資料庫系統概論——第一章  緒論

     最近複習一下資料庫，參考書籍《資料庫系統概論》，以下純屬是個人筆記：

1、資料庫系統概述

  1.1 資料、資料庫、資料庫管理系統、資料庫系統

    1.1.1 資料（Data）

   資料是資料庫中儲存的基本物件，種類包括：文字、圖形、影象、音訊、視訊等。定義：描述事物的符號記錄即為資料。 

     1.1.2 資料庫（DataBase，簡稱DB）

資料庫是存放資料的倉庫，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。資料庫中的資料按一定的資料模型組織、描述與儲存，具有較小的冗餘度、較高的獨立性和易擴充套件性，並可為使用者共享。

    1.1.3 資料庫管理系統（DataBase Management System，簡稱DBMS）

  主要功能包括：

  （1）資料定義功能

  （2）資料組織、儲存和管理

  （3）資料操作功能（如，增刪查改）

  （4）資料庫的建立與維護功能

  （5）其他功能

     1.1.4 資料庫系統（DataBase System，簡稱DBS）

資料庫系統是指在計算機系統中引入資料庫後的系統，一般由資料庫、資料庫管理系統（及其開發工具）、應用系統、資料庫管理員構成。資料庫的建立、使用和維護等工作只靠一個DBMS遠遠不夠，還要有專門的人員來完成，這些人被稱為資料庫管理員（DataBase Administrator，簡稱DBA）。

  1.2 資料管理技術的產生與發展

     1.2.1 人工管理資料特點：

    （1）資料不儲存

    （2）應用程式管理資料

    （3）資料不共享

    （4）資料不具有獨立性

    1.2.2 檔案系統特點：

資料可以長期儲存；由檔案系統管理資料。但資料共享性差，冗餘度大；資料獨立性差。

     1.2.3 資料庫系統特點：

（1）資料結構化

    （2）資料的共享性高、冗餘度低以及易擴充

    （3）資料獨立性高

    （4）資料由DBMS統一管理和控制

2、資料模型

 資料模型是對現實世界資料特徵的抽象，用來描述資料、組織資料和對資料進行操作的。根據模型應用的不同目的，可將模型分為兩類：第一類是概念模型，第二類是邏輯與物理模型。

  2.1 概念模型

概念模型也叫資訊模型，是按使用者的觀點來對資料和資訊建模，主要用於資料庫DB設計。

    1.2.1 實體（客觀存在並可相互區別的事物）

    1.2.2 屬性（實體所具有的的某一特性）

    1.2.3 碼（或鍵，唯一標誌實體的屬性）

    1.2.4 域（一組具有相同資料型別的值的集合）

    1.2.5 實體型（具有相同屬性的實體必然具有相同的特徵和性質）

    1.2.6 實體集（同一型別的實體集合）

    1.2.7 聯絡（實體之間的聯絡通常指不同實體間的聯絡）

        A、兩個實體型或以上之間（同一實體集內個實體之間）的聯絡分類：

      （1）一對一聯絡（1：1）

      （2）一對多聯絡（1：n）

      （3）多對多聯絡（m：n）

        B、概念模型的一種表示方法：實體—聯絡方法（E-R圖，也稱為E-R模型，用於描述現實世界的概念模型）。

         C、E-R圖提供了表示實體型、屬性和聯絡的方法：

           1）實體型：用矩形表示，矩形內寫明實體名；

           2）屬性：用橢圓表示，並用無向邊將其與相對應的實體型連線起來；

           3）聯絡：用菱形表示，菱形內寫明聯絡名，並用無向邊分別於有關實體型連線起來，同時在無向邊旁邊標上聯絡的型別（1：1或1：n或m：n）

  2.2 邏輯與物理模型

       邏輯模型主要包括：層次模型、網狀模型、關係模型、面向物件模型和物件關係模型等，按計算機系統的觀點對資料建模，主要用於DBMS的實現。物理模型是對資料最低層的抽象，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沒事面向計算機系統的。

    2.2.1 層次模型

    2.2.2 網狀模型

    2.2.3 關係模型

    （1）關係：一個關係對應通常說的一張表

    （2）元組：表中的一行即為一個元組

    （3）屬性：表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起的名稱叫做屬性名

    （4）碼：或叫鍵，也成碼鍵，表中的某個屬性組，可以唯一確定一個元組

    （5）域：屬性的取值範圍

  （6）分量：元組中的一個屬性值

    （7）關係模式的表達方式：關係名（屬性1，屬性2，……，屬性n），如學生（學號，姓名，年齡，性別，年級，專業）

      注意：關係的完整性約束條件包括：實體完整性、參照完整性與使用者定義的完整性

  2.3 資料模型的組成要素（資料結構、資料操作與完整性約束）

3、資料庫系統的結構

     模式是資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述，僅涉及到型的描述，不涉及具體的值，模式的一個具體值稱為模式的一個例項。資料庫系統的三級模式結構是指資料庫系統是由外模式、模式與內模式三級構成。

  3.1 模式

       模式也稱邏輯模式，是資料庫中全體資料的邏輯結構和特徵的描述，是所有使用者的公共資料檢視，是資料庫系統模式結構的中間層，既不涉及資料的物理儲存細節和硬體環境，也不涉及具體的因公程式。所使用的應用開發工具及高階程式設計語言。模式描述的是資料的全域性邏輯結構，一個數據庫只有一個模式。

3.2 外模式

 外模式也稱子模式或使用者模式，是資料庫使用者（應用程式設計師與終端使用者）能看得見和使用的區域性資料的邏輯結構和特徵的描述，是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。外模式描述的是資料的區域性邏輯結構，外模式是模式的子集，一個數據庫可以有多個外模式，但一個應用程式只能使用一個外模式。

  3.3 內模式

       內模式也稱儲存模式，一個數據庫只有一個內模式，是資料物理結構和儲存方式的描述，數資料在資料庫內部的表示方式。

為了能夠在系統內實現這3個抽象層次的聯絡和轉換，資料庫管理系統在這三級模式之間提供了兩層映像

    3.3.1 外模式/模式映像（保證了資料與程式的邏輯獨立性）

    3.3.2 模式/內模式映像（保證了資料與程式的物理獨立性）

4、資料庫系統的組成

  4.1 硬體平臺及資料庫

  4.2 軟體

  4.3 人員

     4.3.1 資料庫管理員主要職責（DBA）

（1）決定資料庫中的資訊內容與結構

       （2）決定資料庫的儲存結構與存取策略

       （3）定義資料的安全性要求和完整性約束條件

       （4）監控資料庫的使用和執行

       （5）資料庫的改進與重組重構

  4.3.2 系統分析員與資料庫設計人員

  4.3.3 應用程式設計師

  4.3.4 使用者

    （1）偶然使用者

    （2）簡單使用者

    （3）複雜使用者