数据库——概述

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数据库到底要怎么做

（1）数据库的演变 （1.1 数据库的简要发展史，1.2 数据库的由来和发展）

（2）数据模型 （1.3 数据描述，1.4 数据抽象的级别）

（3）数据库系统 （1.5 数据库管理系统，1.6 数据库系统）

1.1 数据库的简要发展史

数据库技术探索阶段（1959~1967） 20世纪50年代出现“数据库”（DataBase）这个名词。 1963年，美国Honeywell公司的IDS（Integrated Data Store）系统投入运行，揭开了数据库技术的序幕。

数据库技术确立阶段（1968~1975） 20世纪70年代是数据库蓬勃发展的年代，网状系统和层次系统占据了整个数据库商用市场，而关系系统仅处于实验阶段。

数据库技术的成熟阶段（1976~1980s前期） 关系理论日臻完善，关系数据库系统迅速发展。

数据库技术的深化发展阶段（1985年以后） 数据库方法逐步理论化 新型数据库系统，数据库技术+其它计算机技术结合

1.2 数据库的由来和发展

数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。

数据管理：数据的收集、整理、组织、存储、维护、检索、传送等操作。

数据管理随着计算机软硬件的发展而不断发展，经历了以下四个阶段：

人工管理阶段 文件系统阶段 数据库阶段 高级数据库阶段

数据库应用中的术语

DBS=DBMS+DB

数据库 数据库管理系统 数据库系统

数据库（ Database，简记为DB）         DB是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。  DB的特点： 为各种用户共享， 具有较小冗余度， 较高的数据独立性。

数据库管理系统（Database Management System，简记为DBMS）         DBMS是位于用户与操作系统（OS）之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括 DB的建立 查询、更新 各种数据控制。

数据库系统 （Database System，简记为DBS）         DBS是采用数据库技术的计算机系统。主要包括四个部分：数据、硬件、软件和用户。

1.3  数据描述

从客观事物的特性到计算机中的具体表示有一个抽象的过程，经历了三个世界： 现实世界 信息世界 机器世界

1.3.1 概念设计（信息世界）中的数据描述

实体（entity）： 客观存在，可以相互区别的事物 实体可以是具体对象也可以是抽象对象

实体集（entity set）： 性质相同的同类实体的集合

属性（attribute）： 实体所具有的某一特性

实体标识符（identifier）： 能惟一标识实体的属性或属性集。也称为关键码（key），或简称为键。

1.3.2 逻辑设计（机器世界）中的数据描述

文件（file） 同一类记录的集合称为文件。

记录（record） 字段的有序集合称为记录。

字段（field） 标记实体属性的命名单位称为字段，或数据项。它是可以命名的最小信息单位。

关键码（key） 能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为记录的关键码（简称为键）。

1.3.3 物理设计中的数据描述

位（bit） 字节（byte） 字（word） 块（block） 桶（bucket） 卷（volume）

1.3.4 数据联系的描述

联系（relationship） 实体之间的相互关系。 与一个联系有关的实体集个数，称为联系的元数。

一元联系、二元联系、三元联系 二元联系的三种类型 一对一联系 一对多联系 多对多联系

一对一联系（1：1） 如果实体集E1中每个实体至多和实体集E2中的一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1和E2的联系称为“一对一联系” 。 实例 座位与乘客之间的联系

一对多联系（1：n） 如果实体集E1中每个实体可以与实体集E2中任意个（零个或多个）实体间有联系，而E2中每个实体至多和E1中一个实体有联系，那么称E1对E2的联系是“一对多联系” 。 实例 车间与工人之间的联系 班级与学生之间的联系

多对多联系（m：n） 如果实体集E1中每个实体可以与实体集E2中任意个（零个或多个）实体有联系，反之亦然，那么称E1和E2的联系是“多对多联系” 。 实例 课程与学生之间的联系

1.4 数据抽象的级别

数据模型

数据模型是对现实世界的抽象，表示事物及事物之间的联系，使之能存放到计算机中，并通过计算机软件进行处理。

目前广泛使用的两种数据模型：

概念数据模型   是按用户的观点来对数据建模。

逻辑数据模型   是按计算机系统的观点对数据建模。

1.4.1 数据抽象的过程

1.4.2 概念模型 

概念模型的特点

从用户需求的观点出发对数据建模

独立于软件硬件

数据库设计人员和用户之间进行交流的工具

实体联系模型

从现实世界抽象出实体类型及实体间联系，然后用实体联系图（ER图）表示数据模型。

1.4.3逻辑模型

逻辑模型的特点

从数据库实现的观点出发对数据库建模

独立于硬件，但依赖于软件（DBMS）

是数据库设计人员与应用程序员之间进行交流的工具。

典型的逻辑数据模型包括：层次、网状、关系和面向对象模型。

1.4.4 外模型和内模型

外模型的特点

外模型是逻辑模型的一个子集

反应用户使用数据库的观点

外模型的优点

简化用户观点，数据库的安全性

内模型 数据在磁盘的存储方式（文件结构、存取设备（外存空间分配）和存取方法（索引）等

与软件硬件紧密相连

1.4.5 三层模式两级映像

数据库的三级体系结构

外部级：某一用户看到与处理的数据

逻辑级：从全局角度理解、管理数据

内部级：存储在介质上的数据

模型与模式

 外模式是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。

逻辑模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。

内模式是数据库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。

模式／内模式映象存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。

外模式／模式映象存在于外部级和概念级之间，用于定义外模式和概念模式之间的对应性。

1.4.6 两级数据独立性

数据独立性（data independence）是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。 逻辑数据独立性 物理数据独立性

1.5  数据库管理系统

1.5.1  DBMS的工作模式（用户角度）

接受应用程序的数据请求和处理请求

将用户的数据请求（高级指令）转换成复杂的机器代码（低层指令）

实现对数据库的操作

从对数据库的操作中接受查询结果

对查询结果进行处理（格式转换）

将处理结果返回给用户

1.5.2  DBMS的主要功能

数据库的定义功能

数据库的操纵功能

数据库的保护功能

数据库的维护功能

数据字典

1.6 数据库系统

数据库系统（Database System，简记为DBS） 是采用数据库技术的计算机系统。主要包括四个部分：数据、硬件、软件和用户。

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