第一章  緒論

1.1 資料庫系統概述

資料庫的4個基本概念

1.資料（Data）

2.資料庫（Database）

3.資料庫管理系統（DBMS）

4.資料庫系統（DBS）

1.資料（Data）

定義：資料（Data）是資料庫中儲存的基本物件。

2.資料庫（Database）

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。

基本特徵：1.資料按一定的資料模型組織、描述和儲存 2.可為各種使用者共享 3.冗餘度較小 4.資料獨立性較高 5.易擴充套件

3.資料庫管理系統（DBMS）

定義：位於使用者與作業系統之間的一層資料管理軟體 是基礎軟體，是一個大型複雜的軟體系統。

用途：科學地組織和儲存資料、高效地獲取和維護資料。

4.資料庫系統（DBS）

構成：資料庫 資料庫管理系統（及其應用開發工具） 應用程式 資料庫管理員  

資料庫系統的特點

1.資料結構化

2.資料的共享性高，冗餘度低且易擴充

3.資料獨立性高

4.資料由資料庫管理系統統一管理和控制

1.資料結構化

整體結構化

①不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織

②不僅資料內部結構化，整體是結構化的，資料之間具有聯絡

③資料記錄可以變長via

④資料的最小存取單位是資料項

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

①減少資料冗餘，節約儲存空間

②避免資料之間的不相容性與不一致性

③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。

4.資料由資料庫管理系統統一管理和控制

（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。

資料庫是長期儲存在計算機內有組織的大量的共享的資料集合。

1.2  資料模型

資料模型是對現實世界資料特徵的抽象。

通俗地講資料模型就是現實世界的模擬。

兩類資料模型

（1） 概念模型

    也稱資訊模型，它是按使用者的觀點來對資料和資訊建模，用於資料庫設計。

（2） 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、關係模型、面向物件資料模型、物件關係資料模型、半結構化資料模型等。按計算機系統的觀點對資料建模，用於DBMS實現。

    物理模型是對資料最底層的抽象，描述資料在系統內部的表示方式和存取方法，在磁碟或磁帶上的儲存方式和存取方法。

概念模型

資訊世界中的基本概念

（1）實體（Entity）

（2）屬性（Attribute）

（3）碼（Key）

唯一標識實體的屬性集稱為碼

（4）實體型（Entity Type）

（5）實體集（Entity Set）

（6）聯絡（Relationship）

    現實世界中事物內部以及事物之間的聯絡在資訊世界    中反映為實體（型）內部的聯絡和實體（型）之間的聯絡。

實體內部的聯絡通常是指組成實體的各屬性之間的聯絡。

實體之間的聯絡通常是指不同實體集之間的聯絡。

    實體之間的聯絡有一對一、一對多和多對多等多種型別。

概念模型的一種表示方法：實體-聯絡方法（後面會講）

    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

資料模型的組成要素(後面會具體講)

資料結構

    描述資料庫的組成物件，以及物件之間的聯絡

資料操作

    對資料庫中各種物件（型）的例項（值）允許執行的    操作的集合，包括操作及有關的操作規則

    型別：查詢   更新（包括插入、刪除、修改）

資料的完整性約束條件

    完整性規則：給定的資料模型中資料及其聯絡所具有的制約和依存規則。

    作用：用以限定符合資料模型的資料庫狀態以及狀態的變化，以保證資料的正確、有效和相容。

常用的資料模型

層次模型（Hierarchical Model）

網狀模型（Network Model）

關係模型（Relational Model）

面向物件資料模型（Object Oriented Data Model）

物件關係資料模型（Object Relational Data Model）

半結構化資料模型（Semistruture Data Model）

層次模型

網狀模型

關係模型

就是二維表

1.3  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（Schema）

外模式（External Schema）

內模式（Internal Schema）

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

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

資料庫的二級映像功能與資料獨立性

外模式／模式映像

    保證資料的邏輯獨立性

    當模式改變時，資料庫管理員對外模式／模式映象作相應改變，使外模式保持不變 。

    應用程式是依據資料的外模式編寫的，應用程式不必修改，保證了資料與程式的邏輯獨立性，簡稱資料的邏輯獨立性。

模式／內模式映像

    保證資料的物理獨立性

    當資料庫的儲存結構改變了（例如選用了另一種儲存結構），資料庫管理員修改模式／內模式映象，使模式保持不變。

    應用程式不受影響。保證了資料與程式的物理獨立性，簡稱資料的物理獨立性。

資料庫系統的組成

資料庫

資料庫管理系統（及其開發工具）

應用程式

資料庫管理員