数据库结构与概念
数据库系统概论
–数据库管理系统作为数据库系统的核心软件，其主要目标是 使数据成为方便用户使用的资源，易于为各种用户共享，增 进数据的安全性、完整性和可用性。
–DBMS把数据库建立成为三级模式结构和两级存储映像来实现 其目标，这就是数据库系统体系结构。
数据库系统概论
1．数据库系统的三级结构
– （2）模式（Schema）
• 模式是三级模式的中间层，也称为概念模式、逻辑模式、全局模 式等。它是整个数据库逻辑结构特征的描述。
– （3）内模式（Internal Schema）
• 内模式是三级模式的最下层，也称为存储模式、物理模式等。它 是对整个数据库存储结构特征的描述 。
数据库系统概论
–在整个数据库系统中，模式和内模式分别只有一个，外模式可以有多 个，每个外模式可以被多个应用程序所使用，但每个应用程序通常只 用一个外模式。
数据库基础
数据库系统概论
任务描述：数据库技术主要是用来科学地管理数据，以便为人们 提供可共享的、安全的、可靠的数据。在学习数据库知识之前 ，熟悉和理解一些数据库常用术语和基本概念，对数据库的学 习有很大的帮助。
任务目标：了解数据库基本概念、数据库体系结构等。。
数据库系统概论
1.1 基本概念 1．数据
• （1）数据定义功能 • （2）数据操纵功能 • （3）数据库运行控制功能 • （4）数据维护功能
数据库基础
– 数据库系统的体系结构分成三级：外模式、模式和内模式， 即三级模式结构。
– （1）外模式（External Schema）
• 外模式是三级模式的最上层，也称为子模式、应用模式、局部模 式等。它是对数据库在某个方面局部应用所涉及数据的逻辑结构 和特征的描述，是终端用户和应用程序员所见到的数据库，称为 数据视图。
数据库原理
数据库原理数据库是一种技术，它被用来管理、存储和检索信息。
它通常用于处理大量的数据，以及为用户提供安全性、可用性和功能性。
在过去几十年里，数据库技术一直在发展和变化，这使得数据库在现代社会中拥有更大的作用。
本文将介绍数据库的历史、结构和概念，以及它的优点和应用。
一、数据库的历史数据库的起源可以追溯到六十年代，当时，为了更好地处理大量的数据，计算机科学家开始研究特定的数据库系统，这使得数据库技术被广泛使用，并得到了快速发展。
二、数据库的结构数据库有很多不同的结构，但所有的结构都可以分为两个主要类别：关系型数据库和非关系型数据库。
关系型数据库由表、视图、索引、存储过程、函数等组成，它们使用关系模型来存储数据，而非关系型数据库则是一种新型的数据库，它们使用键值对或文档来存储数据。
三、数据库的概念数据库是一种存储空间，用来储存用户创建的信息。
它通常由表、视图、索引和存储过程等构成，并使用数据库管理系统（DBMS）来管理数据。
DBMS可以提供查询、更新、存储和分析数据的功能，从而帮助用户管理和操作数据库。
四、数据库的优点1、安全性：数据库可以提供安全的环境，从而防止恶意的破坏或操纵。
2、可扩展性：数据库支持可伸缩性，可以根据需要增加或减少存储空间，以适应变化的数据需求。
3、可靠性：通过数据库，可以实现高可靠性，以确保数据的安全性和可用性。
4、效率：数据库可以提高数据存取效率，因为它可以让用户快速查找、检索和存取数据。
五、数据库的应用1、客户关系管理（CRM）：CRM系统使用数据库来管理客户资料，以及客户向企业提供的服务。
2、人力资源管理（HRM）：HRM系统使用数据库来存储员工信息，以及员工的培训和考核记录。
3、企业资源规划（ERP）：ERP系统使用数据库来存储业务信息，以及业务上的各种活动。
4、数据挖掘：数据挖掘使用数据库来发现有价值的信息，并从中提取有用的信息。
综上所述，数据库是一种技术，它拥有安全性、可扩展性和可靠性的特点，并且可以用来处理大量的数据。
什么是数据库的逻辑结构概念结构和物理结构
什么是数据库的逻辑结构概念结构和物理结构下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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第一章_数据库系统概述
2．模式／内模式映象
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
