2.3数据库系统
　　
　　2.3.1数据库的基本概念
　　
　　1.数据库的基本术语
　　
　　（1）数据库（DataBase,DB）:以一定的方式将相关数据组织在一起并存储在外存储器上所形成的、能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的一组相互关联的数据集合.
　　
　　（2）数据库管理系统:指帮助用户建立、使用和管理数据库的软件系统,简称为DBMS（DataBaseManagementSystem）.数据库管理系统是数据库系统的核心,DBMS通常由下列三个基本部分组成,即:
　　
　　①数据描述语言DDL（DataDescriPtionLanguage）.用来描述数据库、表的结构,供用户建立数据库及表.
　　
　　②数据操作语言DML（DataManiPulationLanguage）.供用户对数据表进行数据的查询（包括检索与统计）和存储（包括增加、删除与修改）等操作.
　　
　　③其他管理和控制程序.实现数据库建立、运行和维护时的统一管理、统一控制,从而保证数据的安全、完整,及多用户并发操作.同时完成初始数据的输入、转换、转存、恢复、监控、通信,以及工作日志等管理控制的实用程序.
　　
　　（3）数据库系统（DataBaseSystem）:指以计算机系统为基础,以数据库方式管理大量共享数据的综合系统.它一般由数据库、计算机硬软件系统、数据库管理系统和用户（最终用户、应用程序设计员和数据库管理员）四个部分构成.
　　
　　（4）数据库应用系统:是在数据库管理系统（DBMS）支持下建立的计算机应用系统,简写为DBAS.
　　
　　2.数据库系统的特点
　　
　　数据库系统和其他数据管理系统相比,有如下一些基本特点.
　　
　　（1）数据结构化.文件系统中,独立文件内部的数据一般是有结构的,但文件之间不存在联系,因此从数据的整体来说是没有结构的.数据库系统虽然也常常分成许多单独的数据文件,并且文件内部也具有完整的数据结构,但是它更注意同一数据库中各数据文件之间的相互联系.
　　
　　（2）数据共享.共享是数据库系统的目的,也是它的重要特点.一个数据库中的数据,不仅可以为同一企业或组织的内部各部门共享,还可以为不同组织、地区甚至不同国家的用户所共享.而在文件系统中,数据总是由特定用户专用的.
　　
　　（3）数据独立性.在文件系统中,数据结构和应用程序是相互依赖的,任何一方的改变总是要影响另一方.在数据库系统中,这种相互依赖性是很小的,数据和程序具有相对的独立性.
　　
　　数据库模式主要分为物理结构和逻辑结构两个方面.描述物理结构的称为物理数据库描述（或物理模式、内模式）,它直接与操作系统或硬件相联系.一个数据库系统只有一个内模式.
　　
　　描述逻辑结构的称为模式（或概念模式、逻辑模式）,它是数据库数据的完整表示,是所有用户的公共数据视图.一个数据库系统只有一个模式,它总是以某一种数据模型为基础,统一考虑所有用户的要求,并有机地综合成一个逻辑整体.模式仅仅是数据型的描述,不涉及具体数据值.模式的一组值称为模式的一个实例,一个模式往往有许多的实例.模式是相对稳定的,而实例是不断变动的.因为模式反映的是数据库的结构,一旦定义好基本上就不再变动；而实例反映的是数据库某个时刻的状态,数据库的数据是在不断更新变化的.针对每一个用户或应用,又由模式导出若干个子模式（或叫外模式、用户模式）.子模式是直接面向用户的,用户能够看见并使用的局部数据的逻辑结构描述.每一个子模式都是模式的一个子集；也可以把它看成是模式的一个窗口.一个数据库系统可以有多个子模式.
　　
　　数据库系统的三级模式中还提供了两个映像功能:一个是在物理结构与逻辑结构之间的映像（转换）功能；另一个是在逻辑结构与用户结构之间的映像（转换）功能.第一种映像使得数据库物理结构改变时逻辑结构不变,因而相应的程序也不变,这就是数据库的物理独立性；第二种映像使得逻辑结构改变时,用户结构不变,应用程序也不用改变,这就是数据和程序的逻辑独立性.由于这种独立性,使得应用程序的编写再也不需要考虑数据的描述和存取问题,从而大大减少了应用程序的修改和维护工作.
　　
　　（4）可控冗余度.在文件系统中,由于每个应用都拥有并使用自己的数据,各数据文件中难免有许多数据相互重复,这就是冗余.数据库系统是为了整个系统的数据共享而建立的,各应用的数据集中存储、共同使用,尽可能地避免了数据的重复存储,减少了数据的冗余.
　　
　　（5）统一的管理和控制.数据库通过数据库管理系统软件包统一管理数据.由于多用户共享数据,数据库还具有安全性、完整性、并发性控制和数据恢复功能.
　　
　　2.3.2数据模型的基本概念
　　
　　1.模型的概念
　　
　　对现实世界事物特征的模拟和抽象就是这个事物的模型.在数据库中数据模型是抽象的表示和处理现实世界中数据的工具.
　　
　　模型应当满足以下要求:一是真实地反映现实世界；二是容易被人理解；三是便于在计算机上实现等.信息采用逐步抽象的方法,把数据模型划分为两类,以人的观点模拟现实世界的模型叫做概念模型（或称信息模型）,以计算机系统的观点模拟现实世界的模型叫做数据模型.
　　
　　2.概念模型
　　
　　概念模型就是概念层次的数据模型.它独立于任何数据库管理系统,但是又很容易向数据库管理系统支持的逻辑数据模型转换.
　　
　　（l）基本术语
　　
　　实体:客观存在,并且可以互相区别的事物.它可以是具体的物件,也可以是抽象的概念,还可以是某种联系.
