1数据库系统基本概念及特点
第1章数据库基础
网状模型（Network Model） 关系模型（Relationship Model）
层次模型和网状模型统称为非关系模型，它是按照图论中
图的观点来研究和表示的数据模型。
Visual basic与SQL Server 2005 清华大学出版社
逻辑模型
层次模型，若用图来表示,层次模型是一棵倒立的树。
是兄弟结点，R2、R4和R5
是叶结点。
Visual basic与SQL Server 2005 清华大学出版社
逻辑模型
网状模型，若用图来表示， 网状模型是一个网络模型。
在数据库中，将满足下列两个条件的数据模型称为网状模型： （1）允许有一个以上的结点双亲结点。 （2）一个结点可以有一个或多个双亲结点。 在网状模型中，由于子结点与双亲结点的联系不是唯一的。因此，网络中的每个联 系都要命名以示区别，并指出与该联系有关的双亲结点和子结点。 右图给出了一个抽象的网状模型。 在图中，R1和 R4之间有两种联系， 分别命名为L1 、L2；R1、R2无双 亲结点，而R3、R5有两个双亲结点。
另一类模型是逻辑模型和物理模型，
逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模 型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。
物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方
式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。
Visual basic与SQL Server 2005 清华大学出版社
更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。所以 深受用户的喜爱。
Visual basic与SQL Server 2005 清华大学出版社
1.4 关系数据模型
基本概念
（1）关系：一个关系就是一张二维表，通常将一个没有重复行、重复列的二维表看成
计算机科学与技术——数据库系统原理
第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。
例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）数据定义功能：提供数据定义语言（DDL）定义数据库中的数据对象例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML）操纵数据实现对数据库的基本操作例如：查询、插入、删除和修改（3）数据库的运行管理：保证数据的安全性（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．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6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图2.外模式：也称为子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．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、物或抽象的概念，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．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F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．联系（Relationship）：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内部的联系和实体之间的联系实体型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。
数据库系统概述
⑴数据项 数据项(Item)就是标记实体属性的命名单位，也称为元素或
字段。它是可以命名的最小信息单位。数据项的取值范围称 为域。
⑵记录 若干相关联的数据项的集合构成记录(Record)。记录是应
(2) 属性(Attributes)：实体的某一特性称为属性。
◦ 如学生实体有学号、姓名、年龄、性别、系等方面的属性。 ◦ 属性有"型"和“值”之分，"型"即为属性名，如姓名、年龄、性别是属性
的型；“值”即为属性的具体内容，如（990001,张立，20，男，计算 机）这些属性值的集合表示了一个学生实体。
d.数据恢复（recovery）：当数据库被破坏或数 据不可靠时，系统有能力将数据库从错误状态恢 复到最近某一时刻的正确状态。
1.2.1 信息的三个世界 1.2.2 概念模型 1.2.3 逻辑模型
将客观存在的事物以数据的形式存储到计算机中: ◦ 首先将现实世界的事物及联系抽象成信息世界的信息模型， ◦ 然后再抽象成计算机世界的数据模型。
现实世界
认识抽象
信息世界
计算机世界
▪图1-5 数据处理的抽象和转换过程
20
1. 现实世界
现实世界就是客观存在的事物及其相互联系。 事物之间的联系是由事物本身的性质决定的。现实世界中
的事物之间既有“共性”，又具有“个性”。 例如，学校的教学管理中涉及学生管理、教师管理及课程
管理等。 制作学生选修课程情况表，内容包括学号、姓名、课程名、
3.数据库系统阶段（60年代末开始）
➢ 数据量急剧增加；
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）
数据库系统概述总结
第一章、数据库系统概述(笔记）一、数据库基本概述1数据的概念数据是用来描述事物符号的记录，是指使用物理符号记录下来的，可以鉴别的信息。
2. 数据类型(1) 文本数据:数字/字母/特殊符号/汉字(2) 多媒体数据:视频/音频/图像3. 信息概念(1) 信息是对数据进行加工后获取到的内容，信息是有价值的，数据是杂乱无章的。
4. 数据库概念(1) 数据库的存储的数据的特点：永久存储、有组织的、可共享的。
5. 数据库管理系统概念(1) 专门用来建立和管理数据的一套软件，介于系统软件和应用软件之间的。
(2) 数据管理系统的功能:①数据操纵(DML)：对数据的增删改查②数据定义语言(DDL)：使用数据定义语言用来创建表格、索引，还可修改、删除数据对象。
③数据的运行管理功能:在数据库运行的过程中确保数据库的安全性、完整性和并发控制以及故障恢复。
④数据库的创建和维护功能：创建数据库、管理数据库的存储空间、备份和恢复、监控数据库的性能。
⑤数据的组织、存储和管理：⑥其它功能：6. 数据库系统的概念(DBS)(1) 计算机中引入数据库技术之后的系统，它的范围很大，包括：数据库、数据库管理员、数据库系统、用户、应用程序。
(2)二、数据库技术的发展数据库技术的发展分为三个阶段：1. 人工管理阶段：(1) 数据不保存(2) 应用程序管理数据(3) 面向应用、没有独立性和共享性2. 文件系统阶段(1) 实现了数据逻辑结构和物理结构的分离，实现了数据的物理独立性。
