数据库系统原理自考第一章知识点整理

1、数据库系统基本概念数据管理技术发展经历的主要阶段有 人工管理 文件管理 数据库 和 高级数据库阶段人工阶段数据不保存在计算机内 没有专用的软件对数据进行管理 只有程序的概念 没有文件的概念 数据面向程序一组数据对应一个程序文件管理阶段数据以“文件”形式可以常去保存在外部存储器的磁盘上 数据的逻辑结构与物理结构有了区别， 但比较简单 文件组织已多样化数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用 在文件系统阶段，由具有设备独立性，因此当改变存储设备时 不必改变应用程序 对于数据的操作以 记录 为单位暴露出的三个缺陷数据冗余 由于各文件间缺乏联系，有可能会出现同样的数据在多个文件中 重复

2、存储 数据不一致数据关系弱数据库阶段标志进入数据库阶段的标志是 2020 世界 6060 年代的三件大事19681968 年美国 IBMIBM 推出层次模型的 IMSIMS 系统19691969 年美国 CODASYCODASY 组织发布 DBTGDBTG 报告19701970 年美国 IBMIBM 提出关系模型 奠定了关系数据库的理论基础特点采用数据模型表示复杂的数据结构。 数据模型不仅描述数据本身的特征还要描述数据之 间的联系有较高的数据独立性数据库系统为用户提供了方便的用户接口数据控制功能增加系统的灵活性数据库系统提供四种数据控制功能数据库的恢复数据库的并发控制数据的完整性 保证数据库中

3、数据始终是正确的数据安全性在数据库方式下，数据占据了中心位置。定义DB（数据库）DBDB 是长期存储在计算机内，有组织的，有统一管理的相关数据的集合。 DBDB 能为各种用户 共享，具有较小的冗余度，数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点DBMS（数据库管理系统）DBMSDBMS 是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问 DBDB 的方法，包括 DBDB 建立，查询，更新和各种数据的控制DBMSDBMS 可以分为层次型，网状型和面向对象型等DBS （数据库系统）DBSDBS 是实现有组织的，动态的存储大量关联数据，方便更多用户访问计算机硬件，软件和数 据资源组

4、成的系统，即采用数据库技术的计算机系统数据库技术数据库技术是在操作系统的文件系统基础上发展起来的， 而且 DBMSDBMS 本身要在操作系统的支 持下才能工作高级数据库阶段高级数据库阶段的主要标志是 2020 世纪 8080 年代的分布式数据库系统， 9090 年代的对象数据库 系统以及 2121 世纪的 webweb 数据库系统数据描述三个阶段 概念设计 逻辑设计 物理设计概念设计中的数据描述概念设计是根据用户的需求是 设计数据库的概念结构 它以规范的形式表达了对用户需求 所涉及的事物的理解。术语实体 实体集 属性实体识别符客观存在可以互相区别的事物 性质相同的同类实体的集合 实体有很多特性

5、，每一个特性称为属性 能偶唯一标识实体的属性或者属性集 有时也成为关键码 (keykey)简称为键逻辑设计中的数据描述数据库的逻辑设计是 根据概念设计的 结果 设计数据库的 逻辑构，即表达方式和实现 方法术语字段 标记实体属性的命名单位称为字段，或者数据项 (对应属性)记录 字段的有序集合称为记录 也可以定义为 能完整描述一个实体的字段集 （对应实体） 文件（ filefile ） 同一类记录的集合称为文件 （对应实体集）关键码（keykey）能唯一标识文件中每个记录的字段或者字段集（对应实体标识符）物理设计中的数据描述物理设计中的数据描述主要是针对 基本的存储介质和存储器中的数据物理存储介质

6、层次术语位 字节 字 块 桶 卷数据关系的描述现实世界中， 事物是相互联系的。 这种联系必然在数据库中有所反应。 实体不是孤立静止的 存在，实体与实体之间有联系联系强 冗余较低定义联系： 是实体之间的相互联系，与一个联系有关的实体集个数，称为联系的元数联系有 一元联系 二元联系 三元联系等 二元联联系的三种类型 一对一联系 记为“ 1:11:1 一对多联系 记为 1:N1:N多对多联系 记为 N:NN:N高速缓冲存储器 主存储器（内存）快擦写存储器磁盘存储器光存储器磁带基本存储器辅助 / / 联机存储器第三级脱机存储器数据库的抽象级别数据模型通常需要 数据结构 数据操作 和 完整性约束 组成数

7、据抽象的过程模型 modelmodel 是对现实世界的抽象。在数据库技术中我们用 数据模型 的概念描述数据库的 结构 和 语义，对现实世界的数据进行抽象。 从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用 户使用的数据是一个 逐步抽象过程。根据数据抽象的级别定义了四种类型 ：概念数据模 型 逻辑数据模型 外部数据模型 和 内部数据模型定义概念模型表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型四种模型中 概念模型的抽象级别最高现在采用的概念模型主要是实体联系（ERER）模型逻辑模型表达计算机实现观点的 DBDB 全局逻辑结构的模型 逻辑模型主要有 层次 网状 和 关系模型等三种层次模型用树形（层次）结构表示实

