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数据库设计基础 本章内容 4.1 数据库的基本概念 4.2 数据模型 4.3 关系代数 4.4 数据库设计与管理 4.1 数据库系统的基本概念 1.数据(Data)：实际上就是描述事物符号的记录。 数据的特点：有一定的结构，有型与值之分，如整型、实型、字符型等。而数据的值给出了符合定型的值，如整型值15。 数据有临时性数据和持久性数据 2.数据库(DB)：是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享。 数据库存放数据是按数据所提供的数据模式存放的，具有集成与共享的特点。 4.1 数据库系统的基本概念 3、数据库管理系统(DBMS)：一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是数据库系统的核心。 数据库管理系统功能： （1）数据模式定义： （2）数据存取的物理构建： （3）数据操纵： （4）数据的完整性、安全性定义与检查； （5）数据库的并发控制与故障恢复； （6）数据的服务： 4.1 数据库系统的基本概念 数据库管理系统提供以下的数据语言： （1）数据定义语言（DDL） 负责数据模式定义和数据物理存取构建 （2）数据操纵语言(DML) 负责数据的操纵，包括查询及增、删、改 （3）数据控制语言(DCL) 负责数据的完整性、安全性的定义及检查等 数据语言使用的两种方式： 交互式命令(又称自含型或自主型语言)、 宿主型语言（嵌入某些宿主语言中）。 目前流行的DBMS均为关系数据库系统，比如Oracle、Sybase的PowerBuilder及IBM的DB2、微软的SQLServer等，它们均为严格意义上的DBMS系统。 另外一些小型数据库管理系统，如：Visual FoxPro及Access等，不是严格意义上的DBMS. 4.1 数据库系统的基本概念 4.数据库管理员(DBA)：对数据库进行规划、设计、维护、监视等的专业管理人员。 5.数据库系统(DBS)：由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）、软件平台（软件）五个部分构成的运行实体,DBMS是核心。 6、数据库应用系统：由数据库系统(DBMS)、应用软件及应用界面三者组成。 4.1 数据库的基本概念 人工管理阶段（40-50年代） 文件系统阶段（50-60年代） 数据库系统阶段（60年代末-现在） 4.1 数据库的基本概念 4.1 数据库的基本概念 9.数据库系统的基本特点 数据的集成性 数据的高共享性与低冗余性(数据不一致性) 数据一致性：指在系统中统一数据的不同出现应保持相同的值 数据独立性（物理独立性与逻辑独立性） 数据统一管理与控制(完整性/安全性/并发控制) 4.1 数据库的基本概念 10.数据库系统的三级模式 （1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，全体用户公共数据视图； （2）外模式：也称子模式与用户模式。是用户的数据视图，也就是用户所见到的数据模式； （3）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。 (数据存储的文件结构、索引等) 数据库系统的两级映射： （1）概念模式到内模式的映射：(物理独立) （2）外模式到概念模式的映射：(逻辑独立) 三级模型、两种映射关系图 4.2 数据模型 1、数据模型的基本概念 是数据特征的抽象，从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表与操作提供一个抽象的框架。描述了数据结构、数据操作及数据约束。 4.2 数据模型 2、实体联系模型（E-R模型图） E-R模型是概念模型。 E-R模型的三个要素： 实体：现实世界中的事物。 在E-R图中用矩形框表示。 属性：事物的特性； 在E-R图中用椭圆表示。 联系：现实世界中事物间的关系。在E-R图中用菱形框表示。联系类型有3种：1对1，1对多，多对多。 4.2 数据模型 E-R模型三个基本概念之间的联接关系： 实体是概念世界中的基本单位， 属性有属性域，每个实体可取属性域内的值。一个实体的所有属性值叫元组。 (1)实体与属性的联接表示； (2)实体与联系的联接表示。 4.2 数据模型 3、基本逻辑模型有三种： 1）层次模型：层次模型的基本结构是树形结构，具有以下特点： 每棵树有且仅有一个无双亲结点，称为根； 树中除根外所有结点有且仅有一个双亲。 2）网状模型：从图论上看，网状模型是一个不加任何条件限制的无向图。 3）关系模型