数据库系统与数据模型简介
数据库简介介绍
数据库的作用
数据库在企业和组织中扮演着至关重要的角色，它用于存储、检索、定义和管理 大量数据，以便多个用户可以同时访问和操作这些数据。
数据库还提供了数据安全性，确保数据的完整性和保密性，防止未经授权的访问 和恶意攻击。
数据库简介介绍
$number {01} 汇报人：文小库
2023-11-28
目录
• 数据库基本概念 • 数据库系统 • 数据库管理系统 • 数据库技术发展历程 • 数据库系统的未来发展 • 总结与展望
01
数据库基本概念
数据库的定义
数据库（Database）是一个长期存 储在计算机内的、有组织的、可共享 的数据集合。它是一种以有序的方式 存储和组织大量数据的文件集合体。
分布式数据库
将数据存储在多个节点上，具有高可用性、可扩展性和容错 性，适用于大规模数据处理和实时数据访问。
数据库系统的应用场景
企业管理
企业使用数据库系统来管理各种业务数据，如人力资源、财务管理、供应链管理等。
电子商务
电子商务网站使用数据库系统来存储和检索用户信息、商品信息、订单数据等。
社交媒体
社交媒体平台使用数据库系统来存储用户信息、发布内容、互动评论等数据。
面向对象数据库
02 引入面向对象技术，支持复杂对象和对象关系，具有
更好的扩展性。
分布式数据库
03
支持分布式存储和查询，提高了数据处理能力和可靠
性。
第三代数据库系统
01
数据仓库
基于关系数据库技术，支持多维 数据分析和查询，为企业决策提 供支持。
数据模型与数据库之间的关系
数据模型与数据库之间的关系数据模型是描述数据及其关系的一种抽象模型，而数据库是用于存储和管理数据的软件系统。
数据模型与数据库之间存在密切的关系，数据模型为数据库的设计和实施提供了指导，而数据库则是数据模型的具体实现和应用。
本文将介绍数据模型与数据库之间的关系，包括数据模型的基本概念、数据库的作用及其与数据模型的联系。
一、数据模型的基本概念数据模型是对现实世界中某个特定领域的数据和数据之间关系的抽象描述，它定义了数据的结构、操作和约束。
常见的数据模型包括层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
1. 层次模型：层次模型是最早的数据模型之一，它通过树形结构描述数据之间的层次关系。
每个节点代表一个记录，节点之间通过父子关系相连。
然而，层次模型存在层次深度限制和数据冗余的问题，限制了其在实际应用中的使用。
2. 网状模型：网状模型是对层次模型的改进，它允许多个节点之间存在多对多的关系。
节点之间通过指针相连，形成复杂的网状结构。
然而，网状模型的复杂性和数据冗余问题使得其难以维护和扩展。
3. 关系模型：关系模型是当前最为广泛使用的数据模型，它基于集合论和谓词逻辑，将数据组织为二维表格的形式。
关系模型使用关系代数和关系演算对数据进行操作和查询，具有结构清晰、灵活性好和数据冗余少的优点，因此在实际应用中得到了广泛应用。
4. 面向对象模型：面向对象模型是基于面向对象编程思想的数据模型，它将数据和操作封装为对象，并通过继承、多态等机制描述对象之间的关系。
面向对象模型能够更好地反映现实世界中的问题，适用于复杂的应用场景。
二、数据库的作用数据库是用于存储和管理数据的软件系统，它提供了数据的持久化存储、高效的数据访问和安全的数据管理等功能。
数据库的作用主要体现在以下几个方面：1. 数据持久化存储：数据库将数据存储在磁盘等介质上，确保数据的长期保存和可靠性。
即使系统发生故障或断电，数据也能够恢复。
2. 高效的数据访问：数据库通过索引、查询优化等技术实现了高效的数据访问。
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）
数据库的数据模型与建模
数据库的数据模型与建模数据库是用来存储和管理数据的工具，而数据模型是描述数据间关系的一种方式。
在数据库设计过程中，数据模型起着至关重要的作用。
本文将探讨数据库的数据模型与建模，旨在帮助读者更好地理解和应用数据库。
一、数据模型的概念和分类数据模型是用来描述现实世界中实体、属性和关系的方式。
根据不同的需求和目标，数据模型可以分为以下几种常见类型：1. 层次模型层次模型采用树状结构来组织数据，数据之间通过层次关系连接。
它适用于处理具有明显层次结构的数据，例如组织结构、文件系统等。
2. 网状模型网状模型使用图形结构来表示数据间的关系，数据之间可以有多个连接。
这种模型适用于处理复杂的多对多关系，但难以维护。
3. 关系模型关系模型是目前最常用的数据模型，它使用表格和关系来组织数据。
每个表格代表一个实体，而表格内的行则代表实体的每个实例。
