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第九章数据库设计基础,9.1数据库系统概述9.2数据模型9.3关系代数9.4数据库设计与管理,9.1数据库系统概述,随着计算机科学与技术的发展，计算机应用的深入与拓展，数据库在计算机应用中的地位与作用日益重要，它在商业中、事务处理中占有主导地位。近年来在统计领域、多媒体领域、智能化应用领域以及网络应用中的地位与作用也变得十分重要，数据库系统已成为构成一个计算机应用系统的重要的支持性软件。,9.1.1数据库系统的基本概念,1.数据(Data)数据实际上就是描述事物的符号记录，是数据库中存储的基本对象。文本型数据数字、字母、文字和其他特殊字符多媒体型数据图形、图像、动画、声音等临时性数据：随着程序的结束而消失按生存周期,持久性数据：对系统起着长期持久的作用,2.数据库(Database，简称DB)数据库是存放数据的仓库，是长期存放在计算机存储介质内统一、有组织并可共享的数据集合。数据库特点：集成性、共享性。3.数据库管理系统(DatabaseManagementSystem，简称DBMS)数据库管理系统是位于用户与操作系统间负责数据库管理的一种系统软件数据库管理系统功能：数据模式定义。数据库管理系统负责为数据库构建模式，即为数据库构建其数据框架。(2)数据物理存取及构建。数据库管理系统负责为数据模式的物理存取及构建提供有效的存取方法与手段。(3)数据操纵。数据库管理系统为用户使用数据库中的数据提供方便，它一般提供查询、插入、修改以及删除数据的功能。,(4)数据的完整性、安全性定义与检查。完整性：数据库中的数据具有内在语义上的关联性与一致性。保证数据库中数据正确的必要条件；安全性：数据库中的数据具有共享性，而数据共享可能会引发数据的非法使用；检查：使用时做检查。(5)数据库的并发控制与故障恢复。数据库的并发控制：数据库是一个集成、共享的数据集合体，它能为多个应用程序服务，所以就存在着多个应用程序对数据库的并发操作。在并发操作中如果不加控制和管理，多个应用程序间就会相互干扰，从而对数据库中的数据造成破坏。故障恢复：数据遭受破坏，有能力及时恢复。(6)数据服务。数据库管理系统提供对数据库中数据的多种服务功能，如数据拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。,4.数据库管理员(DatabaseAdministrator简称DBA)由于数据库的共享性，因此对数据库的规划、设计、维护、监视等需要专人管理，称他们为数据库管理员。DBA主要通过DBMS与操作系统完成以下功能：数据库设计(DatabaseDesign)数据库维护改善系统性能，提高系统效率5.数据库系统(DatabaseSystem简称DBS)数据库系统是在系统软、硬件平台基础上，加上数据库(数据)，数据库管理系统(软件)、数据库管理员(人员)构成的一个以数据库为核心的完整的运行实体。硬件：计算机与网络软件：操作系统数据库系统开发工具接口软件,6.数据库应用系统(DatabaseApplicationSystem简称DBAS)利用数据库系统进行开发可构成一个DBMS。DBS再加上应用软件DBAS应用界面,9.1.2数据库系统的发展,数据管理发展至今已经历了三个阶段：人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段。,9.1.3数据库系统的特点,1.数据的集成性2.数据的高共享性与低冗余性3.数据独立性4.数据统一管理与控制,9.1.4数据库系统的内部结构,数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式，它具有不同的层次与结构方式。数据库系统结构如图9.2所示，系统内部结构中具有三级模式及二级映射。1.数据库系统的三级模式概念模式(ConceptualSchema)。外模式(ExternalSchema)。内模式(InternalSchema)。,概念模式(ConceptualSchema)。简称为模式或逻辑。概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，仅涉及数据型的描述，不涉及具体的值，是全体用户(应用)公共数据视图。此种描述是一种抽象的描述，它不涉及具体的硬件环境与平台，也与具体的软件环境无关。概念模式主要描述数据的逻辑结构以及它们间的关系，它还包括一些数据间的语义约束，对它的描述可用DBMS中的DDL语言定义。,(2)外模式(ExternalSchema)外模式也称子模式(Subschema)或用户模式(UsersSchema)它是用户的数据视图，也就是用户所见到的数据模式，它由概念模式推导而出。概念模式给出了系统全局的数据描述而外模式则给出每个用户的局部数据描述。个概念模式可以有若干个外模式，每个用户只关心与它有关的模式，这样不仅可以屏蔽大量无关信息而且有利于数据保护。,(3)内模式(InternalSchema)内模式又称物理模式(PhysicalSchema)或存储模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法数据模式给出了数据库的数据框架结构，数据是数据库中的真正的实体，但这些数据必须按框架所描述的结构进行组织。以概念模式为框架所组成的数据库叫概念数据库以外模式为框架所组成的数据库叫用户数据库以内模式为框架所组成的数据库叫物理数据库物理数据库是真实存在于计算机外存中，其他两种数据库并不真正存在于计算机中，而是通过两级映射由物理数据库映射而成。,2.数据库系统的两级映射(1)外模式到概念模式的映射。概念模式是一个全局模式而外模式是用户的局部模式。一个概念模式中可以定义多个外模式，而每个外模式是概念模式的一个基本视图。(2)概念模式到内模式的映射。该映射给出了概念模式中数据的全局逻辑结构到数据的物理存储结构间的对应关系，此种映射一般由DBMS实现。,
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