資料庫第一章緒論 筆記
<1>資料庫的地位：
- 資料庫技術產生於六十年代末，是資料管理的有效技術，是電腦科學的重要分支。
- 資料庫技術是資訊系統的核心和基礎，它的出現極大地促進了計算機應用向各行各業的滲透。
- 資料資料的定義 描述事物的符號記錄 資料的種類 數字、文字、圖形、影象、音訊、視訊、學生的檔案記錄等庫已經成為每個人生活中不可缺少的部分。
<2>資料庫的4個基本概念
1. 資料：是資料庫中儲存的基本物件
資料的定義：描述事物的符號記錄
資料的種類： 數字、文字、圖形、影象、音訊、視訊、學生的檔案記錄等
2.資料庫：
資料庫的定義：資料庫（Database，簡稱DB）是長期儲存在計算機內、有組織的、可共享的大量資料的集合。
資料庫的基本特徵：資料按一定的資料模型組織、描述和儲存 可為各種使用者共享 冗餘度較小 資料獨立性較高 易擴充套件
3.資料庫管理系統：
資料庫管理系統定義：(1) 位於使用者與作業系統之間的一層資料管理軟體
(2)是基礎軟體，是一個大型複雜的軟體系統
資料庫管理系統的用途：科學地組織和儲存資料、高效地獲取和維護資料
資料庫管理系統的主要功能 :(1)資料定義功能: 提供資料定義語言（DDL）
定義資料庫中的資料物件
(2)資料組織、儲存和管理 : 分類組織、儲存和管理各種資料
確定組織資料的檔案結構和存取方式
實現資料之間的聯絡
提供多種存取方法提高存取效率
(3) 資料操縱功能: 提供資料操縱語言（DML）
實現對資料庫的基本操作 （查詢、插入、刪除和修改）
(4)資料庫的事務管理和執行管理: 資料庫在建立、執行和維護時由資料庫管理系統統一管理和控制
保證資料的安全性、完整性、多使用者對資料的併發使用
發生故障後的系統恢復
(5)資料庫的建立和維護功能: 資料庫初始資料的裝載和轉換
資料庫轉儲、恢復功能
資料庫的重組織
效能監視、分析等
(6)其它功能: 資料庫管理系統與網路中其它軟體系統的通訊
資料庫管理系統系統之間的資料轉換
異構資料庫之間的互訪和互操作
3.資料庫系統（Database System，簡稱DBS）
資料庫系統的構成 :
(1)資料庫
(2)資料庫管理系統（及其應用開發工具）
(3)應用程式
(4)資料庫管理員
<3>資料管理技術的產生和發展
資料管理定義: 對資料進行分類、組織、編碼、儲存、檢索和維護
資料處理的中心問題
資料管理技術的發展過程 :人工管理階段（20世紀50年代中之前）
檔案系統階段（20世紀50年代末--60年代中）
資料庫系統階段（20世紀60年代末--現在）
資料管理技術的發展動力: 應用需求的推動
計算機硬體的發展
計算機軟體的發展
（1）人工管理階段特點：一應用程式
資料的共享程度：無共享、冗餘度極大
資料的獨立性：不資料的管理者：使用者（程式設計師），資料不儲存
資料面向的物件：某獨立，完全依賴於程式
資料的結構化：無結構
資料控制能力：應用程式自己控制
（2）檔案系統階段特點：資料的管理者：檔案系統，資料可長期儲存
資料面向的物件：某一應用
資料的共享程度：共享性差、冗餘度大
資料的結構化：記錄內有結構，整體無結構
資料的獨立性：獨立性差
資料控制能力：應用程式自己控制
<4>資料庫系統階段特點：
1.資料結構化
資料的整體結構化是資料庫的主要特徵之一
整體結構化 : 不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織
不僅資料內部結構化，整體是結構化的，資料之間具有聯絡
資料記錄可以變長
資料的最小存取單位是資料項
資料的用資料模型描述，無需應用程式定義
2.資料的共享性高，冗餘度低且易擴充
資料面向整個系統，可以被多個使用者、多個應用共享使用。
資料共享的好處 : 減少資料冗餘，節約儲存空間
避免資料之間的不相容性與不一致性
使系統易於擴充
3.資料獨立性高
物理獨立性: 指使用者的應用程式與資料庫中資料的物理儲存是相互獨立的。
當資料的物理儲存改變了，應用程式不用改變。
邏輯獨立性: 指使用者的應用程式與資料庫的邏輯結構是相互獨立的。
資料的邏輯結構改變了，應用程式不用改變。
資料獨立性由資料庫管理系統的二級映像功能來保證。
