第1章数据库绪论 · Zwing's blog

1 数据库系统概述

1.1 数据库的四个基本概念

数据
数据库（DB）
- 长期存储在计算机内、有组织的、大量的、共享的数据集合
数据库管理系统（DBMS）
- 位于用户与数据库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
数据库系统（DBS）
- 构成：数据库、数据库管理系统、数据库管理员、数据库用户、系统软/硬件平台、应用系统与应用开发工具
- 存储、管理、处理和维护数据的系统

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title: 数据库系统的构成
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graph TD
    %% 用户层
    User1[用户] --> AppSystem{{应用系统}}
    User2[用户] --> AppSystem
    User3[用户] --> AppSystem

    %% 核心系统层
    AppSystem --> DevTools{{应用开发工具}}
    DevTools --> DBMS{{数据库管理系统}}
    DBMS --> OS{{操作系统}}
    OS --> DB[(数据库)]

    %% 管理员
    DBA[数据库管理员] --> DBMS
    DBA --> DB

    %% 设置统一的白底黑边样式以贴合原图
    classDef default fill:#ffffff,stroke:#000000,stroke-width:1.5px,color:#000000;

数据库在计算机系统中的位置：基础软件平台（硬件直接之上，和操作系统同级）

数据库用户包括：数据库管理员、应用开发人员、最终用户

1.2 数据管理技术的产生和发展

数据管理是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题
数据处理则是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一些列活动的总和

发展历史略

1.3 数据库系统（DBNS）的特点

数据结构化
高共享性、低冗余、易扩充
数据独立性高
统一管理与控制

[!summary] 数据库概念小结 ❑ 数据库是长期存储在计算机内、有组织的、大量的、共享的数据集合 ❑ 可以供各种用户共享，具有最小数据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、运用和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

2 数据模型

概念模型：按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计
逻辑模型：按计算机的观点对数据建模，用于 DBMS 实现
物理模型：是对数据最底层的抽象

概念 \(\rightarrow\) 逻辑 \(\rightarrow\) 物理

数据模型的组成要素（三要素）：

数据结构（数据模式）、数据操作、数据约束

3 数据库系统的结构

三级模式结构，是数据库系统内部的系统结构

graph TD
    %% 定义应用层节点
    AppA[应用 A]
    AppB[应用 B]
    AppC[应用 C]
    AppD[应用 D]
    AppE[应用 E]

    %% 定义外模式节点
    Ext1[外模式 1]
    Ext2[外模式 2]
    Ext3[外模式 3]

    %% 定义模式、内模式与数据库节点
    Schema[模式]
    IntSchema[内模式]
    DB[(数据库)]

    %% 应用与外模式的映射关系
    AppA <--> Ext1
    AppB <--> Ext1
    AppC <--> Ext2
    AppD <--> Ext3
    AppE <--> Ext3

    %% 外模式与模式的映射关系（附带右侧文字说明）
    Ext1 <--> Schema
    Ext2 <--> Schema
    Ext3 <-->|外模式/模式映象| Schema

    %% 模式与内模式的映射关系（附带右侧文字说明）
    Schema <-->|内模式/模式映象| IntSchema

    %% 内模式与数据库的关系
    IntSchema <--> DB

    %% 设置统一的白底黑边样式以贴合原图
    classDef default fill:#ffffff,stroke:#000000,stroke-width:1.5px,color:#000000;

模式（也称 ‘逻辑模式’）
- 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
- 一个数据库只有一个模式
外模式（也称 ‘子模式’ 或 ‘用户模式’）
- 是对数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述
- 属于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
- 模式与外模式的关系：一对多；外模式与应用的关系：一对多
- 每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据
内模式（也称 ‘存储模式’ 或 ‘物理模式’）
- 是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方式
- 一个数据库只有一个内模式

外模式/模式映像：保证数据的逻辑独立性
模式/内模式映像：保证数据的物理独立性

外模式可以理解为视图（根据用户处理的要求、安全性的考虑）