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数据存储：数据库系统概论数据存储：数据库系统概论

数据库系统基础数据库系统基础

1.数据库系统概述数据库系统概述

数据库系统是用于存储、管理和检索数据的软件系统。它由数据库、数据库管理系统（DBMS）

和应用程序组成。数据库是数据的集合，DBMS是控制数据存储、检索和更新的软件，应用程序

则是与DBMS交互以访问和操作数据的用户界面或程序。

1.1为什么需要数据库系统为什么需要数据库系统

•数据共享数据共享：允许多个应用程序和用户访问相同的数据。

•数据独立性数据独立性：数据的物理存储和逻辑表示可以独立变化，不影响应用程序。

•数据控制数据控制：提供数据安全性、完整性和并发控制机制。

•数据持久性数据持久性：数据存储在磁盘上，即使系统关闭，数据仍然存在。

2.数据模型与数据结构数据模型与数据结构

数据模型是描述数据、数据关系和数据操作的抽象概念。常见的数据模型有层次模型、网状模

型、关系模型和面向对象模型。

2.1关系模型关系模型

关系模型是最常用的数据模型，它将数据组织成一系列的表格，每个表格称为一个关系。关系由

行（元组）和列（属性）组成，每个元组代表一个实体，每个属性代表实体的一个特征。

示例：关系数据库中的表示例：关系数据库中的表

--创建一个学生表

CREATETABLEStudents(

IDINTPRIMARYKEY,

NameVARCHAR(100),

AgeINT,

MajorVARCHAR(100)

);

--插入数据

INSERTINTOStudents(ID,Name,Age,Major)

VALUES(1,张三,20,计算机科学),

(2,李四,22,电子工程),

(3,王,19,数学);

3.数据库系统架构数据库系统架构

数据库系统架构描述了数据库系统的组成部分及其相互关系。主要包括：

•用户界面用户界面：用户与数据库交互的界面。

•应用程序应用程序：使用数据库数据的应用程序。

•数据库管理系统（数据库管理系统（DBMS））：管理数据库的软件。

•操作系统操作系统：管理硬件资源和提供DBMS运行环境。

•存储设备存储设备：存储数据的物理设备。

3.1DBMS的内部架构的内部架构

DBMS内部通常包括：

•存储管理器存储管理器：管理数据的物理存储。

•查询处理器查询处理器：处理SQL查询。

•事务管理器事务管理器：管理事务的开始、提交和回滚。

•恢复管理器恢复管理器：在系统故障后恢复数据库。

4.数据存储与检索基础数据存储与检索基础

数据存储和检索是数据库系统的核心功能。数据存储涉及如何在物理设备上组织数据，而数据检

索涉及如何高效地查找和访问数据。

4.1数据存储数据存储

数据存储通常使用以下技术：

•索引索引：加快数据检索速度。

•分区分区：将大表分割成小块，提高查询性能。

•压缩压缩：减少存储空间需求。

示例：创建索引示例：创建索引

--创建一个基于年龄的索引

CREATEINDEXAgeIndexONStudents(Age);

4.2数据检索数据检索

数据检索涉及使用SQL查询语言来查找和操作数据。

示例：数据检索示例：数据检索

--查询所有计算机科学专业的学生

SELECT*FROMStudentsWHEREMajor=计算机科学;

--查询年龄大于20岁的学生

SELECT*FROMStudentsWHEREAge20;

4.3数据更新数据更新

数据更新包括插入、删除和修改数据。

示例：数据更新示例：数据更新

--修改学生张三的专业为软件工程

UPDATEStudentsSETMajor=软件工程WHEREName=张三;

--删除年龄小于20岁的学生记录

DELETEFROMStudentsWHEREAge20;

4.4数据库设计数据库设计

数据库设计是创建数据库结构的过程，包括：

•概念设计概念设计：使用实体关系模型（ER模型）来描述数据和数据之间的关系。

•逻辑设计逻辑设计：将ER模型转换为特定DBMS支持的数据模型。

•物理设计物