第一章 绪论
这一章的难点主要在于介绍了大量的基本概念，重点在数据模型的3个组成要素、数据库系统的三级模式和两层映像的体系结构、数据库系统的物理独立性和逻辑独立性。学习这一章的目的是了解基本知识，为了以后的学习打好基础。
这一章主要分四小节内容
1.1 数据库系统概述
1.2 数据模型
1.3 数据库系统结构
1.4 数据库系统的组成
1.1 数据库系统概述
1.1.1四个概念
1.数据(Data)
- 定义：是数据库中存储的基本对象。
- 特点：数据与其语义是不可分的。
学生档案中的学生记录
（李明，男，199105，江苏南京市，计算机系，2010）
语义1：学生姓名、性别、出生年月、籍贯、所在院系、入学时间
2.数据库(Database)（常考）
- 定义：是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
- 基本特征：数据按一定的数据模型组织、描述和储存；可为各种用户共享；冗余度较小；数据独立性较高；易扩展
3.数据库管理系统(DBMS)
- 定义：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。
- 主要功能：数据定义功能；数据组织、存储和管理；数据操纵功能；数据库的事务管理和运行管理；数据库的建立和维护功能(实用程序)；其它功能
4.数据库系统(DBS)
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定义：在计算机系统中引入数据库后的系统构成。
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构成：数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员
1.1.2 数据管理技术的产生和发展 -
人工管理阶段(20世纪40年代中–50年代中)
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文件系统阶段(20世纪50年代末–60年代中)
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数据库系统阶段(20世纪60年代末–现在)
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高级数据库阶段
1.1.3 数据库系统的特点
- 数据结构化
- 数据的共享性高，冗余度低，易扩充
共享性高能够减少数据冗余，节约存储空间；避免数据之间的不相容性与不一致性；使系统易于扩充 - 数据独立性高
1.物理独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
2.逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。 - 数据由DBMS统一管理和控制。
1.2 数据模型
1.2.1 两大类数据模型
- (1) 概念模型(信息模型)：它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计。
- (2) 逻辑模型和物理模型
逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现；物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。
1.2.2 数据模型的组成要素（常考）
- 数据结构
描述数据库的组成对象，以及对象之间的联系； 是对系统静态特性的描述。 - 数据操作
对数据库中各种对象(型)的实例(值)，允许执行的操作及有关的操作规则，有：查询，更新(包括插入、删除、修改)； 是对系统动态特性的描述。 - 完整性约束条件
一组完整性规则的集合。
完整性规则：给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则。
1.2.3 概念模型
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(1)实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念
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(2)属性（Attribute）：实体所具有的某一特性称为属性。 一个实体可以由若干个属性来刻画
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(3)码（Key）：唯一标识实体的属性集称为码
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(4)域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域
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(5)实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型
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(6)实体集（Entity Set）：同一类型实体的集合称为实体集
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(7) 联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。 分为：实体内部的联系和实体之间的联系。
两个实体型之间的这三类联系 1.一对一联系（1:1） 实例：一个班级只有一个正班长，一个班长只在一个班中任职 2. 一对多联系（1：n） 实例：一个班级中有若干名学生，每个学生只在一个班级中学习 3.多对多联系（m:n） 实例： 课程与学生之间的联系：一门课程同时有若干个学生选修一个学生可以同时选修多门课程 概念模型的一种表示方法——E-R方法 1.实体型——用矩形表示，矩形框内写明实体名。 2.属性——用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来 3.联系——用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）
联系的属性：联系本身也是一种实体型，也可以有属性。如果一个联系具有属性，则这些属性也要用无向边与该联系连接起来
1.2.4层次模型
- 层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系
1.2.6 网状模型
- 网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式
1.2.7 关系模型
- 在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。
- 关系（Relation）-- 一个关系对应通常说的一张表
- 元组（Tuple）–表中的一行即为一个元组
- 属性（Attribute）–表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名
- 主码（Key）–表中的某个属性组，可以唯一确定一个元组
- 域（Domain）–属性的取值范围。
- 分量–元组中的一个属性值。
1.3 数据库系统结构
1.3.1数据库系统的三级模式结构
- 模式（Schema，也称逻辑模式）：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。
- 外模式（External Schema，也称子模式或用户模式）：数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。 一个数据库可以有多个外模式；外模式就是用户视图；保证数据安全性的有力措施
- 内模式（ Internal Schema，也称存储模式）：是数据物理结构和存储方式的描述
1.3.2数据库的二级映像功能与数据独立性
1.三级模式是对数据的三个抽象级别
2.二级映象在DBMS内部实现这三个抽象层次的联系和转换
- 外模式／模式映像（多对一）
保证数据的逻辑独立性：当模式改变时，数据库管理员DBA修改有关的外模式／模式映象，使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。 - 模式／内模式映像 （一对一）
保证数据的物理独立性：当数据库的存储结构改变了（例如选用了另一种存储结构），数据库管理员修改模式／内模式映象，使模式保持不变应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。
