数据库系统原理自考第一章知识点整理.docx

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数据库系统原理自考第一章知识点整理

数据库系统基本概念

数据管理技术发展经历的主要阶段有人工管理文件管理数据库和高级数据库阶段

人工阶段

数据不保存在计算机内

没有专用的软件对数据进行管理

只有程序的概念没有文件的概念

数据面向程序一组数据对应一个程序

文件管理阶段

数据以“文件”形式可以常去保存在外部存储器的磁盘上

数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单

文件组织已多样化

数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用

在文件系统阶段，由具有设备独立性，因此当改变存储设备时不必改变应用程序

对于数据的操作以记录为单位

暴露出的三个缺陷

数据冗余由于各文件间缺乏联系，有可能会出现同样的数据在多个文件中重复存储

数据不一致

数据关系弱

数据库阶段

标志

进入数据库阶段的标志是20世界60年代的三件大事

1968年美国IBM推出层次模型的IMS系统

1969年美国CODASYL组织发布DBTG报告

1970年美国IBM提出关系模型奠定了关系数据库的理论基础

特点

采用数据模型表示复杂的数据结构。

数据模型不仅描述数据本身的特征还要描述数据之间的联系

有较高的数据独立性

数据库系统为用户提供了方便的用户接口

数据控制功能

增加系统的灵活性

数据库系统提供四种数据控制功能

数据库的恢复

数据库的并发控制

数据的完整性保证数据库中数据始终是正确的

数据安全性

在数据库方式下，数据占据了中心位置。

定义

DB（数据库）

DB是长期存储在计算机内，有组织的，有统一管理的相关数据的集合。

DB能为各种用户共享，具有较小的冗余度，数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点

DBMS（数据库管理系统）

DBMS是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB建立，查询，更新和各种数据的控制

DBMS可以分为层次型，网状型和面向对象型等

DBS（数据库系统）

DBS是实现有组织的，动态的存储大量关联数据，方便更多用户访问计算机硬件，软件和数据资源组成的系统，即采用数据库技术的计算机系统

数据库技术

数据库技术是在操作系统的文件系统基础上发展起来的，而且DBMS本身要在操作系统的支持下才能工作

高级数据库阶段

高级数据库阶段的主要标志是20世纪80年代的分布式数据库系统，90年代的对象数据库系统以及21世纪的web数据库系统

数据描述

三个阶段概念设计逻辑设计物理设计

概念设计中的数据描述

概念设计是根据用户的需求是设计数据库的概念结构它以规范的形式表达了对用户需求所涉及的事物的理解。

术语

实体客观存在可以互相区别的事物

实体集性质相同的同类实体的集合

属性实体有很多特性，每一个特性称为属性

实体识别符能偶唯一标识实体的属性或者属性集有时也成为关键码（key）简称为键

逻辑设计中的数据描述

数据库的逻辑设计是根据概念设计的结果设计数据库的逻辑构，即表达方式和实现方法

术语

字段标记实体属性的命名单位称为字段，或者数据项（对应属性）

记录字段的有序集合称为记录也可以定义为能完整描述一个实体的字段集（对应实体）

文件（file）同一类记录的集合称为文件（对应实体集）

关键码（key）能唯一标识文件中每个记录的字段或者字段集（对应实体标识符）

物理设计中的数据描述

物理设计中的数据描述主要是针对基本的存储介质和存储器中的数据

物理存储介质层次

高速缓冲存储器

主存储器（内存）基本存储器

↑↓

快擦写存储器

磁盘存储器辅助/联机存储器

↑↓

光存储器

磁带第三级脱机存储器

术语

位字节字块桶卷

数据关系的描述

现实世界中，事物是相互联系的。

这种联系必然在数据库中有所反应。

实体不是孤立静止的存在，实体与实体之间有联系

联系强冗余较低

定义

联系：

是实体之间的相互联系，与一个联系有关的实体集个数，称为联系的元数

联系有一元联系二元联系三元联系等

二元联联系的三种类型

一对一联系记为“1:

1”

一对多联系记为1:

N

多对多联系记为N:

