4．1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念

     數(shù)據(jù)：實際上就是描述事物的符號記錄。
     數(shù)據(jù)的特點：有一定的結(jié)構(gòu)，有型與值之分，如整型、實型、字符型等。而數(shù)據(jù)的值給出了符合定型的值，如整型值15。
     數(shù)據(jù)庫：是數(shù)據(jù)的集合，具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種應(yīng)用數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應(yīng)用程序共享。
     數(shù)據(jù)庫存放數(shù)據(jù)是按數(shù)據(jù)所提供的數(shù)據(jù)模式存放的，具有集成與共享的特點。
     數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：一種系統(tǒng)軟件，負責(zé)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)服務(wù)等，是數(shù)據(jù)庫的核心。
     數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能：
    （1）數(shù)據(jù)模式定義：即為數(shù)據(jù)庫構(gòu)建其數(shù)據(jù)框架；
    （2）數(shù)據(jù)存取的物理構(gòu)建：為數(shù)據(jù)模式的物理存取與構(gòu)建提供有效的存取方法與手段；
    （3）數(shù)據(jù)操縱：為用戶使用數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)提供方便，如查詢、插入、修改、刪除等以及簡單的算術(shù)運算及統(tǒng)計；
    （4）數(shù)據(jù)的完整性、安生性定義與檢查；
    （5）數(shù)據(jù)庫的并發(fā)控制與故障恢復(fù)；
    （6）數(shù)據(jù)的服務(wù)：如拷貝、轉(zhuǎn)存、重組、性能監(jiān)測、分析等。
為完成以上六個功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供以下的數(shù)據(jù)語言：
    （1）數(shù)據(jù)定義語言：負責(zé)數(shù)據(jù)的模式定義與數(shù)據(jù)的物理存取構(gòu)建；
    （2）數(shù)據(jù)操縱語言：負責(zé)數(shù)據(jù)的操縱，如查詢與增、刪、改等；
    （3）數(shù)據(jù)控制語言：負責(zé)數(shù)據(jù)完整性、安全性的定義與檢查以及并發(fā)控制、故障恢復(fù)等。
    數(shù)據(jù)語言按其使用方式具有兩種結(jié)構(gòu)形式：交互式命令(又稱自含型或自主型語言)宿主型語言（一般可嵌入某些宿主語言中）。
    數(shù)據(jù)庫管理員：對數(shù)據(jù)庫進行規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視等的專業(yè)管理人員。
    數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、數(shù)據(jù)庫管理員（人員）、硬件平臺（硬件）、軟件平臺（軟件）五個部分構(gòu)成的運行實體。
    數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)：由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及應(yīng)用界面三者組成。
    文件系統(tǒng)階段：提供了簡單的數(shù)據(jù)共享與數(shù)據(jù)管理能力，但是它無法提供完整的、統(tǒng)一的、管理和數(shù)據(jù)共享的能力。
    層次數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 ：為統(tǒng)一與共享數(shù)據(jù)提供了有力支撐。
關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段
    數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點：數(shù)據(jù)的集成性 、數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性 、數(shù)據(jù)獨立性（物理獨立性與邏輯獨立性）、數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式：
   （1）概念模式：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中全局數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)的描述，全體用戶公共數(shù)據(jù)視圖；
   （2）外模式：也稱子模式與用戶模式。是用戶的數(shù)據(jù)視圖，也就是用戶所見到的數(shù)據(jù)模式；
   （3）內(nèi)模式：又稱物理模式，它給出了數(shù)據(jù)庫物理存儲結(jié)構(gòu)與物理存取方法。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射：
   （1）概念模式到內(nèi)模式的映射；
   （2）外模式到概念模式的映射。

