数据库设计与分析第1章-绪论1

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1、第1章绪论第1章绪论本章内容：1.1数据库的基本概念1.2应用软件系统的体系结构1.3数据库与信息系统(InformationSystem)1.4数据库设计(DatabaseDesign)的任务与步骤1.5数据库应用程序的生命周期1.1数据库的基本概念在学习数据库设计之前，先来了解几个基本概念。1.数据(Data)数据是数据库中存储的基本对象。如数字、文本、图形、图像、声音等。2.数据库(Database，DB)DB是指逻辑上相关的、可共享的数据集合。3.数据库管理系统(DatabaseManageme

2、ntSystem,DBMS)DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理(系统)软件。具有数据定义、数据操纵、数据库的运行管理、数据库的建立和维护等功能。4.数据库系统(DatabaseSystem，DBS)DBS是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。由硬件、数据库、软件(OS、DBMS、应用程序等)、数据库管理员和用户构成。硬件OS(OperatingSystem)DBMSDBS软件应用系统DB用户人应用程序员第1章绪论数据库管理员(DBA)，系统分析员图1销售和库存控制部门的数据库应用5.数据

3、模型(DataModel)模型是对现实世界某个对象特征的模拟和抽象。数据模型是对现实世界数据特征的抽象，在数据库中，通常把表示实体及实体间联系的模型称为“数据模型”，它是DBS的核心和基础。数据模型的种类很多，目前被广泛使用的有两类：第1章绪论现实世界概念数据模型逻辑数据模型转换认识抽象图2抽象的层次（1）概念(数据)模型用于语义建模。概念模型最著名的一种表示方法是“实体－联系模型(E-R方法)”，还有现代的“UML表示方法”。(2)结构数据模型/逻辑（数据）模型逻辑数据模型是严格定义的一组概念的集合，

4、它通常包含数据结构、数据操作和完整性约束三个部分。其中：①数据结构是指对实体和实体间联系的表达和实现。如关系模型中的域、属性、关系等。②数据操作是指对数据库的检索和更新(包括插入、删除、修改等)两类操作。③数据完整性约束给出数据及其联系所具有的制约和依赖规则。这些规则用于限定数据库的状态及状态的变化，以保证数据库中数据的正确性。如在关系模型中，任何关系必须满足实体完整性(主码属性不能为空)和参照完整性两个条件。不同的DBMS可能基于不同的逻辑数据模型，常见有：层次模型(HierarchicalModel

5、)、网状模型(NetworkModel)、关系模型(RelationalModel)、面向对象模型(Object-orientedModel)和对象关系模型(ObjectRelationalModel)等，它是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现。6.模式(Schema)DBMS通常采用三级模式结构，其中的二层映像保证了数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。第1章绪论图2DBMS的三级模式结构(1)外模式(子模式)ExternalSchema是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和

6、特征的描述。是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）的数据视图。DBMS提供外模式描述语言(外模式DDL)定义外模式。(2)模式(逻辑模式)Schema是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。是数据库数据在逻辑上的视图。一个数据库只有一个模式。定义模式不仅要定义数据的逻辑结构(例如，数据记录由哪些数据项构成，数据项的名字、类型、取值范围等)，而且要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性、完整性要求。DBMS提供模式描述语言(模式DDL)定义模式。第1章绪论(3)内模式(存储模式)InternalS

7、chema是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。如，记录是堆(无序)存储、按照B树结构存储还是按hash方法存储；索引是B+索引还是hash索引结构；数据是否压缩存储，是否加密；记录是定长还是变长结构，记录能否跨页等。一个数据库只有一个内模式。DBMS提供内模式描述语言(内模式DDL)定义内模式。图3各种人员的数据视图7.二层映像(1)外模式/模式映像(有多个)第1章绪论定义了外模式与模式之间的对应关系。这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。当模式改变时(例如增加新的关系、新

8、的属性、改变属性的数据类型等)，由DBA对每个外模式／模式的映象作相应改变，可使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据的逻辑独立性。(2)模式/内模式映像它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。该映象定义通常包含在模式描述中。当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构)，由DBA对模式／内模式映象作相应改变，可使模式保持不变，从而应用