数据库中模式／内模式映象是唯一的
该映象定义通常包含在模式描述中
模式／内模式映象的用途
保证数据的物理独立性
当数据库的存储结构改变了（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
1、信息（information）
定义：关于现实世界事物的存在方式或 运动状态反映的综合。
特点：
客观存在 可以感知 可存储、加工、传递和再生
2、数据(Data)
数据(Data)是数据库中存储的基本对 象
数据的定义
描述事物的符号记录
数据的种类
文字、图形、图像、声音
认 识 抽
象
把概念模型转换为某一 DBMS支持的数据模型
信息世界 机器世界
数据模型(续)
客观对象的抽象过程---两步抽象
现实世界中的客观对象抽象为概念模型；
把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层 次。
数据模型(续)
数据模型分成两个不同的层次 (1) 概念模型 也称信息模型，它是按用户的观点来 对数据和信息建模。 (2) 数据模型 主要包括网状模型、层次模型、关系 模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。
例：实体－“明星” （950231，刘德华，Andy，香港，27-9-1961，
天秤座，牛，174 cm， 68 kg，AB）
(4) 主键（Key）
唯一标识实体的属性集称为码，又称主键，或 关键字。
(5) 联系（Relationship）
数据库的概念结构设计
数据库的概念结构设计数据库的概念结构设计是指在设计数据库之前，需要进行的一个抽象模型化的过程，它描述了数据库中各种对象和它们之间关系的逻辑结构。
数据库的概念结构设计是数据库设计的一个重要环节，它的目的是确定数据库的基本结构和用于描述和组织数据的各种概念、规则、关系和约束。
1.实体和实体类型：实体是现实世界中具有独立存在和区分性质的事物，实体类型是指一类具有相同性质的实体的集合。
在概念结构设计中，需要确定数据库中包含哪些实体类型，以及每个实体类型包含哪些属性。
2.属性和属性域：属性是指实体具有的其中一种特性或性质，属性可以是简单的或复杂的。
属性域是属性可能取值的范围或类型，例如整数、字符串等。
在概念结构设计中，需要确定每个实体类型包含哪些属性，并为每个属性定义属性域。
5.约束和规则：约束是指对数据库中数据有效性的限制，可以是简单的或复杂的逻辑条件。
规则是指对数据库中数据操作的限制和规范，例如插入、删除、更新等操作的规则。
在概念结构设计中，需要确定数据库中存在哪些约束和规则。
6.数据流和过程：数据流是指数据库中数据的流动过程，过程是指对数据库中数据进行操作的方法，例如查询、修改等过程。
在概念结构设计中，需要确定数据库中的数据流和过程，以及它们之间的关系和约束。
数据库的概念结构设计是数据库设计的基础，它为后续的物理结构设计、逻辑结构设计和实施提供了指导。
一个好的概念结构设计可以使数据库的性能和效率得到最大的提升，同时也可以保证数据库中数据的一致性和完整性。
因此，在进行数据库设计时，需要认真进行概念结构设计的工作，合理地组织和描述数据的逻辑结构，为后续的数据库设计和实施奠定良好的基础。
《数据库概论》课件
关系数据库的软件系统。
特点
02
以表格形式存储数据，数据之间存在明确的关联关系，遵循一
定的数据完整性约束。
发展历程
03
从早期的层次数据库到关系数据库，再到现代的分布式数据库
和云数据库。
关系数据库管理系统的功能
数据存储
能够创建和管理关系数据 库，将数据以表格形式存 储在磁盘上。
数据检索
提供查询语言（如SQL） 用于检索、插入、更新和 删除数据。
反规范化设计
为了提高查询性能，适当增加冗余，简化数据操作。
三范式与范式之间的关系
第一范式（1NF）定义了关系的原子性；第二范式（2NF）定义了关系的主键和外键关系 ；第三范式（3NF）定义了关系的非主属性对主属性的独立性。
04
关系数据库管理系统
关系数据库管理系统的概述
定义
01
关系数据库管理系统（RDBMS）是一种用于存储、检索和管理
金融行业
用于银行、证券、保险等 金融机构的数据存储、处 理和分析，支持金融业务 的高效运转。