(2) 实现了数据可长期保存。
(3) 数据面向的特定的用户。
(4) 实现了文件级别的数据共享。
3. 数据库系统阶段开始出现了数据库管理系统，由于在文件系统阶段没有实现对数据统一的控制和管理，所以数据冗余度大，共享性差、独立性差。
(1) 数据集成：数据集成是对数据库管理的主要目的，降低数据的冗余度，提高数据的共享性。
(2) 数据共享好(3) 数据冗余度底(4) 数据的一致性(5) 数据独立性：包含物理独立性和逻辑独立性。
数据库系统原理习题解答
习题１——数据库系统基本概念１.１名词解释DB——DB是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。
DB能为各种用户共享，具有较小冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。
DBMS——是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
DBS——是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，即它是采用数据库技术的计算机系统。
联系——是实体间的相互关系。
联系的元数——与一个联系有关的实体集个数。
１：１联系——如果实体集E1中每个实体至多和实体集E2中一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1和E2的联系称为“一对一联系”，记为“１：１”。
１：N联系——如果实体集E1中的每个实体可以与实体集E2中的任意个（０个或多个）实体有联系，而E2中的每个实体至多和E1中的一个实体有联系，那么称E1对E2的联系是一对多联系，记作：“１：N ”。
M：N联系——如果实体集E１中的每个实体可以与实体集E2中的任意个（０个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1和E2的联系是“多对多联系”，记作“M：N”。
数据模型——在数据库技术中，我们用数据模型的概念描述数据库的结构和语义，对现实世界的数据进行抽象。
根据数据抽象级别定义了四种模型：概念数据模型、逻辑数据模型、外部数据模型和内部数据模型。
概念模型——表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型。
逻辑模型——表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型。
主要有层次、网状、关系模型等三种。
外部模型——表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型。
内部模型——表达DB物理结构的模型。
层次模型——用树型（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
网状模型——用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
关系模型——是由若干个关系模式组成的集合。
数据库系统概论总结(一)
数据模型(续)（p12）
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 也称信息模型， 对数据和信息建模。 对数据和信息建模。 它是按计算机系统的观点对数据建模。 (2) 结构模型 它是按计算机系统的观点对数据建模 概念模型最终要转换成结构模型。
实体型间联系 ---三种类型
1.两个实体型 两个实体型 2.三个实体型 三个实体型 3.一个实体型 一个实体型 一对一联系（ 一对一联系（1:1） ） 一对多联系（ 一对多联系（1:n） ） 多对多联系（ 多对多联系（m:n） ）
关系模型的基本概念
关系（Relation）
一个关系对应通常说的一张表。
数据管理的发展阶段
人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
数据独立性分两种
物理独立性—用户的应用程序与磁盘上 存储数据的相互独立。指数据的物理存 储改变了，应用程序不用改变。 逻辑独立性—用户的应用程序与数据库 的逻辑结构的相互独立，逻辑结构发生 改变，应用程序不用改变。
数据模型
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表 抽象、 抽象 示和处理现实世界中的数据和信息。通俗地 示和处理 讲数据模型就是现实世界的模拟—“抽象” 数据模型应满足三方面要求
(2) 属性（Attribute）
实体所具有的某一特性称为属性。 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。 属性来刻画。
(3) 码（Key）--任何一个实体都应有一个或多个码
唯一标识实体的属性集称为码。 唯一标识实体的属性集称为码。
信息世界中的基本概念(续)
计算机二级——数据库设计(选)
1.数据库系统的基本概念1.数据库（ DB）、数据库系统（ DBS）和数据库管理系统（ DBMS）之间的关系是A）DBS 就是 DB，也就是 DBMSB）DBS包括 DB 和 DBMSC）DB 包括 DBS和 DBMSD）DBMS 包括 DB 和 DBSB【解析】数据库（ DB）是存放数据的仓库；数据库管理系统（DBMS）是用来管理数据及数据库的系统；数据库系统（D BS）是由数据库、数据库管理系统、数据库管理员、硬件等在一起的总称。
因此 DBS包括 DB 和 DBMS。
2.数据库系统中，存储在计算机内有结构的数据集合称为A）数据库B）数据模型C）数据库管理系统D）数据结构A【解析】数据库是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
3.下列叙述中正确的是A）数据库的数据项之间无联系B）数据库中任意两个表之间一定不存在联系C）数据库的数据项之间存在联系D）数据库的数据项之间以及两个表之间都不存在联系 C【解析】数据库的数据项之间以及表之间都存在联系。
4.能够减少相同数据重复存储的是A）记录B）字段C）文件D）数据库D【解析】数据库表的一行称为一个记录，一列称一个字段。
文件管理阶段不能保证相同数据重复存储。
在数据库系统阶段使用数据库管理数据，可大大减少相同数据重复存储。
5.数据库管理系统是A）一种操作系统在B）操作系统的一部分C）一种编译程序D）操作系统支持下的系统软件D【解析】数据库管理系统是数据库系统的核心，它位于用户和操作系统之间，从软件分类的角度来说，属于系统软件。
6.数据库管理系统的基本功能不包括A）数据库定义B）数据库和网络中其他系统的通信C）数据库的建立和维护D）数据库访问B【解析】数据库管理系统的功能包括数据模式定义、数据存取的物理构建、数据操纵、数据完整性安全性的定义与检查、数据库的并发控制与故障恢复、数据的服务。
7.数据库系统中完成查询操作使用的语言是A）数据操纵语言B）数据定义语言C）数据控制语言D）数据并发语言A【解析】数据库管理系统提供了相应的数据语言：数据定义语言（ DDL）：该语言负责数据的模式定义与数据的物理存取构建。