【数据库系统概念】第一章 引言

一、背景

1. 为什么学习数据库？

• 计算机其实就是存储/IO/CPU三大件
• 计算包含两个东西：数据与算法

database=SQL？

2. 数据库历史

• IMS层次数据库
• 网状数据库：不适合集合查询
• 关系型数据库（主要介绍）

二、引言

1. 什么是数据库？

数据（Data）

数据库（DB）

数据库管理系统（DBMS）

  数据库管理系统(DataBase-Management System, DBMS)由一个互相关联的数据的集合和一组用以访问这些数据的程序组成。这个数据集合通常称作数据库(database),其中包含了关于某个企业的信息。 DBMS的主要目标是要提供一种可以方便、高效地存取数据库信息的途径。

数据库系统（DBS）

2. 数据库存在的价值？

• Data redundancy and inconsistency（冗余与不一致性）
• Difficulty in accessing data （获取数据困难）
• 对于每个任务需要编写新的程序
• Data isolation （数据孤岛）
• 数据与数据间不互通
• Integrity problems （完整性问题）

  某些数据天然有限制条件（如，银行卡余额大于0），这些限定应该加到数据本身，而使用文件管理系统只能用代码进行约束

3.使用文件系统存储数据的缺点

• 更新原子性
  • A给B 50，A减少但B未增加，凭空损失50
• 多用户并发访问
  • 多个用户同时访问相同数据项资源时，用户不应该感受到其他用户也在访问
• 安全问题
  • 让用户访问数据，但并不是访问所有数据，（例如，查询成绩只能查询自己的）

4. 抽象（三层）

（由下至上）

物理层（Physical level）

  最低层次的抽象，描述数据实际上是怎样存储的。物理层详细描述复杂的底层数据结构。

链式存储，线性存储

逻辑层（Logical level）

  比物理层层次稍高的抽象，描述数据库中存储什么数据及这些数据间存在什么关系。这样逻辑层就通过少量相对简单的结构描述了整个数据库。虽然逻辑层的简单结构的实现可能涉及复杂的物理层结构，但逻辑层的用户不必知道这样的复杂性。这称作物理数据独立性( physical data independence)。数据库管理员（DBA）使用抽象的逻辑层，他必须确定数据库中应该保存哪些信息

视图层（View level）

  视图层(view level)。最高层次的抽象，只描述整个数据库的某个部分。尽管在逻辑层使用了比较简单的结构，但由于一个大型数据库中所存信息的多样性，仍存在一定程度的复杂性。数据库系统的很多用户并不需要关心所有的信息,而只需要访问数据库的一部分。视图层抽象的定义正是为了使这样的用户与系统的交互更简单。系统可以为同一数据库提供多个视图。

  提供窗口，每个用户通过视图访问对应数据

5. 实例与模式

• 实例（Instances）：指特定时刻存储在数据库中的信息的集合
• 模式（Schemas）：指数据库的总体设计
  • 模式相当于编程语言中的变量，int i;i=5;
  • 物理模式（physical schemas）：在物理层描述数据库的设计
  • 逻辑模式（logical schemas）：在逻辑层描述数据库的设计。程序员使用逻辑模式来构造数据库应用程序
• 子模式（subschemas）：描述了数据库的不同视图
• 物理数据的独立性

6. 数据模型

• 定义：描述数据、数据联系、数据语义以及一致性约束的概念工具的集合。
• 常用的数据模型：关系模型、E-R模型、半结构化数据模型、基于对象数据模型是主要的常用的数据模型

关系模型

​ 在关系模型中，数据以表的形式表示。每个表有多个列，每个列有唯一的名字，表的每一行表示一条信息。

实体-联系（E-R）模型

半结构化数据模型

基于对象数据模型

层次模型

网状模型

7 数据库语言

数据定义语言DDL

数据操作语言DML

8 关系数据库

关系数据库的结构