【数据库原理】——（数据库系统概述）

文章目录

• 前言
• 一、基础来源
• • 什么是数据和信息？
  • 数据和信息之间的关系？
  • 数据处理和数据管理的关系？
• 二、数据库技术的发展
• • • 三个阶段的区别与特点
• 三、数据库系统
• • 数据库系统的组成？
  • 数据库管理系统的地位和作用？
• 四、数据库系统的内部体系结构
• • 数据库的*三级模式和二级映像*是什么？
  • 数据库系统中三级模式和二级映像的优点？
• 五、数据库系统的外部体系结构
• • 从用户角度分为几种主要的体系结构？
  • 分布式体系结构在物理和逻辑上的特点？
  • B/S结构和C/S结构的差别和比较？
• 六、数据模型
• • 如何通过多级抽象将现实世界中的业务数据转换为计算机世界存储的数据？
  • 概念模式、逻辑模型和物理模型之间的差异？
  • 三个世界中相关概念是如何相互转换的？
  • 四种数据模型有哪些各自有什么特点？
• 七 、 数据库领域的新技术
• • 分布式数据库的特点？
  • 数据挖掘主要应对的场景？
  • 大数据的4V特征有哪些？
• 总结

前言 一、基础来源 什么是数据和信息？

信息：信息是人脑对现实世界事物的存在、运动状态以及事物之间的联系的抽象反映。
信息的特征：

• 源于物质和能量
• 可感知的
• 可储存、加工、传递和再生

数据：数据是用来记录信息的可识别的符组合的，是信息的具体表现形式
数据的表现形式：包括数字、文字、图形、图像、声音和视频等。

数据和信息之间的关系？

数据是信息的符号表示，信息是对数据的语义解释。
因此，他们具有了信息传递的功能。可表示为以下关系：

信息 = 数据 + 语义

数据表示了信息，而信息只有通过数据形式表示出来才能被人们理解和接受。

数据处理和数据管理的关系？

数据处理：数据处理是将数据转换为信息的过程，包括对数据的收集、管理、加工利用乃至信息输出等一系列活动。
数据管理：数据管理较数据处理过程更为复杂，主要包括数据的分类、组织、编码、储存、维护、检索等操作。
数据处理过程中，数据是原料，是输出；而信息是产出，是输出结果。
“数据处理”的真正含义应该是为了产生信息而处理数据。

二、数据库技术的发展 三个阶段的区别与特点

	人工管理	文件管理	数据库系统
应用背景	科学计算	科学计算、管理	大规模管理
硬件背景	无直接存储设备	磁盘、磁鼓	大容量磁盘
软件背景	没有操作系统	有文件系统	有数据库管理系统
处理方式	批处理	联机实时处理、批处理	联机实时处理、批处理、分布处理
数据与程序之间对应关系	一一对应	一对多	一对N
数据管理者	人	文件系统	数据库管理系统
数据面向对象	某个应用程序	某个应用程序	现实世界
数据共享程度	无共享、冗余度大	共享性差、冗余度大	共享性大、冗余度小
数据独立性	不独立完全依赖于程序	独立性差	具有高度的物理独立性1和一定的逻辑独立性2
数据结构化	无结构	记录内有结构、整体无结构	整体结构化，用数据模型描述
数据控制能力	应用程序自己控制	应用程序自己控制	有DBMS提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复

三、数据库系统 数据库系统的组成？

数据库系统（Database System,DBS)是指在计算机系统中引入数据库后的系统。
主要包括：数据库、数据库用户、计算机硬件系统、计算机软件系统等。

数据库：（Database,DB）是指储存在计算机内、有组织的、可共享的的数据和数据对象（如表、视图、储存过程、触发器等）的集合。
数据库用户：按权限不同可分为三类：

• 第一类：最终用户（End User）非计算机专业人员。
• 第二类：应用程序员（Application Programmer）设计和编辑应用程序，并进行调试和安装。
• 第三类：数据库管理员（Database Administrator，DBA）负责设计、建立、 管理和维护数据库以及协调用户对数据库要求的个人或工作团队 。

计算机硬件系统：硬件是指储存和运行数据库系统的硬件设备，包括CPU、内存、大容量存储设备、输入/输出设备和外部设备等。
计算机软件系统：DBMS、OS、应用开发系统、开发工具

数据库管理系统的地位和作用？

由图可看出：DBMS在操作系统的支持下工作，应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。 ·

四、数据库系统的内部体系结构 数据库的三级模式和二级映像是什么？

三级模式

• 外模式：数据库用户能看到并允许使用的那部分局部数据的逻辑结构和特征的描述
• 模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
• 内模式：它是对数据库存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式
• 注意：内模式和模式只有一个，外模式可有多个。

