学习数据库（1）——初始数据库

一：数据和信息

数据：描述事物的符号记录，是信息的符号表示

信息：现实世界事物的存在方式或状态的反映，是具有特定意义的数据

二：数据库系统DBS

1. 定义

采用数据库技术、有组织的、动态的存储大量数据，方便多用户访问的计算机系统

2. 组成

（1）数据库DB

是统一管理的、长期存储在计算机内的、有组织的数据集合

（2）硬件

包括存储数据所需的物理设备

（3）软件

操作系统
应用程序
数据库管理系统
数据库管理系统DBMS：科学高效的存储、维护数据

功能：

数据定义：用户通过数据定义语言（DDL）描述数据库的结构，将各种定义存储在数据字典中
数据的组织、存储、管理：确定数据组织和存储的文件结构
数据库的建立和维护
数据库操作：用户通过数据操纵语言（DML）操作数据
宿主型：将DML语句嵌入语言使用
自含型：单独使用DML语句
数据库运行管理
网络通信功能、数据转换功能等
特点：

数据结构化且统一管理
数据独立：应用程序只需要关注数据的逻辑结构，无需关注物理存储。缩短应用开发时间
具有数据控制功能
数据库的安全性
数据的完整性
并发控制
故障恢复
分类：

网状数据库
层次数据库
关系数据库：建立在关系模型基础的数据库，实体和实体间的联系用关系表示
Oracle、DB2、SQL-Server、ACCESS
MySQL、PostgreSQL
面向对象数据库系统：建立在对象模型基础的数据库
对象关系数据库系统：建立在对象关系模型基础的数据库，数据类型包含了对象
面向应用数据库系统
（4）人员

系统分析员：负责需求分析和规范说明，对数据库系统进行概要设计
数据库设计人员：负责确定数据，设计数据库的模式
应用程序员：负责编写应用程序
用户：利用应用系统的接口访问数据库
数据库管理员DBA：对数据库系统进行集中控制的特殊用户
拥有数据库管理的最高权限（定义模式、存储结构、存取方法）
控制所有用户访问数据库的权限（授权）
协调数据库系统的活动（维护）
3. 体系结构

（1）从用户的角度

集中式数据库系统：数据和数据的管理都集中在一台计算机上
客户端服务器结构：客户端的请求送到服务器上执行
前端（客户端）：数据表示
后端（服务端）：数据库服务
并行数据库系统：多个物理上连在一起的CPU
共享内存式多处理器：CPU共享一个内存和一个磁盘接口
无共享式并行体系结构：每个CPU有自己的内存和磁盘
分布式数据库：多个地理上分开的CPU
逻辑上集中：把单位的数据模式按数据来源和用途分布在多个结点上
逻辑上分开：每个结点包含自己的数据模式和其他结点的共享数据模式
（2）从系统的角度

三级模式与两级映像

三级模式：数据库的总体设计

模式（概念模式）：描述数据库中所有数据的逻辑结构和特征，由若干个概念记录类型组成。
实例：概念模式的一个具体值，是动态变化的
外模式（用户模式/子模式）：描述用户使用的数据，由若干个外部记录类型组成。用户通过外部记录操作数据
内模式（存储模式）：描述数据的物理结构和存储方式，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式
两级映像：模式间的转换

模式-内模式映像：模式和内模式的转换
外模式-模式映像：外模式和模式的转换
作用：保证数据的独立性

通过对模式的分层，保证了数据的物理独立性和逻辑独立性，修改一层的结构不会影响更高层的结构

物理数据独立性：修改物理结构，只需修改模式-内模式映像，而不需改变逻辑结构
易于实现，应用程序独立于物理结构
逻辑数据独立性：修改逻辑结构，只需修改模式-外模式映像，而不影响应用程序
难以实现，应用程序依赖于逻辑结构
三：数据库的设计

需求分析
概念数据库设计（信息）：描述数据
逻辑数据库设计（逻辑+物理）：把概念设计转换为某个DBMS支持的数据模型，同时对应的DBMS自动映射物理结构
结构优化
物理数据库设计：索引、集群、调优
创建数据库
安全设计：为用户配置权限
四：数据库的语言

1. SQL的组成

（1）数据定义语言DDL

指定一个数据库模式（也就是创建表）作为一组关系模式的定义,。并指定数据的存储结构，访问方法，一致性约束。

创建、删除、修改表
创建、删除索引
创建、删除视图
创建、删除触发器
DDL语句经过编译，得到一组存储在数据字典的表

数据库模式
数据存储结构
访问方法
约束
统计信息
授权
（2）数据操作语言DML

从数据库中检索数据并对数据进行修改

查询
插入
更新
删除
分类

过程化：用户指定需要的数据以及获取方法
声明化：用户只需指定需要的数据
（3）数据控制语言DCL

赋予权限
收回权限
2. SQL的使用方式

直接在交互环境使用
编程语言通过ODBC、JDBC等开发式数据库连接使用
编程语言中使用嵌入式SQL
五：数据库的数据类型

char（n）：固定长度字符串
varchar（n）：可变长度字符串
int：整数类型
smallint：小整数类型
numeric（p，d）：定点数，有p位数字，d位小数
real，double precision：双精度浮点数
float（n）n精度浮点数
null：空值
date：日期
time：时间
timestamp：时间戳
六：数据库的体系结构

1. 文件（磁盘存储）

数据文件
索引文件
日志文件
统计数据文件
数据字典
2. 存储管理器（DBMS）

在底层数据存储于应用程序之间提供接口，对数据进行高效的存储、检索、更新。

事务管理器
文件管理器
缓存管理器
授权和完整性管理器
3. 查询管理器（DBMS）

接收数据库语言的输入
解析
优化（预估操作的开销也就是统计信息）
执行
输出结果