政府机构
用于政府办公自动化、电 子政务等领域，提高政府 服务效率和信息公开度。
05
数据库技术的发展趋势
大数据时代的数据库技术
大数据处理
随着大数据时代的来临，数据库技术也在不 断发展，以应对海量数据的存储、查询和分 析需求。
数据库设计的步骤
需求分析
收集、分析和整理业 务需求，明确数据需
求和功能需求。
概念设计
使用E-R图等工具，设 计数据库的概念结构
。
逻辑设计
将概念结构转换为逻 辑结构，如关系模型
。
物理设计
确定数据库的存储结 构、索引等物理属性
数据库——基本概念
数据库——基本概念⼀、概述（了解） 数据库（Database，简称DB） 数据库技术是计算机应⽤领域中⾮常重要的技术，它产⽣于20世纪，60年代末，是数据管理的最新技术，也是软件技术的⼀个重要分⽀。
简单的说，数据库就是⼀个存放数据的仓库，这个仓库是按照⼀定的数据结构（数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系）来组织、存储的，我们可以通过数据库提供的多种⽅法来管理数据库⾥的数据。
更简单的形象理解，数据库和我们⽣活中存放杂物的仓库性质⼀样，区别只是存放的东西不同。
数据库表（table） 数据表是关系数据库中⼀个⾮常重要的对象，是其他对象的基础，也是⼀系列⼆维数组的集合，⽤来存储、操作数据的逻辑结构。
根据信息的分类性情。
⼀个数据库中可能包含若⼲个数据表，每张表是由⾏和列组成，记录⼀条数据，数据表就增加⼀⾏，每⼀列是由字段名和字段数据集合组成，列被称之为字段。
每⼀列还有⾃⼰的多个属性，例如是否允许为空、默认值、长度、类型、存储编码、注释等。
例如： 数据（data） 存储在表中的信息就叫做数据。
数据库系统有3个主要的组成部分 1.数据库（Database System）：⽤于存储数据的地⽅ 2.数据库管理系统（Database Management System，DBMS）:⽤户管理数据库的软件。
3.数据库应⽤程序（Database Application）：为了提⾼数据库系统的处理能⼒所使⽤的管理数据库的软件补充。
数据库的发展史(五个阶段) 1.⽂件系统 数据库系统的萌芽阶段,通过⽂件来存取数据.⽂件系统是数据库系统的萌芽阶段，出现在上世纪五六⼗年代，可以提供简单的数据存取功能，但⽆法提供完整、统⼀的数据管理功能，例如复杂查询等。
所以在管理较少、较简单的数据或者只是⽤来存取简单数据，没有复杂操作的情况下， 2.层次型数据库 数据库系统真正开始阶段,数据的存储形式类似树形结构,所以也叫树型数据库. 3.⽹状数据库 数据的存储形式类似⽹状结构.从⼆⼗世纪六⼗年代开始，第⼀代数据库系统（层次模型数据库系统、⽹状模型数据库系统）相继问世，它们为统⼀管理和共享数据提供了有⼒的⽀撑在这个阶段，⽹状模型数据库由于它的复杂、专⽤性，没有被⼴泛使⽤。
第二章 数据库的概念结构设计
第二章数据库的概念结构设计将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构（即概念模型）的过程就是概念结构设计。
它是整个数据库设计的关键步骤。
本章主要介绍以下内容：•数据模型。
•概念模型。
•概念结构设计的方法与步骤。
第一节数据模型一、数据数据是数据库中存储的基本对象，也是数据模型的基本元素。
1．数据在数据库中描述事物的符号记录称为数据，是存储的基本对象。
计算机是人们解决问题的辅助工具，而解决问题的前提是对问题存在条件及环境参数的正确描述，在现实世界中人们可以直接用自然语言来描述世界，为了把这些描述传达给计算机，就要将其抽象为机器世界所能识别的形式。
例如，我们在现实世界中用以下语言来描述一块主板：编号为0001的产品为“技嘉主板”，其型号为GA-8IPE1000-G，前端总线800MHz。
如果将其转换为机器世界中数据的一种形式则为：0001，技嘉主板，GA-8IPE1000-G，800MHz。
因此从现实世界中的数据到机器世界中的符号记录形式的数据，还需要一定的转换工作。
2．数据描述在数据库设计的不同阶段都需要对数据进行不同程度的描述。
在从现实世界到计算机世界的转换过程中，经历了概念层描述、逻辑层描述及存储介质层描述三个阶段。
