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中期报告 一、试分析数据库系统的基本构成，并进而说明数据库管理系统的三级模式体系结构内容。 1、数据库系统通常由4部分组成数据库、硬件环境、软件系统和用户。 数据库：全组织的日常运营所需要的各种数据，包括目标数据及描述数据。数据通常包括两部分内容： 物理数据库：其中存放按一定的数据模型组织并实际存储的所有应用需要的工作数据。 数据字典（DD）：存放关于数据库中各级模式的描述信息，包括所有数据的结构名意义、描述定义、存储格式、完整性约束、使用权限等信息。 硬件环境：足够的内存，以运行OS、DBMS以及应用程序和提供数据缓存，足够存取设备如磁盘，提供数据存储和备份，足够的I/O的能力和运算速度，保证较高的性能。大容量得存储设备供存放数据和系统副本。数据库的硬件还应具有较高的通道能力以提高数据处理速度。 软件系统：数据库管理系统（DBMS）是数据库系???（DBS）的核心，用于数据库的简历、使用和维护。软件系统还包括支持DBMS运行的操作系统，具有与数据库接口的高级语言及其编译系统。 用户：数据库管理员，数据库设计者，系统分析员和程序员以及最终用户。数据库管理员（DBA）是指全面负责数据库系统的“管理、维护和正常使用”的人员。数据库设计者、系统分析员和程序人员负责为终端用户设计和编制应用程序，以便最终用户对数据库进行存取操作。最终用户一般指使用数据的各级管理人员、工程技术人员、科研人员等。 2、数据库系统的三级模式结构 数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级抽象模式构成，这是数据库系统的体系结构或总结构。三级抽象模式在数据库系统中都存储于数据库系统的数据字典中，是数据字典最基础内容，数据库管理系统通过数据字典来管理和访问数据模式。 模式（Schema）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，又称概念模式或概念视图。视图可理解为一组记录的值，用户或程序员看到和使用的数据库的内容。 模式处于三级结构的中间层，它是整个数据库实际存储的抽象表示，也是对现实世界的一个抽象，是现实世界某应用环境（企业或单位）的所有信息内容集合的表示，也是所有个别用户视图综合起来的结果，所以又称用户共同视图。 所谓模式是指用数据描述语言精确定义的数据模型。数据模式的三个层次：外部层、概念层和内部层，构成数据库系统的三级模式结构，如图1-1所示。不管数据库管理系统的功能如何变化、操作系统的平台如何不同、数据模型如何不同等，数据库系统的三级模式结构的特征基本上保持不变。 图1-1 模式、外模式、存储模式。三级模式之间有两级映像。 数据库的三级模式结构是对数据的三个抽象级别。在这三个抽象级别之间，为了实现数据的转换，数据库管理系统必须提供两层映射功能，即外模式和概念模式的映射，概念模式和内部模式的映射。 　　外模式又称用户模式, 在传统的数据库系统中定义为子模式，子模式是概念模式的子集。外模式按用户视图定义数据，也可以从概念模式中导出。　　概念模式又称逻辑模式, 是现实世界和数据存储之间的扭带。概念模式是为了实现数据库数据的共享进行数据库设计之后，得到的全局性数据逻辑关系的抽象和描述，它独立于数据的物理存储结构，是所有用户的共同的逻辑数据视图。　　内模式又称物理模式，用以描述数据在数据库中的存储和存取方式。 DBMS 提供内模式描述语言（内模式 DDL）来定义内模式。在数据库系统中，外模式可有多个，而概念模式、内模式只能各有一个。内模式是整个数据库实际存储的表示，而概念模式是整个数据库实际存储的抽象表示.外模式是概念模式的某一部分的抽象表示。 二、试分析关系数据模型的基本特征及主要关系代数操作内容 1、关系数据模型的基本特征 关系模型是用二维表的形式表示实体及实体间联系的数据模型。一个二维表叫做一个关系，表头包含了关系中的各个属性（关系的构成），标志（元组的集合）包含了所有的实体（个体）。 二维表中的行成为元组。一行为一个元组对应存储文件中的一个记录值。二维表中的列称为属性，每一列有一个属性名。属性值相当于记录中的数据项或者字段值。属性域是属性的取值范围，即不同元组对同一属性的值所限定的范围。对关系的描述成为关系模式。 在关系模型中，无论是从客观事物中抽象出的实体，还是实体之间的联系，都用单一的结构类型——关系来表示。在对关系进行各种处理之后，得到的还是关系，一张新的二维表。 2、关系代数操作内容 设两个集合分别为R、S。主要关系代数操作内容： 并：属于R和S的元组构成的关系； 差：由属于R但不属于S的元组的构成的关系； 交：由既属于R亦属于S的元组构成的关系； 广义笛卡尔积：R的元组构成的集合与S的元组构成的集合进行笛卡尔积。 选择：给定条件，选择符合条件的元组（行的集合）； 投影：从关系中选出若干列