数据库原理——开篇

引言

       数据管理的发展从面对对象的角度来看，每一个阶段都是对上一个阶段的继承，而且增加了许多新的优点，而新的优点就是上一个阶段的缺点。
数据库系统中主要有四个模型，介绍了四个模型的数据来源，主要的数据描述，和软硬件的关系。以及他们的特点。

另外还有三层结构的特点和功能。

数据管理技术的阶段

数据管理技术分为四个阶段：人工管理阶段，文件系统阶段，数据库阶段，高级数据库阶段。

人工管理阶段特点：

      缺点：1、计算机存储量小，不存储数据，主要完成计算的功能。2、根本没有专用的软件对数据进行管理。3、数据和程序没有独立性，数据的逻辑结构和物理结构是一致的。4、一组数据对应一个程序，也就是说程序和数据是配对的。

文件系统阶段：

       优点：1、文件可以存储在计算机内，且能长期保存。2、有专门的软件对数据进行管理，可以执行大量的查  询，修改，插入操作。3、数据的逻辑结构和物理结构有区别，但数据的物理结构改变，还需要修改应用程序。4、数据和程序不再是配对的了。数据可以重复使用。5、对数据的操作以记录为单位，且操作用程序完成时限。

        缺点：1、数据之间有冗余。2、数据不一致。3、数据联系弱。

数据库阶段：

       优点：1、解决了文件系统的缺点。2、四个数据控制功能：恢复，并发控制，完整性，安全性。3、不一定以记录为单位，能以数据项为单位。

高级数据库阶段：

        两个标题简单了解就行，1、面相对象的概念建模。2、开发数据库互联技术。

数据库阶段简介：

        数据库：能够长期存储在计算机内，有组织的，统一管理的相关数据的集合。数据库能为多用户共享，有较小冗余度，数据间联系紧密而有较高的数据独立性等特点。

        数据库管理系统：是对数据库系统中对数据进行描述的软件，介于操作系统和用户之间。能为用户或应用程序提供访问数据库的方法，还有一些操作（CURD)。

        数据库系统：是应用数据库技术的计算机系统。能有组织的，动态的大量存储关联数据，方便多用户访问的计算机硬件，软件和数据资源组成的系统。

数据库模型

概念模型：是根据用户需求而来的数据建模，独立于硬件和软件之外，是用户和数据库设计人员之间的交流工具。主                   要采用ER模型建模。

                  主要数据描述：实体集，属性，实体标识符。

                  概念设计过程：1、进行数据抽象，设计局部概念模型。2、局部模型转化为全局模型。3、评审模型。

逻辑模型：是根据数据库实现的角度而来的数据建模，独立于硬件但一来软件（DBMS），是数据库设计人员和应用                   程序人员之间的交流工具。采用层次模型，网状模型，关系模型建模。

                  主要数据描述：字段，记录，文件，关键码。

                  逻辑设计过程：1、概念模型转化为逻辑模型。2、设计外模型。3、设计应用程序和数据库的借口。4、评                   价和修正模型。

外模型：是根据特定用户使用数据库的观点而来的数据建模，独立于硬件，依赖于软件。它是逻辑模型的一个逻辑子                集。

               优点：1、针对特定用户所需要的数据设计，大大简化了用户的观点。2、保护了用户不能看到的数据，有利                于数据库的安全性保护。3、是对概念模型的支持，用户使用外模型方便，说明了概念模型是正确的，完善                  的。

内部模型：也成物理模型。是数据库最低层的抽象，描述数据的存储方式，存储空间分配，存取方法。依赖于软件和                   硬件。

                  主要数据描述：位，字节，字，块，桶和卷。

                  物理设计过程：设计存储记录结构，确定存放位置，设计存取方法，设计完整性和安全性，程序设计。 

数据库三层模式和两级映像

外模式：用户与数据库系统的接口，是描述用户需要的部分数据，由若干个外部记录类型组成。

逻辑模式：是数据库中所有数据的整体逻辑结构的描述，由若干个逻辑记录类型组成，还有包含记录之间的联系，数                   据的完整性和安全性描述。

内模式：是对数据在物理存储方面的描述，定义所有内部记录类型，索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细                节。

特点：外模式是逻辑模式的子集。用户通过DML语句对外模式的记录进行操纵，然后在改变逻辑模式里的记录。这样            程序员设计数据库时，不必关心逻辑模式，只对外模式发生关系就行。是按照外模式的结构操纵数据的。

           逻辑模式不设计到物理存储的细节。是外模式和内模式之间的稳定模式。

           内模式不涉及物理设备的约束，比内模式更接近物理存储和访问的是操作系统（文件系统）的软件机制。比如            从磁盘读取或写入数据的操作。

逻辑模式/内模式映像：放在内模式中描述。修改数据库的内模式，即改变数据库的物理结构，只对该映像进行对应性                                      的修改，就能使物理结构修改，而使逻辑模式尽量保持不变，对外模式和应用程序的影响就更                                      加小了。

外模式/逻辑模式映像：逻辑模式要修改，即增加记录类型或增加数据项，只对该映像修改就行，而使外模式和应用程                                      序尽可能保持不变。

 这样的三层模式：1、两级映像对数据库系统有高度的数据独立性，2、但是数据库要对这方面进行管理，增加系统开销。而且数据在这三层结构中转换，影响了数据库系统的性能。3、应用程序在系统缓冲区的用户记录与外模式的外部记录在结构上一致，磁盘上物理文件的记录与内模式的内部记录在结构上一致。