8、体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型19681968 年美国 IBMIBM 公司推出的 IMSIMS 系统 是典型的 层次模型系统网状模型19691969 年 CODASYLCODASYL 组织 提出了 DBTCDBTCM告中的数据模型 是网状模型的主要代表 网状模型的特点是 记录之间 的联系 通过 指针 实现 查询效率较高 与文件系统的数据管理方式相比， 层次模型和网状模型是一个飞跃， 但致命的确定是数据结 构复杂和编程复杂。关系模型关系模型的主要特征是用 二维表格 表达实体集与前两种方式相比，数据结构简单 容易 为初学者理解 。关系模型是由若干个关系模式 组成的 集合 关系模型模式相当

9、于前面提到的记录模型， 他的实例称为关系， 每个关系实际上是一张二维 表。外部模型表达用户使用观点的 DBDB 局部逻辑结构的模型 外部模型中 的模式称为 视图 viewview外部模型的特点外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集 外部模型独立于硬件，以来于软件 外部模型反映了用户使用数据库的观点外部模型的优点简化用户的观点 有助于数据库的安全性 外部模型是对概念模型的支持内部模型表达 DBDB 物理结构的模型内部模型又称为物理模型，是数据库最底层的抽象，他描述数据在磁盘或者磁带上的存储方 式 （文件的结构），存取设备（外存的空间分配） ，和存取方法（主索引和辅助索引）三层模式和两级映像三层模式体系

10、结构在用户（或者应用程序）到数据库之间， DBDB 的数据结构有三个层次：外部模型 逻辑模型， 内部模型。这三个层次要用 DBDB 的数据定义语言（DDLDDL）定义，定义以后的内容称为“模式”, 即外模式 逻辑模式 内模式外模式是用户由于数据库系统的接口， 是用户用到的那部分数据的描述。 外模型由若干个外 部记录类型组成逻辑模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。 它由若干个逻辑记录类型组成， 还包 括 记录间的联系数据的完整性 安全性等 要求内模式是数据库在 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。有了外模式后 程序员不用再

11、关心逻辑模式， 只要与外模式发生了关系， 按照外模式的结构 存储和操控数据。实际上外模式是逻辑模式的 逻辑子集两级映像由于三层模式的数据结构可能不一致， 即记录类型， 字段类型的命名和组成可能不一样， 因 此需要三层模式之间的映像来说明外部逻辑记录和内部记录之间的对应性。三层模式之间存在着二级映像外模式 / /逻辑模式 映像存在于他们之间 用于定义外模式和 逻辑模式 之间的对应性 这 个映像一般是放在外模式中描述逻辑模式 / /内模式 映像存在于他们之间 用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性 这个映 像一般放在 内模式中描述高度的数据独立性定义与优点数据独立性是指 应用程序 和 数据库的数据结

12、构 之间的相互独立 不受影响。 独立性的优点是 在修改数据结构是 可以最大程度上的 不修改应用程序数据独立性的的两个级别物理数据独立 如果数据库的内模式要修改，即数据库的物理结构有所变化，那么只要对逻辑模式 / / 内模式 映像（即“对应性” ）作相应的修改，可以使逻辑模式尽可能保持不变。也就是对内模式的 修改尽量不影响逻辑模式， 当然对于外模式和应用程序的影响更小。 这样我们称数据库达到 了 物理数据独立性逻辑数据独立如果数据模式要修改，比如 增加记录类型或者增加数据项，那么只要对外模式 / / 逻辑模式映像作相应修改，可以是外模式和 应用程序尽可能保持不变 我们称数据库 达到了 逻辑 数据

13、独立性数据库管理系统DBMS定义数据库管理系统 DBMSDBMS 是指数据库系统中对数据进行 管理的软件系统，他是数据库系统的 核心组成部分。工作模式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（底层指令） 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主要功能数据库的定义功能DBMSDBMS 提供定义数据库中的三级结构 两级映像 定义数据的完整性约束 保密限制等 在 DBMSDBMS 中应包括 DDLDDL 的编译程序。数据库操纵功能DBMSDBMS 提供 DMLDML 实现对数据的操作检索（查询

14、）和更新（包括插入 删除 更新）数据库的保护功能1.1. 数据库恢复2.2. 数据库的并发控制3.3. 数据库完整性控制4.4. 数据安全性控制数据库的维护功能 包括数据载入 转换 转储 数据库的改组以及性能监控等功能数据字典 DDDD数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典对数据库的操作都要通过 DDDD 才能实现。数据库系统DBS组成DBSDBS 是采用了数据库技术的计算机系统， DBSDBS 是一个实际可运行的，按照数据库方法存储， 维护和向应用程序提供数据支持的系统，它是数据库 硬件 软件 和数据库管理员的集合体1.1. 数据库 DBDBDBDB 是与一个企业组织各项应用有关的 全部 数据的集合 DBDB 分为两种 一种是应用数据 的集合 称为 物理数据库 它是以数据为主题的。 另一类是 各级数据的描述 称为 描 述数据库由 DBDB 系统管理 。2.2. 硬件3.3.软件包括 DBMSDBMS OSOS 各种朱雨燕和应用开发支撑软件等程序DBSDBS 中的用户数据和磁盘中的数据之间的转换由 DBMSDBMS 实现DBMSDBMS 是 DBSDBS 的核心软件 在 OSOS 的支持下