高级数据库技术-第1章_数据库系统及其理论基础.ppt

第1章 数据库系统及其理论基础 1．1 数据库系统基本概念 1．1．1 数据库系统 数据库系统（Database System，DBS）是指一个计算机存储记录信息的系统，即： ● DBS首先是一个计算机系统。 ●该系统的目标是存储数据信息并支持用户检索和更新所需要的数据信息。 在人们的使用当中，DBS通常有下述两种含义。 ● DBS的个体含义：指一个具体的数据库管理系统软件和它建立起来的数据库。 ● DBS的学科含义：指研究、开发、建立、维护和应用数据库系统所涉及的理论、方法和技术所构成的科学领域。在这一含义下，数据库系统是软件研究领域的一个重要的分支，常称为数据库领域。 本书中DBS正是基于这种学科含义的。 数据库系统由数据库、数据库管理系统、支持数据库运行的软、硬件环境以及用户相互独立而又相互联系的四部分组成。 （1）数据库 数据库可以看作是一个电子文件柜，它是基于计算机系统的持久性数据的“仓库”或者“容器”。是一个长期存储在计算机内、有组织的和可共享的数据集合。其特点是集中了各种应用的数据，并对其进行统一的构造与存储，同一数据库可以为不同的应用服务。 （2）数据库管理系统（DBMS） 数据库是一个多级系统结构，需要一组软件提供相应的工具进行数据的管理和控制，以达到保证数据的安全性和一致性的基本要求。这样一组软件就是数据库管理系统（Database Management System，DBMS）。它具有数据组织定义、数据操作与查询优化、数据控制及数据维护、数据管理以及提供各种接口等功能。 （3）支持数据库系统的硬件/软件平台 ●硬件平台 数据库系统中的硬件平台可以有狭义和广义之分。 狭义硬件平台是指数据存储和数据处理所必不可少的硬件设施 广义硬件平台是指具有广泛应用和较强功能的硬件设施 ●软件平台 操作系统 数据库系统开发工具 接口软件 （4）用户 一般认为，存在着三类数据库用户 ●第一类用户：应用程序员 ●第二类用户：最终用户 ●第三类用户：数据库管理员 1．1．2 数据库体系结构 在实际应用当中，DBS的种类很多，它们可以支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的操作系统之上，数据的存储结构也各不相同，但它们在体系结构上通常都具有相同的特征，即采用三级模式结构(早期微机上的小型数据库系统除外)并提供两级映像功能。掌握数据库的三级结构及其联系与转换应当是深入学习和掌握数据库理论、技术与方法的必由之路。 模式(Schema)是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，其主体就是数据模型，此外，一般还包括允许的各种操作、数据完整性和安全性等方面的控制。模式的一个具体值称为模式的一个实例(Instance)。同一模式可以有很多实例。模式是相对稳定的，而实例是经常变动的；模式反映数据的结构及其联系，而实例反映数据库某一时刻的状态。 DBS体系结构分为三层：外模式、概念模式和内模式。 1. 外模式 （1）外模式概念 外模式(External Schema)，也称用户模式(User’s Schema)或子模式(Subschema)。外模式就是用户所看到的数据视图，它最接近用户，是用户和数据库系统的接口，是用户给出的对数据的描述。 (2) 外模式的不惟一性 不同的用户由于需求的不同，看待数据的方式也会不同，对数据的必威体育官网网址要求及使用的程序设计语言也会不同，从而不同用户的外模式的描述方式一般是互不相同的。 (3) 外模式DDL 在一般的DBMS中都提供相关的外模式描述语言(外模式DDL)。外模式DDL在嵌入形式下和用户选用的程序设计语言具有相容的语法格式。例如在Power Build中使用外模式DDL必须符合Power Build的语法要求。 2. 概念模式 (1) 概念模式 概念模式(Conceptual Schema)，也称公共逻辑模式或逻辑模式，它是介于内模式和外模式之间的层次，与结构数据模型对应。概念模式是数据库系统中全局数据逻辑结构和特征的描述，是全体用户的公共数据视图，这种描述是一种抽象描述，不涉及具体硬件平台与软件环境。 (2) 概念模式DDL DBMS提供概念模式的DDL语言——概念DDL来严格定义概念模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且还要定义数据之间的联系，定义与数据有关的安全性和完整性要求。 3. 内模式 (1) 内模式概念 内模式(Internal Schema)也称为存储模式(Storage Schema)或物理模式(Physical Schema)，是数据库物理结构和存储方式的描述，即数据库的“内部视图”。内部视图是整个数据库的底层表示，它由内部记录型中各个类型的值组成。 (2) 内模式不深入到设备级 内模式虽然称为物理模式，但它的物理性质主要表现在操作系