系统的核心组成部分，数据库的一切操作，如查询、更新、插入、删除以及各种控制，都是通过DBMS进行的。

数据库管理系统是数据库系统的核心，其主要工作就是管理数据库，为用户或应用程序提供访问数据库的方法。

）数据库系统（Database System，DBS）是由数据库、数据库管理系统、应用程序、数据库管理员、用户等构成。

数据库系统数据库系统2.简要说明文件系统与数据库系统的区别？数据冗余和不一致、数据访问困难、数据孤立、完整性问题、原子性问题、并发访问异常、安全性问题。

文件系统：数据以文件的形式存储在外存储器上，有操作系统统一管理，操作系统为用户提供了按名存取的存取方式，用户不必指导数据存放在什么地方以及如何存储。

由于操作系统的文件管理功能，文件的逻辑结构与物理结构脱钩，程序与数据分离，这样数据与程序有了一定的独立性。

用户的应用程序与数据文件可以分别存放在外存储器上，不用的应用程序可以共享一组数据，实现了数据以文件为单位的共享。

数据库系统：解决了数据的独立性问题，实现数据的统一管理，达到数据共享的目的。

3.简要说明数据库系统的特点①采用一定的数据模型②最低的冗余度③有较高的数据独立性④安全性⑤完整性4.关系模型的特点关系模型将数据组织成二维表的形式。

关系模型要求关系必须是规范化的，即要求关系必须满足一定的规范条件，这些条件中最基本的一条就是，关系的每个分量必须是一个不可分的数据项，也就是说，不允许表中还有表。

关系模型的最大的优点就是简单。