在数据库的概念设计中，数据描述体现为“实体”、“实体集”、“属性”等形式，用来描述数据库的概念层次；在数据库的逻辑设计中，数据描述体现为“字段”、“记录”、“文件”、“关键码”等形式，用来描述数据库的逻辑层次；在数据库的具体物理实现中，数据描述体现为“位”、“字节”、“字”、“块”、“桶”、“卷”等形式，用来描述数据库的物理存储介质层次。
二、数据模型模型是对现实世界中的事物、对象、过程等客观系统中感兴趣的内容的模拟和抽象表达。
如一座大楼模型、一架飞机模型就是对实际大楼、飞机的模拟和抽象表达，人们从模型可以联想到现实生活中的事物。
数据模型也是一种模型，它是对现实世界数据特征的抽象。
数据模型一般应满足三个要求：一是能比较真实地模拟现实世界；二是容易被人们理解；三是便于在计算机上实现。
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三、数据库的概念与用途
? 数据库的概念
什么是数据库呢?当人们从不同的角度来描述这一概念时就有不同的定义(因此是描述性的)。
例如，称数据库是一个“记录保存系统”(该定义强调了数据库是若干记录的集合)。
又如称数据库是“人们为解决特定的任务，以一定的组织方式存储在一起的相关的数据的集合”(该定义侧重于数据的组织)。
更有甚者称数据库是“一个数据仓库”。
因此，这种讲法尽管形象，但并不严谨。
严格地讲，数据库是“按照数据结构来组织、存储和治理数据的仓库”。
在经济治理的日常工作中，常常需要把某些相关的数据放进如此“仓库”，并依照治理的需要进行相应的处理。
例如，企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的差不多情况(职工号、姓名、年龄、性不、籍贯、工资、简历等)存放在表20.6.3中，这张表就能够看成是一个数
据库。
有了那个“数据仓库”我们就能够依照需要随时查询某职工的差不多情况，也能够查询工资在某个范围内的职工人数等等。
这些工作假如都能在计算机上自动进行，那我们的人事治理就能够达到极高的水平。
此外，在财务治理、仓库治理、生产治理中也需要建立众多的这种“数据库”，使其能够利用计算机实现财务、仓库、生产的自动化治理。
J.Martin给数据库下了一个比较完整的定义：数据库是存
储在一起的相关数据的集合，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用
它的程序；对数据库插入新数据，修改和检索原有数据均能按
一种公用的和可操纵的方式进行。
当某个系统中存在结构上完
全分开的若干个数据库时，则该系统包含一个“数据库集合”。
? 数据库的优点
使用数据库能够带来许多好处：如减少了数据的冗余度，从而大大地节约了数据的存储空间；实现数据资源的充分共享等等。
此外，数据库技术还为用户提供了特不简便的使用手段使用户易于编写有关数据库应用程序。
特不是近年来推出的微型计算机关系数据库治理系统dBASELL，操作直观，使用灵活，编程方便，环境适应广泛(一般的十六位机，如IBM/PC/XT，国产长城0520等均可运行种软件)，数据处理能力极强。
数据库在我国正得到愈来愈广泛的应用，必将成为经济治理的有力工具。
数据库是通过数据库治理系统(DBMS-DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM)软件来实现数据的存储、治理与使用的dBASELL确实是一种数据库治理系统软件。
? 数据库结构与数据库种类
数据库通常分为层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。
而不同的数据库是按不同的数据结构来联系和组织的。
1.数据结构模型
(1)数据结构
所谓数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系。
假如用D表示数据，用R表示数据对象之间存在的关系集合，则将DS＝(D，R)称为数据结构。
例如，设有一个电话号码簿，它记录了n个人的名字和相应的电话号码。
为了方便地查找某人的电话号码，将人名和号码按字典顺序排列，并在名字的后面跟随着对应的电话号码。
如此，若要查找某人的电话号码(假定他的名字的第一个字母是Y)，那么只须查找以Y开头的那些名字就能够了。
