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一、数据库基础
数据库的四个基本概念
数据（data） 是数据库中存储的基本对象
数据库（database，简称DB）是长期储存 在计算机内有组织 、可共享的大量数据的集合。
与人工管理和文件管理相比较：
数据库的基本特征
- 数据按一定的数据模型组织、描述和储存
- 较小的冗余度
- 较高的数据独立性
- 可扩展性
数据库管理系统（DBMS）:
- 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件
- 计算机的基础软件，是一个大型复杂的软件系统
DBMS的功能：
- 数据定义功能（DDL）
- 数据组织、存储和管理功能
- 数据操纵功能 （DML）
- 数据库的事务管理和运行管理功能
- 数据库的建立和维护功能
- 其他功能
数据库系统（database system，简称DBS）
数据库系统的构成：
- 数据库 (DB)
- 数据库管理系统（及外围的应用开发工具） (DBMS)
- 应用程序 (APP）
- 数据库管理员（DBA）
数据管理的三个阶段
数据库系统的特点：
（1）整体数据的结构化
（2）数据的共享性强，冗余度低且易于扩充
（3）数据的独立性强
（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制
数据库概念小结
- 数据库是长期存储在计算机内有组织、可共享的大量数据的集合
- 可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性
- 数据库管理系统在数据库建立、运维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性、安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。
二、数据模型
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是现实世界的模拟
数据模型是用来描述数据、组织数据和对数据进行操作的
数据模型是数据库系统的核心和基础
（1）实体（entity）
客观存在并可相互区别的事物称为实体
可以是具体的人、事、物、抽象的概念或联系
（2）属性（attribute）
实体所具有的某一特性称为属性
一个实体可以由若干个属性来刻画
（3）码（key）
唯一标识实体的属性集称为码
（4）实体型（entity type）
用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型
（5）实体集（entity set）
同一类型实体的集合称为实体集
（6）联系（relationship）
不同实体集之间的联系
1.现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界 中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。
2.实体内部的联系通常是指组成实体的各属性之间的联系 实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系
3.实体之间的联系有一对一、一对多和多对多等多种类型
实体-联系方法（Entity-Relationship Approach）
- 用E-R图来描述现实世界的概念模型
- E-R方法或E-R模型
层次模型
层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型
层次数据库系统的典型代表是IBM公司的IMS（Information Management System）
层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系
满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型
- 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点
- 根以外的其他结点有且只有一个双亲结点
网状模型
网状数据库系统采用网状模型 作为数据的组织方式
满足下面两个条件的基本层次联系集合：
- 允许一个以上的结点无双亲
- 一个结点可以有多于一个的双亲
关系模型
关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式
从用户观点看，关系模型由一组关系组成
每个关系的数据结构是一张规范化的二维表
- 关系（relation）： 一个关系对应通常说的一张表
- 元组（tuple）：表中的一行即为一个元组
- 属性（attribute）：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名
- 码（key）：又称码键或键。表中的某一个属性或一组属性，它的值可以唯一确定一个元组
- 域（domain）： 是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域。
- 分量：元组中的一个属性值。
- 关系模式：对关系的描述
关系名（属性1，属性2，...，属性n）
学生（学号，姓名，性别，出生日期，主修专业）
关系必须是规范化的，满足一定的规范条件
关系的完整性约束条件：
- 实体完整性
- 参照完整性
- 用户定义的完整性
关系的优缺点
关系建立在严格的数学概念的基础上
- 概念单一
（1）实体和实体之间联系都用关系来表示
（2）对数据的检索和更新结果也是关系 - 关系模型的存取路径对用户是隐蔽的
（1）具有更高的数据独立性，更好的安全保密性
（2）简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作 - 缺点
（1） 存取路径对用户隐蔽，查询效率往往不如层次模型和网状模型
（2）为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化，增加了开发数据库管理
系统的难度
三级模式与两级映射
"型" 和"值" 的概念
- 型（type）
对某一类数据的结构和属性的说明 - 值（value）
是型的一个具体赋值
例如，
学生记录：（学号，姓名，性别，出生日期，主修专业）
一个记录值：（20180003，王敏，女，2001-8-1，计算机科学与技术）
模式（schema）
数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
是型的描述，不涉及具体值
反映的是数据的结构及其联系
模式是相对稳定的
实例（instance）
模式的一个具体值
反映数据库某一时刻的状态
同一个模式可以有很多实例
实例随数据库中数据的更新而变动
模式 ：描述的是数据的全局逻辑结构
内模式 （也称物理模式或存储模式）：
（1）是数据物理结构和存储方式的描述
（2）是数据在数据库内部的表示方式
外模式 ：描述的是数据的局部逻辑结构
（1）同一个模式可以有任意多个外模式
（2）每一个外模式，数据库系统都有一个外模式／模式映象，定义外模式与模式之间的对应关系
（3）映象定义通常包含在各自外模式的描述中
外模式／模式映象 ：定义外模式与模式之间的对应关系
保证数据的逻辑独立性：
- 当模式改变时，数据库管理员对外模式／模式映象作相应改变，使外模
式保持不变 - 应用程序是依据数据的外模式编写的，应用程序不必修改，保证了数据
与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性
模式／内模式 映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。 例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。
（1）数据库中模式／内模式映象是唯一的
（2）该映象定义通常包含在模式描述中
保证数据的物理独立性
- 当数据库的存储结构改变时（例如选用了另一种存储结构），数据库
管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变 - 模式保持不变，应用程序不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，
简称数据的物理独立性。
三、 数据库系统的组成
- 数据库
- 数据库管理系统（及其应用开发工具）
- 应用系统
- 数据库管理员