   4.2 數(shù)據(jù)模型

    數(shù)據(jù)模型的概念：是數(shù)據(jù)特征的抽象，從抽象層次上描述了系統(tǒng)的靜態(tài)特征、動態(tài)行為和約束條件，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息表與操作提供一個抽象的框架。描述了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作及數(shù)據(jù)約束。
    E-R模型的基本概念
   （1）實體：現(xiàn)實世界中的事物；
   （2）屬性：事物的特性；
   （3）聯(lián)系：現(xiàn)實世界中事物間的關(guān)系。實體集的關(guān)系有一對一、一對多、多對多的聯(lián)系。
    E-R模型三個基本概念之間的聯(lián)接關(guān)系：實體是概念世界中的基本單位，屬性有屬性域，每個實體可取屬性域內(nèi)的值。一個實體的所有屬性值叫元組。
    E-R模型的圖示法：（1）實體集表示法；  （2）屬性表法；  （3）聯(lián)系表示法。
    層次模型的基本結(jié)構(gòu)是樹形結(jié)構(gòu)，具有以下特點：
    （1）每棵樹有且僅有一個無雙親結(jié)點，稱為根；
    （2）樹中除根外所有結(jié)點有且僅有一個雙親。
    從圖論上看，網(wǎng)狀模型是一個不加任何條件限制的無向圖。
    關(guān)系模型采用二維表來表示，簡稱表，由表框架及表的元組組成。一個二維表就是一個關(guān)系。
    在二維表中凡能唯一標識元組的最小屬性稱為鍵或碼。從所有侯選健中選取一個作為用戶使用的鍵稱主鍵。表A中的某屬性是某表B的鍵，則稱該屬性集為A的外鍵或外碼。
    關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束：
   （1）實體完整性約束：約束關(guān)系的主鍵中屬性值不能為空值；
   （2）參照完全性約束：是關(guān)系之間的基本約束；
   （3）用戶定義的完整性約束：它反映了具體應(yīng)用中數(shù)據(jù)的語義要求。

   4.3關(guān)系代數(shù)

    關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點之一是它建立在數(shù)據(jù)理論的基礎(chǔ)之上，有很多數(shù)據(jù)理論可以表示關(guān)系模型的數(shù)據(jù)操作，其中最為著名的是關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算。
關(guān)系模型的基本運算：
   （1）插入 （2）刪除 (3)修改 （4）查詢（包括投影、選擇、笛卡爾積運算）

   4.4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理

    數(shù)據(jù)庫設(shè)計是數(shù)據(jù)應(yīng)用的核心。
    數(shù)據(jù)庫設(shè)計的兩種方法：
   （1）面向數(shù)據(jù)：以信息需求為主，兼顧處理需求；
   （2）面向過程：以處理需求為主，兼顧信息需求。
    數(shù)據(jù)庫的生命周期：需求分析階段、概念設(shè)計階段、邏輯設(shè)計階段、物理設(shè)計階段、編碼階段、測試階段、運行階段、進一步修改階段。
   需求分析常用結(jié)構(gòu)析方法和面向?qū)ο蟮姆椒ā＝Y(jié)構(gòu)化分析（簡稱SA）方法用自頂向下、逐層分解的方式分析系統(tǒng)。用數(shù)據(jù)流圖表達數(shù)據(jù)和處理過程的關(guān)系。對數(shù)據(jù)庫設(shè)計來講，數(shù)據(jù)字典是進行詳細的數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析所獲得的主要結(jié)果。
   數(shù)據(jù)字典是各類數(shù)據(jù)描述的集合，包括5個部分：數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流（可以是數(shù)據(jù)項，也可以是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、數(shù)據(jù)存儲、處理過程。
   數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計的目的是分析數(shù)據(jù)內(nèi)在語義關(guān)系。設(shè)計的方法有兩種
  （1）集中式模式設(shè)計法（適用于小型或并不復(fù)雜的單位或部門）；
  （2）視圖集成設(shè)計法。
   設(shè)計方法：E-R模型與視圖集成。
   視圖設(shè)計一般有三種設(shè)計次序：自頂向下、由底向上、由內(nèi)向外。
   視圖集成的幾種沖突：命名沖突、概念沖突、域沖突、約束沖突。
   關(guān)系視圖設(shè)計：關(guān)系視圖的設(shè)計又稱外模式設(shè)計。
   關(guān)系視圖的主要作用：
   （1）提供數(shù)據(jù)邏輯獨立性；
   （2）能適應(yīng)用戶對數(shù)據(jù)的不同需求；
   （3）有一定數(shù)據(jù)保密功能。
    數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計主要目標是對數(shù)據(jù)內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)作調(diào)整并選擇合理的存取路徑，以提高數(shù)據(jù)庫訪問速度有效利用存儲空間。一般RDBMS中留給用戶參與物理設(shè)計的內(nèi)容大致有索引設(shè)計、集成簇設(shè)計和分區(qū)設(shè)計。
    數(shù)據(jù)庫管理的內(nèi)容：
    （1）數(shù)據(jù)庫的建立；
    （2）數(shù)據(jù)庫的調(diào)整；
    （3）數(shù)據(jù)庫的重組；
    （4）數(shù)據(jù)庫安全性與完整性控制；
    （5）數(shù)據(jù)庫的故障恢復(fù)；
    （6）數(shù)據(jù)庫監(jiān)控。