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第一章：数据库系统概论
1.1什么是数据库
1.数据
- 数据—描述事务的符号记录
- 数据是数据库管理的基本对象
- 数据的含义=数据的语义，数据和语义不可分
2.数据库（DB）
- 定义：是长期存储在计算机内、有组织、可分享的大量数据的集合。是存放数据的仓库。
- 数据库的基本特征：数据按一定的数据模型组织、描述和存储 || 可共享 || 冗余度小 || 数据独立性高 || 可扩展
- 数据库中的数据3个特点：永久存储、可组织、可共享
- 数据模型（数据库的核心概念）：每个数据库中的数据都是按照某种数据模型来组织的。
3.数据库管理系统（DBMS）
- 定义：是位于用户和操作系统之间的一层数据管理系统软件，专门用于对数据进行管理和维护。
- 功能：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
4.数据库系统（DBS）——数据库
- 一个系统引入数据库后的系统构成
5.数据管理技术发展过程
（1）人工管理阶段
（2）文件系统阶段（可长期保存数据）（数据共享性差、独立性差、冗余度大，浪费空间，最严重会造成数据的不一致）
（3）数据库系统阶段（DBMS相当于一个中间人 连接 ——> 应用程序&数据库）
（4）新一代数据库管理系统
1.3数据库系统的组成
1.最基本组成部分
- 数据库
- 数据库管理系统（DBMS）（及其开发工具）——核心
- 应用系统（软硬件环境）
2.数据库系统的硬件
（1）对硬件要求很高
（2）要有足够大的内存——操作系统、数据库管理系统、数据缓冲区、应用程序
（3）要有足够大的硬盘空间——数据库
（4）最好有空闲的磁盘——存放备份数据
3.数据库系统的软件
（1）DBMS
（2）OS（操作系统）
（3）具有数据库访问接口的高级语言及编程环境，以便开发应用程序。
（4）实用工具（以DBMS为核心，一般为数据库厂商提供）
4.数据库中的组成人员
（1）数据库管理员（DBA）
（2）系统分析员
（3）数据库设计人员（一般由DBA担任）
（4）应用程序编写人员
（5）用户
1.4数据库系统的特点
1.数据结构化
2.数据共享性高、冗余度低、易扩充
3.数据独立性高
（1）物理独立性
（2）逻辑独立性
4.数据由DBMS统一管理和控制
（1）Security 数据安全性保护
（2）Integrity 数据完整性检查
（3）Concurrency 并发控制——对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果
（4）Recovery 数据库恢复
第二章：数据库系统结构
2.1数据模型的概念
1.数据模型（Data Model）
- 模拟和抽象现实世界的数据特征，用来描述数据是如何组织、存储、操作
2.数据模型的分类
（1）Conceptual 概念模型
- 按用户观点来建模——> 数据库设计
- 信息世界
- ER模型
（2）Logical 逻辑模型
- 按计算机系统的观点建模——>DBMS实现
- 机器世界
- 层次、网状、关系模型等
（3）Physical 物理模型
- 数据在具体DBMS产品中的物理存储方式和存取方法
- 机器世界
3.数据模型的组成要素
（1）数据结构（eg.学生基本信息）
（2）数据操作（eg.对学生信息进行查询、修改、删除操作）
（3）数据完整性约束条件（eg.对性别信息进行约束）
2.2概念模型
1.基本概念——信息世界
（1）实体 Entity
（2）属性 Attribute ：实体所具有的特性
（3）码 Key ：能唯一标识实体的属性集
（4）域 Domain：某属性的取值范围
（5）实体集 Entity Set：同一类型实体的集合
（6）实体型 Entity Type：实体名（属性1，属性2，属性3……）——抽象和刻画同类实体
2.ER表示法——实体-联系法
- 实体：矩形
- 联系（本身也是一种实体，也可有属性）：菱形（3种类型）
- 属性：椭圆形
3.概念模型实例分析
2.3逻辑模型-关系模型
1.逻辑模型概述（Logical Data Model）
（1）逻辑模型面向——> 用户 & 系统（概念模型必须要转化成逻辑模型）
（2）逻辑模型：用什么样的数据结构来组织数据
主要包括三类模型：
- 非关系模型：层次、网状模型…
- 关系模型（重点）：目前主流的数据库系统都是基于此
- 面向对象模型：目前数据库技术的研究方向
2.关系模型（重点）——描述实体和实体关系之间
- 用二维表来组织数据，一个二维表=一个关系
三个关系右部分所示
2.4数据库系统的三级模式
此处笔记整理来源于https://www.cnblogs.com/kunpengit/archive/2013/03/14/2959088.html
1.模式（概念模式）
（1）是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述
（2）综合了所有用户的需求
（3）一个数据库只有一个概念模式
2.外模式——数据库用户（包括应用程序员和最终用户）
（1）一个数据库可以有多个外模式
（2）外模式是保证数据安全的一个有力措施
3.内模式（存储模式）
（1）是数据物理结构和存储方式的描述
（2）是数据在数据库内部的表示方式
（3）一个数据库只有一个内模式
4.例题分析
- 建立的2个外模式都来源于一个关系——学生信息二维表
- 内模式—描述整个数据库的计算机底层表示
- 三级模式结构有利于高效地组织和管理数据，提高数据独立性（物理、逻辑独立性），保证数据库安全的重要措施
2.5数据库的二级映像功能与数据独立性
1.概述
2.外模式/概念模式映像
（1）外模式：描述数据的局部逻辑结构
（2）概念模式：描述数据的全局逻辑结构
（3）每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像；
其定义了外模式（局部逻辑结构）与概念模式（全局逻辑结构）之间的对应关系，映像定义通常包含在各自外模式的描述中。
（4）优点：保证数据的逻辑独立性
若要改变概念模式（eg.给某个关系增加或删除若干属性）， 则使DBA修改映像关系即可，不会改变外模式，也不必修改应用程序。
3.概念模式/内模式映像
（1）概念模式：描述数据的全局逻辑结构
（2）内模式：描述数据物理结构和以及存储方式（存储结构）
定义了概念模式（全局逻辑结构）与内模式（存储结构）之间的对应关系，该映像定义包含在概念模式描述中。
（3）模式/内模式映像唯一
（4）优点：保证数据的物理独立性
第三章：关系数据库
3.1关系数据库结构
关系数据库相关基本概念
（1）关系：一个二维表=一个关系
（2）元祖/记录：关系中每一行的数据
（3）属性、域
（4）码：又称“键”，取值具有唯一性的属性
（5）候选码：一个关系中所有的码构成候选码
（6）主码：由候选码中产生，作为元祖标识。其取值唯一、不为空。
（7）外码：
- 外码是另一个表的主码
- 插入数据必须先给所关联外码的那个表插入数据
- 保证两个表之间的数据一致性
3.2关系的完整性
关系完整性约束
- 对关系模型提出的某种约束条件
- 保证数据库中数据的正确性、相容性
- 完整性包括：域完整性、实体完整性、参照完整性（前三个关系模型必须满足）、用户定义完整性
（1）域完整性：指属性的值域的完整性
（2）实体完整性： 关系数据库中所有的表都必须有主码
杜绝下述2种情况的出现
- 无主码值的记录
- 与其他记录的主码值相同的记录
（3）参照完整性：
- 外码的取值必须参照主码的取值
- 关系中不允许引用不存在的记录
（4）用户定义完整性
3.3关系代数
1.关系代数运算符
- 运算对象是关系，运算结果也是关系。
- 并相容性概念