关系模型具有良好的可读性和可维护性，常用的SQL语言也是基于关系模型的。
4. 对象模型对象模型将数据和行为封装到一个对象中，通过对象的属性和方法来描述数据。
对象模型适用于处理复杂的应用场景，例如面向对象的编程语言中使用的数据模型。
二、关系模型的建模过程关系模型是数据库设计中常用的数据模型，下面将介绍关系模型的建模过程。
1. 确定实体首先，需要确定数据库中的实体，即要存储的信息对象。
每个实体对应一个表格，表格中的每一列代表实体的一个属性。
2. 确定属性确定实体后，需要确定每个实体的属性。
属性描述了实体的特征或者特性，每个属性对应表格中的一列。
3. 确定实体间的关系接下来，需要确定实体之间的关系。
关系可以是一对一、一对多或多对多关系。
可以使用外键来表示关系，外键将一个表格与另一个表格关联起来。
4. 规范化规范化是对数据库的设计进行优化，以提高数据的存储效率和减少冗余。
规范化的过程包括将表格拆分为更小的表格，消除重复数据等。
5. 设计表格间的连接最后，需要设计表格间的连接方式。
可以使用主键和外键来连接表格，关系型数据库通过这种方式实现表格之间的关联。
数据仓库的数据模型设计和数据库系统的数据模型设计有什么不同
数据仓库的数据模型设计和数据库系统的数据模型设计
有什么不同
1.目的和应用：
数据仓库的数据模型设计主要用于支持分析和决策支持系统。
它的目标是将来自多个操作性数据库的数据集成在一个统一的存储中，以便于查询和分析。
数据库系统的数据模型设计主要用于支持业务应用系统的操作和事务处理。
2.数据结构：
3.数据粒度：
4.数据复杂性：
5.数据访问模式：
数据仓库的数据模型设计支持复杂的查询操作，如多维分析和数据挖掘等。
因此，数据仓库的数据模型设计通常需要进行优化，以提高查询性能和响应时间。
数据库系统的数据模型设计则更注重事务处理和并发控制等方面的性能优化。
总结起来，数据仓库的数据模型设计和数据库系统的数据模型设计主要在目的、数据结构、数据粒度、数据复杂性和数据访问模式等方面有所不同。
数据仓库的数据模型设计更注重于支持分析和决策支持系统，采用星型或雪花型的数据结构，关注大量和高层次的数据，需要复杂的数据转换和清洗过程，并进行查询性能优化。
数据库系统的数据模型设计更注重于支持业务应用系统的操作和事务处理，采用关系模型的结构，关注细节
和实时的操作数据，不需要涉及复杂的数据处理过程，并进行事务和并发性能的优化。
数据库系统概念 概述及内容总结
数据库系统概念概述及内容总结1. 引言1.1 概述数据库系统是指由数据库、数据库管理系统（DBMS）和应用程序组成的，用于存储和管理大量结构化数据的软件系统。
近年来，随着信息技术的迅猛发展，数据库系统在各个行业中得到了广泛应用。
无论是电子商务、金融、医疗还是制造业等领域，都离不开高效可靠的数据库系统。
本文将围绕数据库系统概念展开讨论，从定义和基本原理、组成部分以及数据模型等方面进行介绍。
同时，还会探讨数据库系统的功能，包括数据管理和存储、数据访问与查询以及数据安全与完整性保护。
此外，文章还将对主要数据库系统类型和应用场景进行分析和比较。
关系型数据库管理系统（RDBMS）、非关系型数据库管理系统（NoSQL DBMS）以及分布式数据库管理系统（DDBMS）都将在这一部分中得到详细阐述。
最后，在结论与总结部分，我们将回顾本文所介绍的关键概念和内容要点，并对数据库系统的发展趋势进行思考。
同时也会展望未来数据库研究的方向，希望能够为读者提供全面而深入的了解和思考。
通过本文的阅读，读者将对数据库系统的基本概念有更清晰的认识，了解数据库系统的功能和特点，并能够掌握不同类型数据库系统的适用场景和优缺点。
同时，本文还将引发读者对未来数据库技术发展方向的思考，为相关研究工作提供指导与启示。
2. 数据库系统概念:数据库系统是指在计算机中存储、管理和组织数据的一种软件系统。
它通过使用数据模型来描述现实世界中的实体和它们之间的关系，并提供了对这些数据进行存储、访问和查询的功能。
2.1 定义和基本原理:数据库系统是由数据、数据库管理系统（DBMS）和用户组成的。
数据是数据库中存储的信息，可以表示各种实体、属性和关系。
数据库管理系统是负责管理数据库的软件，提供了对数据进行增加、删除、修改和查询等操作的接口。
用户可以通过DBMS与数据库进行交互，执行各种操作并获取所需信息。
数据库系统的基本原理包括三个方面：- 数据独立性：数据库系统将物理数据与逻辑数据相分离，使得应用程序可以独立于底层物理存储结构而访问或操作数据。
《数据库系统概述》课件
关系数据库
关系数据库
一种基于关系的数据库，通过表 格的形式来组织数据，每个表格 包含若干行和列，每列代表一个 属性，每行代表一个记录。
关系完整性
