数据和信息
信息
信息是客观存在的，是关于现实世界事物的存在方式或运动状态
数据
数据是用来记录信息的可识别的符号，是信息的具体表现形式
数据和信息的联系
- 数据是信息的符号表示或载体
- 信息则是数据的内涵，是对数据的语义解释
数据库
定义
数据库是长期存储 在计算机内、有组织的 ，可共享的数据集合
特征
- 数据按一定的数据模型组织、描述和存储
- 可为各个用户共享
- 冗余度较小
- 数据独立性较高
- 易扩展
数据库管理系统
定义
用户与操作系统之间的一层数据管理软件，科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
主要功能
- 数据定义
- 数据操纵
- 数据地运行管理
- 数据库地建立和维护功能
数据库系统
定义
计算机系统中引入数据库后地系统构成
构成
- 数据库
- 数据库管理系统
- 应用系统（及开发工具）
- 相关人员（数据库管理员、应用系统开发人员、用户）
数据库系统的体系结构（三层模式和两级映像）
模式
在用户（或应用程序）到数据库之间，DB 的数据结构有 3 个层次：外部模型，逻辑模型和内部模型
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
逻辑模式
- 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
- 是综合了所有用户 的需求的公共数据视图
- 一个数据库只有一个逻辑模式
地位
- 是数据库系统模式结构的中间层
- 与数据的物理存储细节和硬件环境无关
- 与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关
定义的内容
- 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）
- 数据之间的联系
- 数据有关的安全性、完整性要求
外模式（子模式 / 用户模式）
定义
- 数据库用户（包括用户程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
- 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示
地位
- 介于模式与应用之间
- 逻辑模式与外模式的关系：一对多
- 外模式通常是逻辑模式的子集
外模式与应用的关系
一对多
用途
- 保证数据库安全性的一个有力措施，每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据
- 保证数据独立性的一个有力措施
内模式（存储模式）
定义
数据物理结构和存储方式的描述
数据在数据库内部的表示方式
- 记录的存储方式（顺序存储，按照B树结构存储，按 hash 方法存储
- 索引的组织方式
- 数据是否压缩存储
- 数据是否加密
- 数据存储记录结构的规定
映像
外模式 / 逻辑模式映像
- 定义外模式与逻辑模式之间的对应关系
- 每一个外模式都对应一个外模式 / 模式映像
- 映像定义通常包含在各自外模式的描述中
逻辑模式 / 内模式映像
- 逻辑模式 / 内模式映像定义了数据全局逻辑结构 与存储结构之间的对应关系
- 数据库中 模式 / 内模式映像是唯一的
- 该映像定义通常包含在逻辑模式描述中
数据独立性
应用程序与数据之间相互独立
逻辑独立性
- 指用户的应用程序 与数据库的逻辑结构是相互独立的。
- 数据的逻辑结构改变了，应用程序也可以不变。
- 外模式 / 模式映像保证了数据的逻辑独立性。
物理独立性
- 用户的用户程序 与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变
- 模式 / 内模式映像的用途是保证数据的物理独立性
数据模型
- 数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。
- 数据模型就是现实世界的模拟
三方面要求
- 能比较真实地模拟现实世界
- 容易为人理解
- 便于在计算机上实现
三要素
- 数据结构 ------ 用于描述静态特性
- 数据操作 ------ 用于描述动态特性
- 数据的约束条件 ------ 是一组完整性规则的集合
分类
- 关系模型
- 数据结构 ------ 表
- 半结构化的数据模型
- 网状模型
- 层次模型
- XML
- 可扩展标记语言，常用于传输和存储数据
- 是一种数据表示格式，可以描述非常复杂的数据结构
- 纯文本，默认使用 UTF-8 编码
- 可嵌套，适合表示结构化数据
- 常用于网络传输
- JSON
- 功能全面，标签繁琐，格式复杂
- 在 Web 上 JSON 逐渐取代 XML
- 是 JavaScript Object Notation 的缩写，去除了所有 JavaScript 执行代码，只保留 JavaScript 的对象格式。
- JSON 只允许 UTF-8 编码，不存在编码问题
- JSON 只允许双引号作为 key ，特殊字符用 \ 转义，格式简单
- JSON 可以直接用 JavaScript 直接处理。
说明
- 这些数据模型的根本区别在于数据结构不同
数据库系统阶段的特点
数据的管理者
DBMS
数据面向的对象
现实世界
数据的共享成都
- 共享性高
- 降低数据的冗余度，节省存储空间
- 避免数据间的不一致性
- 使系统易于扩展
数据的独立性
高度的物理独立性和一定的逻辑独立性
数据的结构化
- 整体结构化
- 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义和解释
- 数据可以变长
- 数据的最小存取单位是数据项
数据控制能力
由 DBMS 统一管理和控制