第一章：数据库系统概述

数据库系统概述

• 目前使用最广泛的数据库是关系型数据库

数据库系统结构

• 采用三级模式结构，并提供两级影响功能

三级模式结构

• 数据库系统内部的体系结构通常采用三级模式结构，即由子模式、模式和内模式组成。

1. 模式

• 模式（也称概念模式或逻辑模式）是数据库中全体数据的逻辑结构特征的描述，是所有用户的公用数据库结构。
• 特点：
  • 一个数据库只有一个模式。
  • 模式与具体应用程序无关，它只是装配数据的一个框架。
  • 模式用语言描述和定义，需定义数据的逻辑结构、数据有关的安全性等。

2. 外模式

• 外模式(也称子模式或用户模式)是数据库用户所见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是用户所用的数据库结构。外模式是模式的子集，它主要描述用户试图各记录的组成、相互联系、数据项的特征等。
• 特点：
  • 一个数据库可以有多个外模式；每个用户至少使用一个外模式。
  • 同一个用户可使用不同的外模式，而每个外模式可为多个不同的用户所用。
  • 模式是对全体用户数据及其关系的综合与抽象，外模式是根据所需对模式的抽取。

3. 内模式

• 内模式（也称存储模式）是数据物理结构和存储方法的描述。它是整个数据库的最低层结构的表示。
• 内模式定义的是存储记录的类型，存储域的表示，存储记录的物理顺序、索引和存取路径等数据的存储组织。
• 特点：
  • 一个数据库只有一个内模式。内模式对用户透明。
  • 一个数据库由多种文件组成，如用户数据文件、索引文件及系统文件等。
  • 内模式设计直接影响数据库的性能。

数据独立性与二级映像功能

• 定义：数据独立性是指数据与程序间的互不依赖性。一般分为物理独立性与逻辑独立性。
• 物理独立性是指数据库物理结构的改变不影响逻辑结构及应用程序。即数据的存储结构的改变，如存储设备的更换、存储数据的位移、存取方式的改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不会引起应用程序的变化，这就是数据的物理独立性。
• 逻辑独立性是指数据库逻辑结构的改变不影响应用程序。即数据库总体逻辑结构的改变，如修改数据结构定义、增加新的数据类型、改变数据间联系等，不需要相应修改应用程序，这就是数据的逻辑独立性。
• 为实现数据独立性，数据库系统在三级模式之间提供了两级映像：外模式／概念模式映像和概念模式／内模式映像。
• 子模式/模式映像
  • 子模式／模式映像是指由模式生成子模式的规则。它定义了各个子模式和模式之间的对应关系。
• 模式/内模式映像：
  • 模式／内模式映像是说明模式在物理设备中的存储结构。它定义了模式和内模式之间的对应关系。
• 特性
  • 模式/内模式映像是唯一的。
  • 子模式／模式映像不唯一。
• 三级模式结构和它们之间的两层映像，保证了数据库系统的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。
• 有效地实现三级模式之间的转换是DBMS职能。
• 注意模式与数据库概念的区别：
  • 模式是数据结构的定义和描述，只是建立一个数据库的框架，它本身不涉及具体的数据；
  • 数据库是按照模式的框架装入数据而建成的，它是模式的一个“实例”。数据库中的数据是经常变化的，而模式一般是不变或很少变化的。
• 数据库系统的三级模式结构与两层映像的优点：
  • 保证数据的独立性。
  • 方便用户使用，简化用户接口
  • 保证数据库安全性的一个有力措施。
  • 有利于数据的共享性。
  • 有利于从宏观上通俗地理解数据库系统的内部结构。

题目总结

• 在数据库管理技术发展的三个阶段中，数据共享最好的是数据库系统阶段。
• 数据库中的数据可能会有冗余。冗余是指在数据库中存储了多余的信息，这些信息可以从其他数据推导出来。冗余有时可以提高查询效率，但也可能导致数据不一致性。
• 数据安全性是指保护数据不被未经授权的访问、使用、披露、破坏、更改或销毁。它包括一系列技术和管理措施，旨在确保数据的机密性、完整性和可用性。
• 数据独立性是指数据的逻辑结构和物理结构相互独立。
• DBMS –> 数据库管理系统
• DBS –> 数据库系统
• 数据库管理系统是在操作系统支持下的系统软件
• 数据库系统包括数据库和数据库管理系统
• 数据库管理系统具有数据定义功能
• 数据库系统通常由以下几个组成部分构成：
  • 数据库管理系统
  • 数据库
  • 数据库存储设备
  • 数据模型
  • 数据库引擎
  • 数据库语言
  • 客户端应用程序
  • 数据库存储设备
• 数据库的完整性是指数据库中数据的准确性、一致性和有效性，以及满足预定义规则和约束条件的程度。保持数据的完整性对于数据库的可靠性和有效性至关重要。
• 在数据库系统的三级模式结构中，面向某几个或几个用户的数据视图是外模式。