关系数据库中的数据完整性是指 数据的正确性和一致性，包括实 体完整性、参照完整性和用户自 定义完整性。
关系代数
一种用于描述关系数据库中数据 操作的数学模型，包括选择、投 影、连接等操作。
事务管理
确保数据完整性的重要手段之一，通过事务来保证 一系列操作要么全部成功执行，要么全部不执行。
并发控制
在多用户并发访问数据库时，通过各种并发 控制技术来保证数据的一致性和完整性。
03
数据库系统设计
数据库设计的基本原则
确保数据完整性
设计时应考虑数据的准确性、一致性和完整 性，避免数据冗余和冲突。
优化查询语句，避免全表扫描，减 少不必要的计算和数据传输。
缓存技术
利用缓存存储常用数据，减少对数 据库的访问次数。
04
数据库系统的备份与恢复
备份策略
制定定期备份和增量备份策略，确保数据安 全。
备份存储
选择可靠的存储介质和设备，确保备份数据 不会丢失。
数据恢复
在数据丢失或损坏时，能够快速恢复数据， 减少业务中断时间。
等。
02
数据库系统基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物以及事物之间的 关系，常见的概念模型有实体-联系模型（E-R模型）。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据结构、数据操作和数据约 束，常见的逻辑模型有层次模型、网状模型和关系模型。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据存储和数据访问方式，常 见的物理模型有B树、B+树等。
数据库基础概述综述
一、数据库基础概述当今社会是一个信息化社会，信息是社会上各行各业的重要资源。
数据是信息的载体，数据库是相互关联的数据集合。
数据库能利用计算机来保存和管理大量复杂的数据，快速而有效地为不同的用户和应用程序提供数据，帮助人们利用和管理数据资源，目前，数据库已经遍布我们生活的各个角落，如，学校的教学管理系统、图书管的图书借阅系统、飞机或火车的网络售票系统、银行的业务系统、超市的售货系统、公司的人事管理系统等等。
因此，了解数据库的相关概念，掌握数据库的基本操作是我们从事信息处理相关专业人员适应信息化的重要基础，数据库相关技术也是我们应该必须掌握的重要信息化处理工具！1.数据库系统概述1.1数据管理技术的产生和发展数据是现实世界中实体或客体在计算机中的符号表示。
数据不仅可以是数字，还可以是文字、图表、图像、声音、视频等。
每个组织都保存了大量的数据。
如，银行有关储蓄存款、贷款业务、信用卡管理、投资理财等方面的数据；医院有关病历、药品、医生、病房、财务等方面的数据；超市有关商品、、销售情况、进货情况、员工等方面的信息。
数据是一个组织的重要资源，有时比其他资源更珍贵。
因此必须对组织的各种数据实现有效管理。
数据管理是指对数据的分类、组织、编码、存储、检索和维护等操作。
数据库的核心任务就是数据管理。
数据库技术并不是最早的数据管理技术。
在计算机诞生的初期，计算机主要用于科学计算，虽然当时同样存在数据管理的问题，但当时的数据管理是以人工方式进行的，后来发展到文件系统，再后来才是数据库。
数据管理发展主要经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
（1）人工管理阶段时期20世纪40年代中--50年代中产生的背景▪应用需求科学计算▪硬件水平无直接存取存储设备▪软件水平没有操作系统▪处理方式批处理特点▪数据的管理者：用户（程序员），数据不保存▪数据面向的对象：某一应用程序▪数据的共享程度：无共享、冗余度极大▪数据的独立性：不独立，完全依赖于程序▪数据的结构化：无结构▪数据控制能力：应用程序自己控制...…...…图1 人工管理阶段应用程序与数据之间的对应关系（2）文件系统阶段时期▪20世纪50年代末--60年代中产生的背景▪应用需求科学计算、管理▪硬件水平磁盘、磁鼓▪软件水平有文件系统▪处理方式联机实时处理、批处理特点▪数据的管理者：文件系统，数据可长期保存▪数据面向的对象：某一应用程序▪数据的共享程度：共享性差、冗余度大▪数据的结构化：记录内有结构,整体无结构（针对某一个应用）▪数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序▪数据控制能力：应用程序自己控制图2文件系统阶段应用程序与数据之间的对应关系（3）数据库系统阶段时期▪20世纪60年代末以来产生的背景▪应用背景大规模管理▪硬件背景大容量磁盘、磁盘阵列▪软件背景有数据库管理系统▪处理方式联机实时处理,分布处理,批处理特点▪数据整体结构化（面向全组织），整体是结构化的，数据之间具有联系▪数据的共享性高，冗余度低，易扩充，避免数据不兼容性和不一致性▪数据独立性高，物理独立性和逻辑独立性好。
