一 数据库基本概念

数据，数据库，数据库管理系统和数据库系统是数据库中最常见的的4个基本概念
1.数据(Data)
数据(Data)是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来，可以被鉴别的信息。
数据的解释是对数据含义的说明，也称为数据的语义，即数据所蕴含的信息。数据与其语义密不可分，没有语义的数据是没有意义和不完整的 。
数据是信息存在的一种形式，只有通过解释和处理的数据才能成为有用的信息
2.数据库(DB)
数据库是指长期存储在计算机上的有组织的，可共享的数据的集合，且数据库中的数据按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性，系统易于扩展，并且可以被多个用户所共享。
概括而言，数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点。
3.数据库管理系统（DBMS）
数据库管理系统是专门用于建立和管理数据库的软件，介于应用程序和操作系统之间。
数据库管理系统的主要功能包括：
（1）数据定义功能
（2）数据操纵功能
（3）数据库的运行管理功能
（4）数据库的建立和维护功能
（5）数据组织、存储和管理功能
（6）其他功能—主要指与其他软件的网络通信，不同数据库管理系统之间的相互通信等
4.数据库系统(DBS)
数据库系统是指计算机中引入了数据库技术之后的系统
一个完整的数据库系统包括数据库，数据库管理系统，数据库管理员，应用程序及用户等

二 数据库管理技术的发展

1.人工管理阶段
特点：（1）数据不保存
（2）应用程序管理数据
（3）数据面向应用

2.文件系统阶段
文件系统是将数据的逻辑结构和物理结构分离，由“存放方法”实现逻辑结构与物理结构之间的映射
当物理结构发生变化时，不会导致应用程序的修改，这称为数据的物理独立性
特点：（1）长期保存
（2）专门管理
（3）提供了物理独立性，为数据共享成为可能

3.数据库系统阶段
当数据逻辑结构发生变化时，不影响不要求这种改变的应用程序，这称为数据的逻辑独立性
特点：（1）数据集成
（2）数据共享性高
（3）数据冗余小
（4）数据一致性
（5）数据独立性高
（6）实行统一管理与控制：数据的安全性，数据的完整性，并发控制，故障恢复
（7）减少工作量
数据独立：数据定义与使用数据的应用程序分离称之为数据独立，即数据或程序的修改不会引起另一方的修改

三 数据库系统的结构

1.数据库的三级模式
（1）模式：
模式也被称为概念模式或逻辑模式
模式是数据库在逻辑上的视图，即概念视图
用于定义数据之间的逻辑结构，数据之间的联系，以及与数据相关的安全性、完整性等。
（2）外模式
外模式也称为子模式或用户模式
外模式是用于满足不同数据库用户需求的数据视图，即用户视图
一个数据库可以有多个不同的外模式，允许它们有一定的重叠，且一个外模式可以为一个程序使用，或者被多个程序共享
外模式有效的支持了数据的独立性和共享性
（3）内模式
内模式也称为存储模式，是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式。
内模式是数据库中最底层表示，即内部视图和存储视图
一个数据库只有一个内模式

2.数据独立性
数据库中三级模式分别对应数据的三层抽象，有以下特点
（1）数据库的概念模式是独立于数据库其他层次结构，是数据库的核心
（2）数据库的内模式(存储模式)依赖于概念模式，但独立于外模式(用户模式)
（3）数据库的外模式(用户模式)是在概念模式上定义的，面向具体的程序，独立于存储设备和内模式

3.三级模式的两层映像
（1）外模式-模式：定义了外模式与模式之间的映像关系，一个模式可以有任意多个外模式。
一个外模式都会有一个外模式-模式映像
外模式不受模式变化的影响，保证了数据与程序的逻辑独立性
（2）模式-内模式： 定义了模式与内模式之间的映像关系，即 定义了数据库逻辑结构与存储结构之间的对应关系。
数据库中只有一个模式，且只有一个内模式，所以模式-内模式是唯一的。

4.数据库的运行与应用程序
常见的有：客户/服务器结构(CS)，浏览器/服务器(BS)
（1）CS结构：其中应用程序被称为“客户端”，数据库被称为“服务器”或“后台”。
客户端用于与客户交互，服务器用于管理数据
（2）BS结构：BS是一种基于Web应用的客户/服务器模式。

四 数据模型

1.数据特征与数据模型组成要素
一般而言，数据具有静态和动态两种特征。
静态特征是指数据的基本结构，数据间的联系及数据的取值范围
动态特征是指可以对数据进行符合一定规则的操作
（1）数据结构
数据结构描述的是数据的静态特征，即数据的类型，内容，属性以及数据间的联系。
常见的数据模型：层次模型，网状模型，关系模型和面向对象模型
（2）数据操作
数据操作描述的是数据的动态特征，是对各种对象的实例允许执行操作的集合，包括操作和操作规格
数据操作主要分为检索和更新，“增删改”属于更新，“查”属于检索
（3）数据约束
数据约束描述数据结构中数据间的语法和语义关联。
约束包括“完整性约束”，“数据安全约束”，“并发控制约束”

2.数据模型的分类
数据模型是模型化数据和信息的工具，也是数据库的核心和基础
（1）概念层数据模型
概念层是数据抽象级别的最高层，主要用于数据库设计阶段，表示现实世界的各种事物和联系
（1.1）信息世界的基本概念：
1）实体：客观存在且可以相互区别的事物称之为实体
2）属性：实体所具有的特性称之为实体的属性
3）码或键：可以唯一标识实体的属性集称为码或键
4）域：属性的取值范围
5）实体型：用实体名和属性名集合来抽象和刻画同类实体，称之为实体型
6）实体集：同类实体的集合
7）联系：某个实体型与另一个实体型之间的某种关系
（1.2）概念模型的表示方法
通常使用实体-联系方法表示，即著名的E-R图，也叫做E-R模型
1）实体性：使用矩形表示，内部写上实体名
2）属性：使用椭圆表示，内部写上属性名
3）联系使用菱形表示，内部写上联系名称，同时在联系上注上联系的类型（1:1,1：N，或者M:N）
（2）逻辑层数据模型
逻辑层是数据抽象的中间层，描述数据整体的逻辑结构，也叫做数据的逻辑模型
（2.1）层次模型
层次模型的结构，是一棵“有向数”。
特点：有且仅有一个节点无父节点，称之为根节点，可以表示从属关系
（2.2）网状模型
网状模型以网状结构表示实体与实体之间的关系，是层次模型的扩展。
特点：允许有多个根节点，可以表示从属和交叉关系
（2.3）关系模型
关系模型是用二维表结构来表示实体与实体之间联系的模型，并以二维表格的形式组织数据。
有以下优点
1）建立在严格的数学概念基础上
2）结构简单，清晰，易懂易用
3）存取路径透明，从而具有更高的数据独立性和更好的安全保密性
MySql就是典型的关系型数据库
（2.4）面向对象模型
面向对象方法与数据库相结合所构成的数据模型称之为面向对象模型
面向对象模型即是概念模型又是逻辑模型
（3）物理层数据模型
物理层数据模型，也称为数据的物理模型，其描述数据在存储介质上的组织结构，即逻辑结构的物理实现。