数据库基础技术概念

了解即可

数据、信息与数据处理

信息 = 数据 + 数据处理

数据库是长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据的集合。

数据库不仅包括数据本身，还包括数据之间的联系。

数据库管理系统：如Access、MySQL、DB2.

数据库应用系统： 基于数据库管理系统和数据库开发工具开发的应用程序、应用界面，则构成数据库应用系统。包括数据库管理系统、应用软件、应用界面。

数据库系统：引入数据库后的计算机系统。包括硬件系统、数据库、软件系统、数据库管理系统、数据库管理员等等。

数据管理技术的发展

数据管理经历了人工管理、文件系统、数据库管理、分布式数据库系统、面向对象数据库系统等阶段

即主要是人工管理、文件管理和数据库管理。

了解不同阶段的特点即可。

DBMS 的功能和特点

组成

  • 数据定义语言 DDL
  • 数据操纵语言 DML
  • 数据库运行控制程序
  • 实用工具成功

功能

  • 数据定义
  • 数据操纵
  • 数据库运行管理
  • 数据组织、存储和管理
  • 数据库的建立和维护
  • 数据通信接口

特点

结构化是数据库系统区别于文件系统的主要特征之一。

数据共享性高是数据库的基本特征。

数据独立性高。包括逻辑独立性和物理独立性。

有DBMS同意管理和控制。可以统一管理数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复。

数据库系统模式的常用概念

  • 什么是型（Type）和值（Value）？

Type：对某一类数据的结构和属性的说明

Value： 是型的一个具体赋值的实例

例如：

（学号，姓名，性别，系别，年龄，籍贯）表示学生的特征描述形式，是类型。

（900201，李明，男，计算机，22，江苏）是一个具体的学生记录，是型的一个取值。

  • 什么是数据库模式（Schema）？

模式是数据库逻辑结构和特征的描述。

是型的描述。

反映的是数据的结构及其联系， 模式是相对稳定的。

  • 什么是实例（Instance）？

实例是模式的一个具体值。

反映数据库某一时刻的状态，同一个模式可以有很多实例，实例会随数据库中数据的更新而变动。

例如：

在学生选课数据库模式中，包含学生记录、课程记录和学生选课记录。

2018年的一个学生数据库实例，包含2018年学校中所有学生的记录、2018年学校开设的课程记录，和2018年学生的选课记录。

显然，2019年度学生数据库模式对应的实例与2018年度学段数据库模式对应的实例是不同的。

三级模式结构与二级映象

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三级模式即内模式、模式、外模式组成。

也即物理级、概念级、视图级。

二级映象即：外模式/模式映象、模式/内模式映射。

  • 内模式

属于物理级，也称存储模式，是对数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。

内模式通常包括记录的存储方式（顺序存储、B树结构存储、hash存储）、索引、是否压缩存储、是否加密，存储记录结构等。

一个数据库只有一个内模式。

  • 模式

也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

是所有用户的公共数据视图。

模式处于数据库系统模式结构的中间层，与物理存储细节和硬件环境无关，与具体的应用程序、开发工具、程序设计语言无关。

模式定义的内容包括：数据的逻辑结构（数据项、类型、取值），数据直接的联系，数据的安全性、完整性。

一个数据库只有一个模式。

  • 外模式

也称子模式或用户模式。是数据库用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。

外模式介于模式和应用程序之间，每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据。

如上图：

模式与外模式的关系是一对多。

外模式与应用的关系是一对多。

  • 外模式/模式映象

每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映象，用于定义外模式与模式之间的对应关系。

外模式/模式映象保证了数据的逻辑独立性。

  • 模式/内模式映象

模式/内模式映象定义了数据全局逻辑结构与存储结构直接的对应关系。

模式/内模式映象是唯一的，保证了数据库的物理独立性。

⚡ 相关真题

2014年28/29题

在数据库设计过程中，设计用户外模式属于（28）；

A.概念结构设计 B.物理设计 C.逻辑结构设计 D.数据库实施

数据的物理独立性和数据的逻辑独立性是分别通过修改（29）来完成的。

A.模式与内模式之间的映像、外模式与模式之间的映像

B.外模式与内模式之间的映像、外模式与模式之间的映像

C.外模式与模式之间的映像、模式与内模式之间的映像

D.外模式与内模式之间的映像、模式与内模式之间的映像

【答案】C A

在数据库设计过程中，外模式设计是在数据库各关系模式确定之后，根据应用需求来确定各个应用所用到的数据视图即外模式的，

故设计用户外模式属于逻辑结构设计。

数据的独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的。

数据的独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。

数据的物理独立性是指当数据库的内模式发生改变时，数据的逻辑结构不变。

为了保证应用程序能够正确执行，需要通过修改概念模式/内模式之间的映像。

数据的逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。

数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可以不修改。

但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改外模式/概念模式之间的映像。