第4章数据库设计基础分解.ppt

4.1 数据库系统的基本概念 4.1.1 数据、数据库、数据管理系统 数据（Data）：实际上就是描述事物的符号记录。数据的特点：有一定的结构，有型与值之分。 数据库（DB,DataBase）：长期存放在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。 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，亦即是数据库集中了各种应用的数据，进行统一的构造和存储，而使它们可被不同应用程序所使用。 4.1.1 数据、数据库、数据管理系统 数据库管理系统（DBMS,Database Management System）：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。 数据库管理系统的主要功能： 数据模式定义 数据存取的物理构建 数据操纵 数据的完整性、安生性定义与检查 数据库的并发控制与故障恢复 数据的服务 4.1.1 数据、数据库、数据管理系统 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。 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。 * 在数据库系统DBS、数据库管理系统DBMS和数据库DB三者之间，数据库管理系统是数据库系统的组成部分，数据库又是数据库管理系统的管理对象，因此：DBS包括DBMS，DBMS又包括DB。 4.1.1 数据、数据库、数据管理系统 数据库应用系统（DBAS,Database Application System)：数据库开发的产品，由数据库系统、应用软件及应用界面三者组成。 4.1.2数据库技术的发展 数据库管理技术的发展至今已经历了三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。 4.1.3 数据库系统的基本特点 数据的集成性高 数据的共享性高、冗余性低 在一个集合中的重复数据称为数据冗余。 由于数据的集成性使得数据可为多个应用共享，数据共享自身极大地减少了数据冗余性，不仅减少存储空间，还避免数据的不一致。 * 数据库系统可以减少数据冗余，但无法避免一切冗余。 4.1.3 数据库系统的基本特点 数据独立性高 数据独立性是数据与程序间的互不依赖性，即数据库中数据独立于应用程序而不依赖于应用程序。也就是说，数据的逻辑结构、存储结构与存取方式的改变不会影响应用程序。 数据独立性一般包括两级： 1）物理独立性：物理独立性即是数据的物理结构（包括存储结构，存取方式等）的改变，如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化。 2）逻辑独立性：数据库总体逻辑结构的改变，如修改数据模式、增加新的数据类型、改变数据间联系等，不需要相应修改应用程序，这就是数据的逻辑独立性。 4.1.3 数据库系统的基本特点 数据统一管理与控制 主要包含以下三个方面： 1）数据的完整性检查：检查数据库中数据的正确性以保证数据的正确。 2）数据的安全性保护：检查数据库访问者以防止非法访问。 3）并发控制：控制多个应用的并发访问所产生的相互干扰以保证其正确性。 4.1.4数据库系统体系结构 数据库系统在其内部分为三级模式： 1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户（应用）公共数据视图。 2）外模式：也称子模式或用户模式，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。 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。内模式的物理性主要体现在操作系统及文件级上，它还未深入到设备级上（如磁盘及磁盘操作）。内模式对一般用户是透明的，但它的设计直接影响数据库的性能。 4.1.4数据库系统体系结构 数据库系统的两级映射： 1）概念模式/内模式的映射： 实现了概念模式到内模式之间的相互转换。当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的概念模式/内模式的映射，使得数据库的逻辑模式不变，其外模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的物理独立性。 2）外模式/概念模式的映射： 实现了外模式到概念模式之间的相互转换。当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式/逻辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应用程序不必修改，保证数据具有较高的逻辑独立性。 4.2 数据模型 4.2.1 数据模型的基本概念 数据模型的概念 是数据特征的抽象，它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示与操作提供一个抽象的框架。 通俗来讲，数据模型就是对现实世界的模拟、描述或表示。 2.数据模型的三要素 数据结构：数据结构是所研究的对象类型的集合，包括与数