【数据库系统实用教程】 第一章 数据库系统概述

1.1 基本概念

1. 数据

• 什么是数据：数据是现实世界中客体在计算机中的抽象表示，具体的说，它是一种存储于计算机内的符号串。
  
• 数据的特性：
  (1) 数据表现情势的多样性
  (2) 数据的可构造性：数据分为结构化数据、半结构化数据和非结构化数据。结构化数据有型（type）和值（value）之分。结构化数据的型又包含了数据结构、数据类型、数据模式。
  (3) 数据的挥发性与持久性：挥发性数据存储在内存中，程序结束时灭亡；持久性数据存储在磁盘中。
  (4) 数据的私有性与共享性：为特定应用（程序）服务的数据称为私有（private）数据，而为多个应用（程序）服务的数据则称为共享（share）数据。
  (5) 数据的海量性：少量\(\to\)大量\(\to\)海量
  数据特性的变化：量由小量到大量进而到海量，组织由非结构化到结构化，服务范围由私有到共享，存储周期由挥发到持久。
  
• 数据与软件
  软件由数据和程序两部门组成。
  在过去，软件以程序为中心，数据以私有情势附属于程序。这导致数据分散、缭乱。现在，软件以数据为主体地位，对数据进行统一、集中的管理。
  
  
  
  
• 数据与信息
  数据和信息实际上是对同一事物的不同理解。
  

2.数据库

数据库是数据的集合，它具有统一的结构情势，存放于统一的存贮介质内，并由统一
机构管理，它由多种应用数据集成，并可被应用所共享。
3.数据库管理系统

数据库管理系统是统一管理数据库的一种软件，它负责：

• 数据库中的数据组织。
  
• 数据库中的数据操纵。
  
• 数据库中的数据维护。
  
• 控制及保护数据不受粉碎。
  
• 数据库中的数据互换。
  
• 数据库中的数据服务。
  
• 数据字典
  

数据库主要有如下几个方面的功能：

• 数据模式定义
  
• 数据存取的物理操作
  
• 数据操纵
  
• 数据的完备性、安全性定义与检查
  
• 数据的并发控制与故障规复
  
• 数据互换
  
• 数据的服务
  
• 数据字典
  

为了完成以上八个功能，数据管理系统一般提供相应的数据语言：

• 数据定义语言：负责数据模式的定义与数据的物理存取操作。
  
• 数据操纵语言：负责数据模式的操纵（查询、增删改）。
  
• 数据控制语言：负责数据完备性、安全性的定义与检查。
  

4.数据库管理员

数据库管理员的主要工作：

• 数据库的建立与调解
  
• 数据库维护
  
• 改善系统性能，提高系统服从
  

5.数据库系统

数据库系统有五个部门组成：

• 数据库（数据）
  
• 数据库管理系统（软件）
  
• 数据库管理员（人员）
  
• 系统平台之一——硬件平台（硬件）
  
• 系统平台之一——软件平台（软件）
  

这五个部门构成了一个以数据库为核心的完备的运行实体，称为数据库系统。
硬件平台包罗两类：

• 计算机
  
• 网络
  

软件平台分为三类：

• 操作系统
  
• 数据库系统开发工具
  
• 中间件
  

6.数据库应用系统（DBAS）

数据库应用系统加上应用软件、应用界面以及用户这四个部门组成，包罗：

• 数据库
  
• 数据库管理系统
  
• 数据库管理员
  
• 系统平台之一——硬件平台（硬件）
  
• 系统平台之一——软件平台（软件）
  
• 应用软件
  
• 应用界面
  
• 用户
  

层次结构如图所示：

1.2 数据库系统的发展与当前主流

发展汗青如图所示：

数据库系统发展的几个阶段：

• 文件系统阶段
  
• 层次数据库与网状数据库系统阶段
  
• 关系数据库系统阶段
  
• 新一代数据库系统阶段，主要表现在：对象关系数据库系统、数据堆栈、Web数据库、安全数据库。
  

1.3 数据库系统的特点

1.数据的集成性

• 在数据库系统中接纳统一的数据结构方式。
  
• 在数据库系统中按照多个应用的需要组织全局的统一的数据结构，称为数据模式。
  
• 全局与局部的结构模式。
  

2.数据的高共享性与低冗余性

3.数据独立性

• 物理独立性：数据的物理结构的改变不影响数据库的逻辑结构；
  
• 逻辑独立性：数据库总体逻辑结构的改变，不需要修改应用程序。
  

4.数据统一管理与控制

• 数据查询、增删改；
  
• 数据完备性检查；
  
• 数据的安全性保护；
  
• 并发控制；
  
• 数据库故障规复。
  

1.4 数据库内部结构体系

1.4.1 数据库三级模式

• 概念模式：数据库中数据结构的具体表示和描述，不涉及软件/硬件环境。
  
• 外模式：用户的数据试图，由概念模式推导而出。
  
• 内模式：数据库物理结构与物理存取方法。
  

1.4.2 数据库两级映射

• 从概念模式到内模式的映射
  
• 从外模式到概念模式的映射
  

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