该例中，数据的集合D确实是人名和电话号码，它们之间的联系R确实是按字典顺序的排列，其相应的数据结构确实是DS＝(D，R)，即一个数组。
(2)数据结构种类
数据结构又分为数据的逻辑结构和数据的物理结构。
数据的逻辑结构是从逻辑的角度(即数据间的联系和组织方式)来观看数据，分析数据，与数据的存储位置无关。
数据的物理结构是指数据在计算机中存放的结构，即数据的逻辑结构在计算机中的实现形式，因此物理结构也被称为存储结构。
本节只研究数据的逻辑结构，并将反映和实现数据联系的方法称为数据模型。
目前，比较流行的数据模型有三种，即按图论理论建立的层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。
2.层次、网状和关系数据库系统
(1)层次结构模型
层次结构模型实质上是一种有根结点的定向有序树(在数学中“树”被定义为一个无回的连通图)。
例如图20.6.4是一
个高等学校的组织结构图。
那个组织结构图像一棵树，校部确实是树根(称为根结点)，各系、专业、教师、学生等为枝点(称为结点)，树根与枝点之间的联系称为边，树根与边之比为1:N ，即树根只有一个，树枝有N 个。
这种数据结构模型的一般结构见图20.6.5所示。
图20.6.4 高等学校的组织结构图 图20.6.5 层次结构模
型
图20.6.5中，Ri(i ＝1，2，…6)代表记录(即数据的集合)，其中R1确实是根结点(假如Ri 看成是一个家族，则R1确实是祖先，它是R2、R3、R4的双亲，而R2、R3、R4互为兄弟)，R5
、
R6也是兄弟，且其双亲为R3。
R2、R4、R5、R6又被称为叶结点(即无子女的结点)。
如此，Ri(i＝1，2，…6)就组成了以R1为树根的一棵树，这确实是一个层次数据结构模型。
按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库系统。
IMS(Information Manage-mentSystem)是其典型代表。
(2)网状结构模型?
在图20.6.6中，给出了某医院大夫、病房和病人之间的联系。
即每个大夫负责治疗三个病人，每个病房可住一到四个病人。
假如将大夫看成是一个数据集合，病人和病房分不是另外两个数据集合，那么大夫、病人和病房的比例关系确实是M:N:P(即M个大夫，N个病人，P间病房)。
这种数据结构确实是网状数据结构，它的一般结构模型如图20.6.7所示。
在图中，记录Ri(i＝1，2，8)满足以下条件：
①能够有一个以上的结点无双亲(如R1、R2、R3)。
②至少有一个结点有多于一个以上的双亲。
在“大夫、病
人、病房”例中，“大夫集合有若干个结点(M 个大夫结点)无“双亲”，而“病房”集合有P 个结点(即病房)，并有一个以上的“双亲”(即病人)。
图20.6.6 大夫、病房和病人之间的关系
图20.6.7 网状结构模型
按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。
用数学方法可将网状数据结构转化为层次数据结构。
(3)关系结构模型
关系式数据结构把一些复杂的数据结构归结为简单的二元关系(即二维表格形式)。
例如某单位的职工关系确实是一个二元关系(见表20.6.8)。
那个四行六列的表格的每一列称为一个字段(即属性)，字段名相当于标题栏中的标题(属性名称)；表的每一行是包含了六个属性(工号、姓名、年龄、性不、职务、工资)的一个六元组，即一个人的记录。
那个表格清晰地反映出该单位职工的差不多情况。
表20.6.8 职工差不多情况
通常一个m行、n列的二维表格的结构如表20.6.9所示。
表中每一行表示一个记录值，每一列表示一个属性(即字段或数据项)。
该表一共有m个记录。
每个记录包含n个属性。
作为一个关系的二维表，必须满足以下条件：
(1)表中每一列必须是差不多数据项(即不可再分解)。
(2)表中每一列必须具有相同的数据类型(例如字符型或数值型)。
(3)表中每一列的名字必须是唯一的。
(4)表中不应有内容完全相同的行。
(5)行的顺序与列的顺序不阻碍表格中所表示的信息的含义。
由关系数据结构组成的数据库系统被称为关系数据库系统。
在关系数据库中，对数据的操作几乎全部建立在一个或多个关系表格上，通过对这些关系表格的分类、合并、连接或选。