二级映像

• 外模式/模式映像：确定了数据的局部逻辑结构与全局逻辑结构之间的对应关系
• 模式/内模式映像:确定了数据的全局逻辑结构与储存结构之间的对应关系

数据库系统中三级模式和二级映像的优点？

• 保证数据独立性
• 简化用户接口
• 有利于数据共享
• 有利于数据的安全保密

五、数据库系统的外部体系结构 从用户角度分为几种主要的体系结构？

• 单用户结构的数据库系统
• 主从式结构的数据库系统
• 分布式结构的数据库系统
• 客户机/服务器结构的数据库系统
• 浏览器/服务器结构的数据库系统

分布式体系结构在物理和逻辑上的特点？

• 数据在物理上是分布的
• 数据在逻辑上是一个整体
• 结点上分布存储的数据相对独立

B/S结构和C/S结构的差别和比较？

由图可知：

• C/S结构 客户机直接与数据服务器连接
• B/S结构 客户机通过应用服务器与数据库服务器连接

六、数据模型 如何通过多级抽象将现实世界中的业务数据转换为计算机世界存储的数据？

• 现实世界中的业务数据经历三个世界二级抽象转换为计算机世界储存的数据
  
  由图1 - 13 可知：首先要将现实世界的的事物及联系通过认识抽象成信息世界的概念模型，然后再抽象成为计算机世界的数据模型

概念模式、逻辑模型和物理模型之间的差异？

• 概念模型 ：（信息模型）是按用户的观点对数据和信息的建模，是对现实世界事物及联系的第一级抽象；概念模型是属于信息世界的模型
• 逻辑模型：（数据模型和物理模型）按计算机的观点对数据建模，是对现实世界的二级抽象，主要用于DBMS的实现；逻辑模型是属于计算机世界的模型
• 物理模型：是对数据的最底层抽象，描述数据在磁盘或磁带上的存储方法和存取方式

三个世界中相关概念是如何相互转换的？

• 现实世界：既客观存在的世界

• 信息世界：是现实世界在人们头脑中的反应，经过人脑的分析、归纳和抽象，形成信息，人们对这些信息进行记录、整理、归纳和格式化后，就构成了信息世界

• • 信息世界相关概念

关键字	定义	举例
实体（Entity）	客观存在并且可以相互区别的事物	学生
属性（Attribute）	实体具有某一特性称为属性	学号、姓名、年龄
实体性（Entity Type）	具有相同属性的实体	学生型
实体集（Entity Set）	同型实体的集合	所有学生
码（key）	能唯一标识一个实体的属性或属性集	学号
域（Domain）	某一属性的取值范围	性别域为男或女（类似于：enum）
联系Relationship	单个实体型内部的联系和实体型之间的联系	单个实体型内部：学生和姓名 ；实体型之间：学生课程

• • 两个实体型之间的联系：
    （1）一对一（1:1）
    （2）一对多（1：n）
    （3）多对多（m:n）
• • 两个以上实体型之间的联系 ：（1：1）、（1：n）、（m:n）
• • 单个实体实体型之间的联系 ：（1：1）、（1：n）、（m:n）

• 计算机世界：计算机世界是信息世界中的信息的数据化，就是将信息用数字符号等数据表示，便于存储在计算机中并由计算机进行识别和处理

• • 计算机世界的主要概念

关键字	定义	举例
字段（Field）	标记实体属性的命名单位（数据项）	姓名
记录（Record）	字段的有序集合	一个学生的记录
文件(File)	同一类记录的集合	所有学生记录
关键字（key）	能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集	学号

四种数据模型有哪些各自有什么特点？

模型特点	数据结构	数据操作	数据的完整性约束	优点	缺点
层次模型	树
网状模型	有向图
关系模型	二维表

• 层次模型
  

• 网状模型

• 关系模型

• 面向对象模型

七 、 数据库领域的新技术 分布式数据库的特点？ 数据挖掘主要应对的场景？ 大数据的4V特征有哪些？ 总结

• 信息、数据、数据处理与数据管理的基本概念；
• 数据管理技术发展的三个阶段及各自的优缺点；
• 数据库系统主要包括数据库、数据库用户、计算机硬件系统和计算机软件系统等几部分；
• 数据库系统内部的体系结构：三级模式结构；
• 数据库系统的三级抽象和二级映象保证了数据库系统的逻辑独立性和物理独立性；
• 层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。
• 数据库领域新技术

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1. 物理独立性： ↩︎

2. 逻辑独立性： ↩︎