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第6章 数据库基础 数据库系统是计算机信息系统的基础和主要组成部分。 6.1 数据库概述 一、数据管理技术的发展 随着计算机硬件和软件的发展，数据处理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。 1．人工管理阶段 2．文件管理阶段 3．数据库管理阶段 数据库技术从20世纪60年代后期产生到今天仅有30多年的历史，其发展速度之快、使用范围之广是其他技术所不及的。数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象技术、并行计算技术等互相渗透、互相结合，成为当今数据库技术发展的主要特征。 从文件系统到数据库系统，标志着数据管理技术质的飞跃。 二、数据库与数据库系统 1．数据库 数据库(DataBase，DB)是存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型进行组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并为各种用户共享。 数据库按数据模型分，可分为层次数据库、网状数据库、关系数据库和面向对象数据库。 2．数据库管理系统 DBMS一般都具有如下功能： (1) 定义功能：可以定义数据库的结构、数据完整性和其他约束条件。 (2) 操纵功能：实现对数据库中的数据的插入、修改、删除和查询。 (3) 控制功能：实现数据的安全性控制、完整性控制以及多用户环境下的并发控制。 (4) 维护功能：提供对数据的装载、转储和恢复，以及数据库的性能分析和监测。 (5) 数据字典：用来存放数据库各级模式结构的描述。 3．数据库系统 数据库系统是存储、管理、处理和维护数据的软件系统，它由数据库、数据库管理系统、宿主语言、开发工具和应用程序等软件和数据库管理员组成。 数据库是一个存储大量有组织、可共享的数据集合；DBMS用于建立、使用、维护数据库；宿主语言是可以嵌入数据库系统中的程序设计语言；数据库管理员(DataBase Administrator，DBA)负责创建、监控和维护数据库；应用程序是系统开发人员利用数据库系统资源开发的、应用于某一个实际问题的应用软件。数据库系统是软件领域的一个重要分支，是指研究、开发、建立、维护和应用数据库系统所涉及的理论、方法和技术。 6.2 数据库系统的结构 一、数据描述 数据从现实世界到计算机数据库的具体表示要经历3个阶段，即现实世界、信息世界和计算机世界的数据描述。 1．现实世界 现实世界是指客观存在的世界中的事实及其联系。 ．信息世界 信息世界是现实世界在人们头脑中的反映，是对客观事物及其联系的一种抽象描述，一般采用实体-联系方法。 (1) 实体 客观存在并可以相互区别的事物称为实体 (2) 属性 描述实体的特性称为属性 (3) 实体标识符 (4) 联系 实体集之间的对应关系称为联系 (5) 实体-联系方法 实体-联系方法称为E-R方法，使用图形方式描述实体之间的联系 3．计算机世界 这一阶段的数据处理是在信息世界对客观事物的描述基础上做进一步抽象，使用的方法为数据模型的方法，这一阶段的数据处理在数据库的设计过程中也称为逻辑设计。 字段 记录 字段的有序集合称为记录。 (3) 文件 同一类型记录的集合称为文件。 (4) 关键字 能够惟一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为关键字或主码。 二、数据模型 常见的数据模型有3种：层次模型(Hierarchical Model)、网状模型(Network Model)和关系模型(Relational Model)。 1．层次模型 2．网状模型 3．关系模型 是数据库所讨论的模型中最重要的模型 4．数据模型的要素 数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束3部分组成。 (1) 数据结构 数据结构是所研究对象的类型集合，这些对象是数据库的组成成分。 (2) 数据操作 数据操作是指对数据模型中各种对象的实例 (3) 数据的完整性约束条件 数据的完整性约束条件是完整性规则的集合 三、 数据库的分级结构 1．三级模式 (1) 模式 模式也称为逻辑模式或概念模式，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图。 (2) 外模式 外模式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的描述，是数据库用户的数据视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示。 (3) 内模式 内模式又称为存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是对数据的物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的