数据库系统概论-第一章绪论【概念模型、层次模型和三级模式（外模式、模式、内模式）】

1，数据系统概述

数据库的四个基本概念：

数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统；

• 1 数据： 描述事物的符号记录称为数据
• 2 数据库是长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。
• 3 数据库管理系统是为了解决如何高效的获取和维护数据、如何科学地组织和存储数据等问题
• 4 数据库系统时由数据库、数据管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

数据管理技术产生与发展

• 1 人工管理阶段，2文件系统阶段，3数据系统阶段

数据库系统的特点

• 1 数据结构化：数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。
  （整体指的是数据库中的数据不再是仅仅针对某个应用，而是面向整个组织或企业）；不仅是数据内部结构化而且是整体结构化的，数据之间是具有联系的。
  2 数据的共享性高、冗余度低且易扩充；
  （数据共享还能避免数据之间的不相容性与不一致性。）
  3 数据独立性高：
  ①物理独立性指用户应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。
  ②逻辑独立性是指用户的应用程序与数据的逻辑结构是相互独立的。
  4 数据由数据管理系统统一管理和控制；
  （1） 数据的安全性保护；
  （2）数据的完整性检查；
  (3) 并发控制；
  （4）数据恢复；
• 总结：数据库是长期存储在计算机内有组织、大量、共享的数据集合。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。数据库管理系统在数据库建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。

2 数据模型 ：数据模型是对现实世界数据的特征的抽象，数据模型是数据库系统的核心和基础。

两类数据模型;

• 第一类概念模型

  • 也称为信息模型，按照用户的观念来对数据和信息建模主要用于数据库设计。

• 第二类是逻辑模型和物理模型

概念模型

• 1 信息世界中的基本概念：
  ① 实体：客观存在并可相互区别的事物
  ②属性：实体所具有的某一特性称为属性
  ③码（key）：唯一标识实体的属性集
  ④：实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型；
  ⑤实体集：同一类型实体的集合称为实体集。
  ⑥联系：实体之间的联系通常是指不同实体集之间的联系
• 实体-联系方法（E—R模型）

数据模型的组成要素：数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束条件三部分组成。

• 数据结构：描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。
  数据操作：指对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合，包括操作及其有关的操作规则。
  数据的完整性约束条件：数据的完整性约束条件是一组完整性规则

常用的数据模型

• 层次模型

  • 1 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点；
    2 根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。
    层次模型像一棵倒立的树，结点双亲是唯一的。
    

• 网状模型

  • 网状模型的数据结构：
    （1）允许一个以上的结点无双亲。
    （2）一个结点可以有多于一个的双亲。
  • 

• 关系模型：每个关系的数据结构是一张规范化的二维表

  • 关系模型的一些术语：
    ①关系（relation）：表示对应通常来说的一张表；
    ②元组（tuple）：表中的一行即为一个元组；
    ③属性（attribute）：表中的一列即为一个属性；
    ④码（key）：也称为码键。
    ⑤域（domain）：域是一组具有相同数据类型的值的集合；
    ⑥分量：元组中的一个属性值。
    ⑦关系模式：对关系模型的描述，一般表示为：
    关系名（属性1，属性2，···，属性n）
  • 关系模型要求关系必须是规范化的，关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项（就是表中不再有表）
  • 关系模型的优缺点：
    一 优点：①关系模型域格式化模型不同，它是建立在严格的数学概念的基础上的；
    ②关系模型的概念单一；
    ③关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作；

• 面向对象数据模型

• 对象关系数据模型

• 半结构化数据模型

3 数据库系统的结构

数据库系统模式概念

• 数据模型中有”型“和“值”的概念。
• 模式是相对稳定的，而实例是相对变动的；

数据库系统的三级模式结构

• 1，模式（schema）：模式也称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。
• 2 外模式（external schema）：也称为子模式或用户模式，它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
• 3 内模式（internal schema）：内模式又称为存储模式（storage schema），一个数据库只有一个内模式。它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组织方式。

数据库二级映像功能与数据独立性（一句话概括:相邻层级有一个映像）

• 数据库管理系统在三级模式之间提供了两层映像：外模式/模式映像与模式/内模式映像。保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

• 1 外模式/模式映像——>逻辑独立性

  • 修改了表结构(即概念模式)只需要修改外模式和概念模式之间的映像(改改外模式,如视图的定义),而不需要修改用户程序.

• 2 模式/内模式映像——>物理独立性

  • 修改了数据的物理存储方式(例如加了个密),而表结构(即概念模式)能保持不变.

数据系统的组成

• 1硬件平台及数据库
  2软件
  3人员

总结

简要介绍了概念模型、组成数据模型的三个要素和三种主要的数据模型（层次模型、网状模型、关系模型），关系模型后续会详细介绍。