第一章 数据库系统概论 v1.0
第一部分 数据库基础概念
一、数据库概述
1.数据库的定义
数据库（Database，简称DB）是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，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。
2.数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织、存储和管理数据、高效地获取和维护数据。
主要功能：
- 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
- 数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML），实现对数据库的基本操作（查询、插入、删除和修改）
- 数据库的运行管理：保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复
- 数据库的建立和维护功能：数据库数据批量装载、数据库转储、性能监视等
3.数据库系统
数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（DBA）和用户构成。
二、数据管理技术的发展
1.人工管理阶段
- 数据不保存
- 应用程序管理数据
- 数据不共享
- 数据不具有独立性
2.文件系统阶段
- 数据可以长期保存
- 由文件系统管理数据
- 数据共享性差，冗余度大
- 数据独立性差
3.数据库系统阶段
- 数据结构化
- 数据的共享性高，冗余度低，易扩充
- 数据独立性高
- 数据由DBMS统一管理和控制
第二部分 数据模型
一、数据模型概述
1.数据模型的组成要素
- 数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系
- 数据操作：对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合
- 数据的约束条件：一组完整性规则的集合
2.两类数据模型
- 概念模型：也称信息模型，用于信息世界的建模，是现实世界到机器世界的一个中间层次
- 逻辑模型和物理模型：逻辑模型用于机器世界，物理模型描述数据在磁盘上的存储方式
二、概念模型
1.信息世界的基本概念
- 实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物
- 属性（Attribute）：实体所具有的某一特性
- 码（Key）：唯一标识实体的属性集
- 域（Domain）：属性的取值范围
- 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
- 实体集（Entity Set）：同一类型实体的集合
- 联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系
2.概念模型的表示方法
最常用的是实体-联系方法（E-R方法），用E-R图来描述现实世界的概念模型。
第三部分 数据库系统结构
一、数据库系统三级模式结构
1.模式（Schema）
模式也称逻辑模式，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（External Schema）
外模式也称子模式或用户模式，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。
3.内模式（Internal Schema）
内模式也称存储模式，它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。
二、两级映像与数据独立性
1.外模式/模式映像
保证了数据与程序的逻辑独立性。当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式/模式映像，使外模式保持不变。
2.模式/内模式映像
保证了数据与程序的物理独立性。当数据库的存储结构改变时，数据库管理员修改模式/内模式映像，使模式保持不变。
第四部分 数据库设计步骤
一、数据库设计概述
1.数据库设计的基本步骤
- 需求分析：了解和分析用户需求
- 概念结构设计：对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成概念模型（E-R图）
- 逻辑结构设计：将概念模型转换为逻辑模型
- 物理结构设计：为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构
- 数据库实施：建立数据库，编制与调试应用程序
- 数据库运行和维护：投入运行与维护
二、数据库管理员的职责
- 决定数据库的存储结构和存取策略
- 定义数据的安全性要求和完整性约束条件
- 监控数据库的使用和运行
- 数据库的改进和重组
