数据库原理与应用学习笔记（一）

第一章：数据库的系统的概述

信息的特质：

1、信息的三点特征：

          · 信息的传递需要物质载体，信息的获取和传递需要消耗能量。

          · 信息是可以感知的。不同的信息有不同的感知方式（如感觉器官、仪器或者传感器等）。

          · 信息是可以存储、压缩、加工、传递、共享、扩散、再生和增值的。

2、数据：

            数据是信息的符号化表示，为了使用计算机进行信息处理，就需要将信息转化为计算机能够识别的符号，既用0和1两个符号编码来表示各种各样的信息。

3、数据与信息的联系

             数据是信息的载体，信息是数据的内涵。

数据管理技术的发展：

1、人工管理阶段

            · 数据不保存。

            · 程序与数据结合在一起，没有独立性。

            · 编写程序要安排数据物理存储，物理存储改变需要重新重新编程。

            · 数据面向应用，使用相同的数据也需要重新编程。

2、文件系统阶段

            · 数据以文件形式长期保存。能够反复增、删、改、差。存放在外存储器中长期保存。

            · 数据物理结构与逻辑结构有了区别，不需要关心数据物理位置。由系统提供的方法去读写数据

            · 程序与数据之间有一定的独立性。

            · 文件形式多样化。

3、数据库系统阶段

            · 数据结构化。

            · 数据共享。

            · 减少了数据冗余。

            · 有较高的数据独立性

            · 用户接口。

数据库系统的组成与结构：

1、数据库系统的组成

             数据库系统是数据库应用系统的简称。数据库系统是指计算机系统中引入了数据库系统之后组成的系统，是用来组织和存取大量数据的管理系统。数据库系统是由计算机系统、数据库、数据库管理系统、应用程序和用户组成的。

2、计算机系统

            · 硬件

            · 必须的软件

3、数据库

            数据库是指数据库系统中集中存储的一批数据的集合。他是数据库系统的工作对象。为了吧输入、输出或中间数据加以区别，通常吧数据库称为“存储数据”、“工作数据”或“操作数据”。

数据库中的存储数据是“集成的”和“共享的”。

4、数据库管理系统

            DBMS是用于数据存储、维护和管理。它是数据库系统的核心软件。DBMS是在操作系统（OS）的支持下工作的、

5、应用程序

            应用程序介于用户和数据库管理系统之间，是指完成用户操作的程序。

6、用户

            用户是只存储、维护和检索数据库中数据的使用人员。主要有三类用户：终端用户、应用程序员和数据库管理员

            · 终端用户：是指从计算机终端存取数据库的人员，也可以称为联机用户。也可以称为最终用户。

            · 应用程序员：是指负责设计和编制应用程序的人员。

            · 数据库管理员：是指全面负责数据库的“管理、维护和正常使用的”人员。

数据库系统的体系结构：

      1、数据库系统的三级模式结构

            三级模式结构是从逻辑上对数据库的组织从内到外的三个层次进行描述，分别称为内模式、概念模式和外模式。

            · 概念模式：简称模式、概念视图或DBA图，是对数据库的整体逻辑结构和特征的描述，不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，与具体的应用程序和使用的应用开发工具无关，是由多个概念记录型组成，还包括记录间的联系、数据的完整性和其他数据控制方面的要求。

            · 内模式：又称存储模式，具体描述了数据如何组织存储在存储介质上。

            · 外模式：通常是模式的一个子集，故又称外模式子模式。外模式面向用户，它是数据库用户能够看到和使用的局部数据的逻辑结构和特质描述，是与某应用有关的我数据的逻辑表示。

       综上所述，概念模式是内模式的逻辑表示，内模式是概念模式的物理实现，外模式则是概念模式的部分抽取。

      2、3个模式之间的映像

            三级模式中，只有内模式存储数据，概念模式和外模式仅仅是一种逻辑表示数据的方法。但是却可以放心大胆的使用，这是靠DBMS的映像功能实现的。

             数据库管理系统在三级模式之间提供了两层映像：

            · 外模式/概念模式映像：

               概念模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。对一个概念模式可以有多个外模式。而对每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/概念模式映像。

            · 概念模式/内模式映像：

               数据库中只有一个概念模式和内模式。所以它是唯一的。

            正是这两层映像保证了数据库系统中的数据能够有较高的逻辑独立性和物理独立性。

数据库管理系统

1、DBMS的主要功能

       · 数据库定义

       · 数据存取功能

       · 数据库运行管理功能

       · 数据库的建立和维护功能

2、DBMS的组成

      有许多“系统程序”组合的一个集合。一般来说有以下几个部分

       · 语言编译处理程序

       · 系统运行控制程序

       · 系统建立、维护程序

       · 数据词典

练习题：

1、文件系统中文件与数据库系统中的文件有何本质上的不同？

答：文件系统中的文件是面向应用的，一个文件基本上对应一个应用程序，文件之间不存在联系，数据冗余，数据共享性差，数据独立性差；数据库中文件不在面向特定或者多个应用，而是面向整个应用系统，文件之间是联系着的，减少了数据冗余，实现了数据共享，数据独立性高。

2、对数据库的3种不同数据观是如何划分的？

答：概念模式体现了数据库的总体观，称为DBA视图；内模式体现了数据库的存储观，称为系统程序视图；外模式体现了数据库的用户观，称为用户视图。用户视图有多个，而其他视图只有一个。

3、什么是数据独立性？数据库系统是如何实现数据独立性的？

答：数据独立性是指应用程序和数据之间相互独立、不受影响，既数据结构的修改不影响引起应用程序的特性。数据独立包括物理数据独立性和逻辑数据独立性。物理数据独立性是指数据库物理结构改变时不必修改现有的应用程序。逻辑数据独立性是指数据库逻辑结构改变时应用程序不必改变。

      数据独立性是由DBMS的二级映像来保证的。数据库通常采用外模式、内模式、模式的三级结构，数据库管理系统在这三级模式中提供了外模式/概念模式和概念模式/内模式两层映像，当整个系统要求改变模式时，由DBMS对各个外模式/概念模式的映像作相应改变，可以使外模式保持不变，由于应用程序是依据数据的外模式编写的，因而应用程序不必修改，保证了数据的逻辑独立性。当数据的存储结构发生改变时，有DBMS对概念模式/内模式映像作相应改变，可以使模式不变从，而应用程序也不必改变，保证了数据的物理独立性。