　　
　　属性:实体具有的每一个特性都称为一个属性.属性有"型"和"值"的概念,属性的名称（说明）就是属性的"型"；对型的具体赋值就是属性的"值".
　　
　　码:在众多属性中能够惟一标识（确定）实体的属性或属性组的称为实体的码.
　　
　　域:属性的取值范围称为该属性的域.
　　
　　实体型:用实体名及描述它的各属性名,可以刻画出全部同质实体的共同特征和性质,它被称为实体型.
　　
　　实体集:某个实体型下的全部实体,叫做实体集.
　　
　　联系:一个实体集内部各实体之间的相互联系,叫做实体内.
　　
　　（2）实体集内部的联系.在一个实体集内部也存在着一对一、一对多和多对多的联系.
　　
　　3.数据模型
　　
　　它分为逻辑数据模型和物理数据模型两类.
　　
　　逻辑数据模型:是用户通过数据库管理系统看到的现实世界,它描述了数据库数据的整体结构.逻辑模型通常由数据结构、数据操作和数据完整性约束三部分概念组成.数据结构是对系统静态特性的描述,人们一般以数据结构的类型来命名数据模型,如层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等.
　　
　　物理数据模型:是用来描述数据的物理存储结构和存储方法的.它不但受数据库管理系统控制,而且与计算机存储器、操作系统密切相关.
　　
　　（l）层次模型.层次数据库的特点是实体之间按层次关系部定义.实体用记录（类型）表示,实体的属性对应记录的数据项；实体之间的联系用有向连线表示.
　　
　　层次模型以每个实体为结点,上层结点叫做父结点,下层结点叫做子结点.层次模型像一棵倒置的树,最上层的结点没有双亲,称为根结点；最下层的结点没有子女,称为叶结点.所以层次模型是一种以记录类型为结点的有向树结构.
　　
　　（2）网状模型.由于层次模型还不能很好地表达实体间的复杂关系（多对多联系）,于是又产生了网状模型,它很好地解决了实体间复杂关系的表达问题,但是它也有致命的弱点,即当需求扩展时,对原有数据结构及应用程序的修改会产生严重的后果.
　　
　　（3）关系模型.关系模型以人们经常使用的表格形式作为基本的存储结构,通过相同关键字段来实现表格间的数据联系.
　　
　　（4）面向对象模型.不同于层次模型、网状模型、关系模型这些传统的数据模型,面向对象数据模型是非传统的数据模型.将面向对象程序设计方法与数据库技术相结合就产生了面向对象数据库系统.
　　
　　2.3.3关系模型与关系数据库
　　
　　1.关系模型
　　
　　关系模型是一种新的数据模型.它建立在集合论和谓词演算公式的基础上.它提供的逻辑结构简单,数据独立性强,存取具有对称性、操纵灵活.
　　
　　在数据库中的数据结构如果依照关系模型定义,就是关系数据库系统.关系数据库系统由许多不同的关系构成,其中每个关系就是一个实体,可以用一张二维表表示.
　　
　　关系二维表中的术语解释如下:
　　
　　.关系（Relation）:一张二维表对应一个关系.
　　
　　.属性（Attribute）:表中每一列叫做一个属性,属性有名和值的区别.
　　
　　.元组（Topl）:由属性值组成的每一行叫做一个元组.
　　
　　.框架（rramework）:由属性名组成的表头称为框架（关系型）.
　　
　　.分量:表中的每一个属性值.
　　
　　.域（Domain）:每个属性的取值范围.
　　
　　.候选码（CandidateKey）:可以惟一确定的一个元组的属性或属性组（可简称码）.
　　
　　.主码（PrimaryKey）:一个关系中往往会有多个候选码,可以指定一个为主码.
　　
　　.主属性（PrimaryAttribute）:可以作为候选码的属性也叫主属性.
　　
　　.非主属性（Non-keyAttribute）:不能作为候选码的属性叫做非主属性.
　　
　　.关系模式:对关系的描述称为关系模式,常常记做:
　　
　　关系名（属性1,属性2,属性3,……,属性n）
　　
　　在关系模型中,不但实体用关系表示,而且实体之间的联系也用关系来表示.
　　
　　关系模型要求关系必须是规范化的,即要求每个关系必须满足一定的条件,其中最基本的一条就是,关系中每个分量必须是不可再分的基本项.
　　
　　作为一个关系模型的基本约束条件,起码必须具备以下几条:
　　
　　.表格中每一数据项不可再分,是基本项.
　　
　　.每一列数据有相同的类型,叫做属性.各列都有惟一的属性名和不同的属性值,列数可根据需要而设定.
　　
　　.每列的顺序是任意的.
　　
　　.每一行数据是一个实体诸多属性值的集合,叫做元组.一个表格中不允许有完全相同的行出现.
　　
　　.各行顺序可以是任意的.
　　
　　2.关系操作
　　
　　关系数据模型的理论基础是集合论,每一个关系就是一个笛卡尔积的子集.
　　
　　（1）传统集合运算.传统集合运算有并、交、差三种.
　　
　　（2）专门的关系运算.专门的关系运算主要有选择（筛选）、投影和连接三种.选择运算是对关系表中元组（行）的操作,操作结果是找出满足条件的元组.其中,
　　
　　投影运算是对关系表中属性（列）的操作,操作结果是找出关系中指定属性全部值的子集.
　　
　　选择运算和投影运算可以同时用一条命令来实现.
　　
　　连接运算是对两个关系的运算,操作结果是找出满足连接条件的所有元组,并且拼接成一个新的关系.完善的关系数据库管理系统总是以数据操纵语言及

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