4.資料由資料庫管理系統統一管理和控制
資料庫管理系統提供的資料控制功能 :
（1）資料的安全性（Security）
保護 保護資料以防止不合法的使用造成的資料的洩密和破壞。
（2）資料的完整性（Integrity）
檢查 保證資料的正確性、有效性和相容性。
（3）併發（Concurrency）控制
對多使用者的併發操作加以控制和協調，防止相互干擾而得到錯誤的結果。
（4）資料庫恢復（Recovery）
將資料庫從錯誤狀態恢復到某一已知的正確狀態。
資料模型分為兩類： （1）概念模型
（2）邏輯模型和物理模型
層次模型：
層次模型是資料庫系統中最早出現的資料模型
層次資料庫系統的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）資料庫管理系統
層次模型用樹形結構來表示各類實體以及實體間的聯絡
網狀模型：
滿足下面兩個條件的基本層次聯絡的集合： 1. 允許一個以上的結點無雙親；
2. 一個結點可以有多於一個的雙親。
表示方法（與層次資料模型相同） 實體型：用記錄型別描述
每個結點表示一個記錄型別（實體）
屬性：用欄位描述
每個記錄型別可包含若干個欄位
聯絡：用結點之間的連線表示記錄型別（實體）之間的一對多的父子聯絡
網狀模型與層次模型的區別 ：
網狀模型允許多個結點沒有雙親結點
網狀模型允許結點有多個雙親結點
網狀模型允許兩個結點之間有多種聯絡（複合聯絡）
網狀模型可以更直接地描述現實世界
層次模型實際上是網狀模型的一個特例
關係模型：
關係資料庫系統採用關係模型作為資料的組織方式
1970年美國IBM公司San Jose研究室的研究員E.F.Codd首次提出了資料庫系統的關係模型
計算機廠商新推出的資料庫管理系統幾乎都支援關係模型
關係（Relation）： 一個關係對應通常說的一張表
元組（Tuple）： 表中的一行即為一個元組
屬性（Attribute）： 表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名
主碼（Key）： 也稱碼鍵。表中的某個屬性組，它可以唯一確定一個元組
域（Domain）： 是一組具有相同資料型別的值的集合。屬性的取值範圍來自某個域。
分量： 元組中的一個屬性值。
關係模式： 對關係的描述
關係名（屬性1，屬性2，…，屬性n）
學生（學號，姓名，年齡，性別，系名，年級）
優點： 建立在嚴格的數學概念的基礎上
概念單一 ：實體和各類聯絡都用關係來表示 對資料的檢索結果也是關係
關係模型的存取路徑對使用者透明 ：具有更高的資料獨立性，更好的安全保密性
簡化了程式設計師的工作和資料庫開發建立的工作
缺點 ：存取路徑對使用者透明，查詢效率往往不如格式化資料模型 為提高效能，必須對使用者的查詢請求進行優化，增加了開發資料庫管理系統的難度
資料庫系統的結構
從資料庫應用開發人員角度看，資料庫系統通常採用三級模式結構，是資料庫系統內部的系統結構
從資料庫終端使用者角度看，資料庫系統的結構分為:
單使用者結構
主從式結構
分散式結構
客戶-伺服器
瀏覽器-應用伺服器／資料庫伺服器多層結構等
資料庫系統的三級模式結構：
模式（也稱邏輯模式）： 資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述
所有使用者的公共資料檢視 一個數據庫只有一個模式
模式的地位：是資料庫系統模式結構的中間層
與資料的物理儲存細節和硬體環境無關
與具體的應用程式、開發工具及高階程式設計語言無關
模式的定義： 資料的邏輯結構（資料項的名字、型別、取值範圍等）
資料之間的聯絡 資料有關的安全性、完整性要求
外模式（也稱子模式或使用者模式）： 資料庫使用者（包括應用程式設計師和終端使用者）使用的區域性資料的邏輯結構和特徵的描述
資料庫使用者的資料檢視，是與某一應用有關的資料的邏輯表示
內模式（也稱儲存模式）： 是資料物理結構和儲存方式的描述
是資料在資料庫內部的表示方式 記錄的儲存方式（例如，順序儲存，按照B樹結構儲存，按hash方法儲存等）
1.索引的組織方式
2.資料是否壓縮儲存
3.資料是否加密
4.資料儲存記錄結構的規定
5.一個數據庫只有一個內模式