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数据库系统与数据模型简介
胡经国
本文作者的话
本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。
以此作为云计算学习笔录，供云计算业外读者进一步学习和研究参考。
希望能够得到大家的指教和喜欢！
下面是正文
一、数据库系统及其组成
1、数据库系统的概念
数据库系统（Database System）是用于组织和存取大量数据的管理系统，方便多用户使用计算机软硬件资源组成的系统。
它与文件系统的重要区别是数据的充分共享、交叉访问以及应用（程序）的高度独立性。
2、数据库系统的组成
数据库系统由计算机系统、数据库、数据库管理系统、应用程序和用户组成。
⑴、计算机系统
计算机系统是指用于数据库管理的计算机硬件资源和基本软件资源。
其中，硬件资源包括CPU、大容量内存（用于存放操作系统、数据库、数据库管理系统、应用程序等）、直接存取的外部存储设备（硬盘）；软件资源包括操作系统、应用程序。
⑵、数据库
什么是数据库？数据库是提供数据的基地。
它能保存数据，并让用户从它那里访问有用的数据。
数据库是数据处理的新技术，也是一项先进的软件工程。
数据库中的业务数据，是以一定的组织方式存储在一起的、相互有关的数据整体。
数据库中保存的数据是相关数据，是一种相对稳定的中间数据。
为了便于管理和处理这些数据，将这些数据存入数据库时，必须具有一定的数据结构和文件组织形式（顺序文件、索引文件）。
“相关数据”、“一定的组织形式”和“共享”是关系型数据库的三个基本要素。
⑶、数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，DBMS）包括面向用户的接口功能和面向系统的维护功能两大方面。
前者为用户存取数据提供必要的手段，包括处理能力。
后者为数据库管理者提供数据库的维护工具，具体包括数据库定义、数据装入、数据库操作、控制、监督、维护、恢复、通信等。
数据库管理系统通常由以下三部分组成：数据库描述语言（DLL）、数据库操作（DML）或查询程序、数据库管理例行程序。
总之，信息的集合是数据库，而数据库管理系统的软件则可用于完成信息的存储和检索。
⑷、应用程序和用户
数据库管理员（DBA）是系统工作人员，负责对整个数据库系统进行维护。
应用程序员是后台专业用户，对数据库进行检索、插入、删除或更新。
非程序员是终端用户，通过联机终端设备，由基本命令组成的询问语言对数据库进行检索、插入、删除或更新等操作。
例如，话务员、管理员、质检员。
二、数据模型
1、数据模型基本概念
数据模型是数据库系统的核心，是对客观事物及其联系的数据的描述，即实体模型的数据化。
数据模型是表示实体与实体之间联系的模型。
2、数据模型类型
当前，流行的数据模型有：关系、层次、网状三种数据模型。
⑴、关系数据模型
关系数据模型是新的DBMS，将数据简单地表示为一个或多个表格的内容。
它是由表格形式体现的，这种“表”在数学上称为关系。
表中的每一行称为记录，每个记录由若干字段组成：一个记录描述一个事物，它的各个字段是该事物各种性质的描述。
在关系数据库中，这些字段称为属性。
⑵、层次数据模型
层次数据模型，也称为树状模型，是一个以记录类型为结点的有根的定向树。
层次数据模型的特点为：有而且仅有一个实体，向上不与任何实体联系，称为根；有若干实体，向下不与任何实体联系，称为叶；其余的实体，向下可以与任何实体联系，但向上只与唯一的一个实体联系（一对多联系），称为中间节点。
根节点在最高层，即第一层。
同一层上的节点之间没有联系。
具有这些特点的数据结构，称为层次结构。
例如大学行政组织结构。
典型例子是IBM的IMS。
链接：IBM的IMS
IMS是IBM最早的事务和层次数据库管理系统。
它非常适合支持高可用性、高性能、高容量、高完整性和低成本的关键性联机操作应用程序和数据。
如今，IMS管理着世界上一些任务关键型数据，并且继续在随需应变领域担任重要角色。
⑶、网状数据模型
网状数据模型，是以记录类型为结点的网状结构。
网络与树的区别主要有以下两点：①、一个子结点可以有两个或多个父结点；②、在两个结点之间，可以有两种或多种关系。
在网状数据模型中，用“系”表示这种关系。
所谓“系”是一个二级树。
它的根结点成为主节点；它的叶称为从节点。
其数据库的直接用户是程序员。
访问存储信息的方法是通过特殊的来自程序设计语言的调用，进行简单的特定查询，通常是不容易的。
2017年3月12日编写于重庆
2019年2月17日修改于重庆。