N

数据库的抽象级别

数据模型通常需要数据结构数据操作和完整性约束组成

数据抽象的过程

模型model是对现实世界的抽象。

在数据库技术中我们用数据模型的概念描述数据库的结构和语义，对现实世界的数据进行抽象。

从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象过程。

根据数据抽象的级别定义了四种类型：

概念数据模型逻辑数据模型外部数据模型和内部数据模型

定义

概念模型

表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型

四种模型中概念模型的抽象级别最高

现在采用的概念模型主要是实体联系（ER）模型

逻辑模型

表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型

逻辑模型主要有层次网状和关系模型等三种

层次模型

用树形（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型

1968年美国IBM公司推出的IMS系统是典型的层次模型系统

网状模型

1969年CODASYL组织提出了DBTC报告中的数据模型是网状模型的主要代表

网状模型的特点是记录之间的联系通过指针实现查询效率较高

与文件系统的数据管理方式相比，层次模型和网状模型是一个飞跃，但致命的确定是数据结构复杂和编程复杂。

关系模型

关系模型的主要特征是用二维表格表达实体集与前两种方式相比，数据结构简单容易为初学者理解。

关系模型是由若干个关系模式组成的集合

关系模型模式相当于前面提到的记录模型，他的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表。

外部模型

表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型

外部模型中的模式称为视图view

外部模型的特点

外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集

外部模型独立于硬件，以来于软件

外部模型反映了用户使用数据库的观点

外部模型的优点

简化用户的观点

有助于数据库的安全性

外部模型是对概念模型的支持

内部模型

表达DB物理结构的模型

内部模型又称为物理模型，是数据库最底层的抽象，他描述数据在磁盘或者磁带上的存储方式（文件的结构），存取设备（外存的空间分配），和存取方法（主索引和辅助索引）。

三层模式和两级映像

三层模式体系结构

在用户（或者应用程序）到数据库之间，DB的数据结构有三个层次：

外部模型逻辑模型，内部模型。

这三个层次要用DB的数据定义语言（DDL）定义，定义以后的内容称为“模式”，即外模式逻辑模式内模式

外模式是用户由于数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。

外模型由若干个外部记录类型组成

逻辑模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。

它由若干个逻辑记录类型组成，还包括记录间的联系数据的完整性安全性等要求

内模式是数据库在物理存储方面的描述，定义所有内部记录类型，索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。

有了外模式后程序员不用再关心逻辑模式，只要与外模式发生了关系，按照外模式的结构存储和操控数据。

实际上外模式是逻辑模式的逻辑子集

两级映像

由于三层模式的数据结构可能不一致，即记录类型，字段类型的命名和组成可能不一样，因此需要三层模式之间的映像来说明外部逻辑记录和内部记录之间的对应性。

三层模式之间存在着二级映像

外模式/逻辑模式映像存在于他们之间用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性这个映像一般是放在外模式中描述

逻辑模式/内模式映像存在于他们之间用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性这个映像一般放在内模式中描述

高度的数据独立性

定义与优点

数据独立性是指应用程序和数据库的数据结构之间的相互独立不受影响。

独立性的优点是在修改数据结构是可以最大程度上的不修改应用程序

数据独立性的的两个级别

物理数据独立

如果数据库的内模式要修改，即数据库的物理结构有所变化，那么只要对逻辑模式/内模式映像（即“对应性”）作相应的修改，可以使逻辑模式尽可能保持不变。

也就是对内模式的修改尽量不影响逻辑模式，当然对于外模式和应用程序的影响更小。

这样我们称数据库达到了物理数据独立性

逻辑数据独立

如果数据模式要修改，比如增加记录类型或者增加数据项，那么只要对外模式/逻辑模式映像作相应修改，可以是外模式和应用程序尽可能保持不变我们称数据库达到了逻辑数据独立性

数据库管理系统DBMS

定义

数据库管理系统DBMS是指数据库系统中对数据进行管理的软件系统，他是数据库系统的核心组成部分。

工作模式

接受应用程序的数据请求和处理请求

将用户的数据请求（高级指令）转换成复杂的机器代码（底层指令）

实现对数据库的操作

从对数据库的操作中接受查询结果

对查询结果进行处理（格式转换）

将处理结果返回给用户

主要功能

数据库的定义功能

DBMS提供定义数据库中的三级结构两级映像定义数据的完整性约束保密限制等在DBMS中应包括DDL的编译程序。

数据库操纵功能

DBMS提供DML实现对数据的操作检索（查询）和更新（包括插入删除更新）

数据库的保护功能

1.数据库恢复

2.数据库的并发控制

3.数据库完整性控制

4.数据安全性控制

数据库的维护功能

包括数据载入转换转储数据库的改组以及性能监控等功能

数据字典DD

数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典对数据库的操作都要通过DD才能实现。

数据库系统DBS

组成

DBS是采用了数据库技术的计算机系统，DBS是一个实际可运行的，按照数据库方法存储，维护和向应用程序提供数据支持的系统，它是数据库硬件软件和数据库管理员的集合体

1.数据库DB

DB是与一个企业组织各项应用有关的全部数据的集合DB分为两种一种是应用数据的集合称为物理数据库它是以数据为主题的。

另一类是各级数据的描述称为描述数据库由DB系统管理。

2.硬件

3.软件

包括DBMSOS各种朱雨燕和应用开发支撑软件等程序

DBS中的用户数据和磁盘中的数据之间的转换由DBMS实现

DBMS是DBS的核心软件在OS的支持下才能工作

4．数据库管理员

数据处理部门设备管理员DBA

DBA是控制数据整体结构的一组人员负责DBS的正常运行承担创建监控维护数据库结构的职责

DBA的主要职责

定义模式

定义内模式

与用户的联络包括定义外模式，应用程序的设计提供技术培训等专业服务

定义安全性规则对用户访问数据库进行授权

定义完整性规则监督数据库运行

Madebykimi在苏州

20XX年2月4日