数据库系统概论笔记

1.绪论

应用数据库技术来存储和处理信息资源。用户可以直接访问并使用数据库：网上购物，机票，银行转账存款取款，检索和管理账户。

1.1数据库系统概述

1.数据库的4个基本概念

数据    数据库         数据库管理系统      数据库系统

1.数据（数据库中存储的基本对象）

数字是最简单的一种数据，属于传统和狭义的理解。

广义的理解认为 数据的种类很多，文本、图形（graph）、图像（image）、音频（audio）、视频（video）、学生的档案记录、货物的运输情况

描述事物的符号记录为数据，数据有多种表现形式，通过数字化后存入计算机。

1.2 数据和关于数据的解释是不可分的。

数据的解释是指对数据含义的说明，数据含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

1.3 一组相关的信息组织在一起，构成一个记录。

记录是计算机中表示和存储数据的一种格式或方法。

2.数据库（database，DB）

顾名思义：存放数据的仓库。仓库是在计算机存储设备上，数据是按照一定的格式存放的。

数据库是长期存储在计算机内，有组织的，可共享的大量数据的集合。

数据库中的数据按一定的数据模型组织，描述和存储，具有较小的冗余度（redundancy）、较高的数据独立性（data independency）和易扩展性（scalability），并可为各种用户共享。

概括三个基本特点：永久存储，有组织和可共享

3.数据库管理系统（database management system，DBMS）

位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。和操作系统一样是计算机的基础软件，大型复杂的软件系统。

主要功能：

1）数据定义功能：

提供数据定义语言(data definition language,DDL),用户对数据库中的数据对象的组成和结构进行定义。

2）数据组织、存储和管理

要分类组织、存储和管理各种数据，包含 数据字典、用户数据、数据的存取路径。

确定以何种文件结构和存取方式在存储级上组织这些数据，如何实现数据之间的联系。

存储和管理的基本目标是 提高存储空间利用率和方便存取，提供多种存取方法（顺序查找、hash查找）来提高存取效率

3）数据操纵功能

数据操纵语言（data manipulation language，DML）用户可以使用它操纵数据，实现对数据库的基本操作，查询、插入、删除和修改

4）数据库的事务管理和运行管理

在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理和控制，以保证事务的正确运行、确保数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。

5）数据库的建立和维护功能

数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，重组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常由一些实用程序或管理工具完成的。

6）其他

数据库管理系统和网络中其他软件系统的通信功能，管理系统之间或与文件系统的数据转换功能，异构数据之间的互访和互操作功能。

4.数据库系统（database system）

由数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

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，它是数据处理的中心问题。

数据处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。

经历了三个阶段：人工管理、文件系统、数据库系统

3.数据库系统的特点

1.数据结构化

数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。

数据库中的数据不再仅仅针对某一应用，而是面向整个组织或企业；不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。

2.数据的共享性高、冗余度低且易扩充

数据共享可以大大减小数据冗余、节约存储空间。数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。

3.数据独立性高

物理独立性和逻辑独立性

4.数据由数据库管理系统统一管理和控制

数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发控制、数据库恢复

总结：数据库是长期存储在计算机内有组大量、共享的数据集合。它可以提供各种用户共享，具有最小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和安全性。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。

1.2数据模型

data model  ，是对现实世界数据特征的抽象。 是用来描述数据、组织数据和对数据进行进行操作的。

是数据库的核心和基础。 首先将具体事物数字化，用数据模型来抽象、表示和处理。

两类：

1.概念模型：按照用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。

实体、属性、码、实体型、实体集、联系、 实体联系方法 e-r方法 也称e-r模型

2.逻辑模型与物理模型

逻辑模型主要包括 层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和对象关系模型等  按照计算机系统的观点对数据进行建模

物理模型是对数据的最底层抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方式，是面向计算机系统的。

首先将现实世界转化为信息世界（概念模型），然后将信息世界转化为机器世界。

数据模型的组成要素

数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成。

1.数据结构描述数据据的组成对象以及对象之间的联系

2.数据操作是指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集包括操作以及有关的操作规则。

3.数据库的完整性约束条件是一组完整性规则。

1.3数据库系统的结构

数据模型中有“型”（type）和“值”（value）的概念。

模式是相对稳定的，而实例是相对变动的。

数据库系统的三级模式结构

1.模式

对数据库逻辑结构和特征的描述（所有用户的公共数据视图）  是型的描述，不涉及具体值，模式是相对稳定的

2.外模式（子模式或用户模式）

数据库用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述

数据库用户的视图，某一应用有关的数据的逻辑表示

3.内模式

数据物理结构和存储方式的描述

数据在数据库内部的表示方式

2.关系数据库

2.1 关系数据结构及形式化定义

2.2关系操作

2.3关系的完整性

2.4关系代数

3.关系数据库标准语言SQL

3.1 sql概述

3.2学生-课程数据库

3.3数据定义

3.4数据查询

select  指定要显示的属性列

from 指定查询对象

where 指定查询条件

group by 对查询结果按指定列的值分组

order by 对查询结果表按指定列值的升序或降序排序

3.5数据更新

3.6空值的处理

3.7视图

4.数据库安全性

数据库一大特点是数据可以共享

数据共享必然带来数据库安全性的问题

所以数据库系统中的共享不能是无条件的共享

4.1概述

安全性是指保护数据以防止不合法使用所造成的数据泄露、更改或破坏。

三大不安全因素：

1.非授权用户对数据库的恶意存取和破坏

2.数据库中重要或敏感信息的数据被泄露

3.安全环境的脆弱性

TCSEC 标准： 安全级别划分： a1.b3.b2.b1.c2.c1.d 

安全级别	定义
A1	验证设计
B3	安全域
B2	结构化保护
B1	标记安全保护
C2	受控的存取保护
C1	自主安全保护
D	最小保护（不符合更高标准的系统）

CC标准

4.2 数据库安全性控制

4.3视图机制

把要保密的数据对无权存取这些数据的用户隐藏起来，对数据提供一定程度的安全保护。

4.4审计

启用一个专用的审计日志（audit log） 将用户对数据库的所有操作记录在上面

审计员利用审计日志

监控数据库中的各种行为 发现非法存取、发现潜在威胁

c2以上安全级别的DBMS必须具有审计功能

4.5 数据加密

4.6 其他安全性保护

5.数据库完整性

5.1实体完整性

5.2参照完整性

5.3用户定义的完整性

5.4完整性约束命名子句

5.6断言

5.7触发器

6.关系数据理论

6.1 问题的提出

6.2 规范化

6.3数据依赖的公理系统

7.数据库设计

e-r模型

10.数据库恢复技术

11.并发控制

1题型分析

选择：

数据库系统由数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

由数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。