数据库系统

1 数据库模式

数据库是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(Database Management System,DBMS)、应用系统、数据库管理员(Database Administrator,DBA)和用户构成。

数据库系统结构:三级模式和两级映射

(1)三级模式

数据库系统由外模式、概念模式和内模式。

 

外模式也叫子模式或用户模式,对应用户级数据库。外模式用以描述用户(包括程序员和终端用户)看到的数据的逻辑结构,是数据库用户的数据视图,用户根据外模式用数据操作语句或应用程序区草组数据库中的数据。一个数据库可以有多个外模式,一个应用程序只能使用一个外模式。


概念模式也叫模式或逻辑模式,对应概念级数据库。概念模式是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。概念模式是数据库中全体实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,用以描述现实世界中的实体及其性质和联系。一个数据库只有一个概念模式。


内模式对应于物理级数据库,是数据库物理结构和存储方式的描述,是数据在数据库内部的表示方式。内模式不同于物理层,它假设外村是一个无限的线性地址空间。一个数据库只有一个内模式。


在数据库系统的三级模式中,模式是数据库的中心和关键;内模式依赖于模式,独立于外模式和存储设备;外模式面向具体应用,独立于内模式和存储设备;应用程序依赖于外模式,独立于模式和内模式。

 

(2)两级独立性

物理独立性(模式/内模式):用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据时相互独立的,当数据的物理存储改变时,应用程序不需要改变。

逻辑独立性(外模式/模式):用户的应用程序与数据库中的逻辑结构式相互独立的,当数据的逻辑结构改变时,应用程序不需要改变,


2 数据模型

数据模型是现实世界数据特征的抽象。包含3个部分:数据结构、数据操作和数据约束。

(1)数据模型分类

概念数据模型(实体联系模型)和基本数据模型(结构数据模型)。

概念数据模型是按照用户的观点来对数据和信息建模,主要用于数据库的设计,一般用实体-联系(Entity-Relationship,E-R)方法表示。

基本数据模型是按照计算机系统的观点来对数据和信息建模,主要用于数据库的实现。基本数据模型是数据库系统的核心和基础,通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

常见的基本数据模型:

a)层次模型

采用树形结构作为数据的组织方式,每个节点可以有多个子节点,但每个子节点只能有一个父节点。

b)网状模型

用有向图表示实体类型和实体之间的联系,记录之间的联系通过指针实现,多对多的联系容易实现,查询效率高。

c)关系模型

用表格结构表达实体集,用外键表示实体之间的联系,结构简单,易于实现,缺点是存取路径透明,查询效率不如非关系模型。

关系模型是目前最广泛的数据模型,例如Oracle、DB2等。

d)面向对象模型

用面向对象的观点来描述现实世界实体的逻辑组织、对象之间的限制和联系等模型,如ObjectStore等。

 

(2)关系模型

 

 

 

 

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