1.2 基本概念

数据和信息

数据是数据库中存储的基本对象

  • 定义: 描述事物的符号记录
  • 种类: 数字、文字、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录等

数据本身(李明, 男, 199712, 江苏南京市, 计算机系, 2016)并不能完全表达内容
需要经过语义解释(李明是个大学生,1997年12月出生,江苏南京市人,2016年考入计算机系)。

信息通常定义为经过加工处理后的数据。

信息以数据的形式表示,数据是信息的载体,信息则是数据加工的结果,是对数据的解释。

数据处理和数据管理

数据处理是指将数据转换成信息的过程。
数据管理在数据处理的一系列活动中,对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护等操作的统称。

数据库(DB)是长期储存在计算机内、有组织的、可共享大量数据的集合。
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

数据库管理系统(DBMS)是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件, 是基础软件,是一个大型复杂的软件系统。

用途: 科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
eg. SQL Server、Oracle、MySQL

数据库管理员(DBA)是指负责数据库的建立、使用和维护的专门人员。
数据库用户是指与数据库系统打交道的人员,主要包括应用程序猿鹤最终用户。
数据库系统(DBS)是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成,一般由数据库、操作系统、数据库管理工具、应用开发工具、应用系统、数据库管理员用户构成。(P3 图1.2)

1.3 数据管理的发展P10

人工管理阶段

  1. 数据不能长期保存
  2. 数据和程序不具有独立性
  3. 没有文件的概念
  4. 数据是面向应用程序的

文件管理系统

  1. 数据可以长期保存在存储设备上供用户使用
  2. 数据和程序之间具有一定的独立性
  3. 实时处理
  • 数据独立性不足
  • 数据冗余度大且容易产生数据不一致
  • 数据整体没有结构
  • 数据不是集中管理,安全性、完整性得不到可靠保证

数据库技术管理

  1. 采用一定的数据模型实现数据结构化。数据的用数据模型描述,无需应用程序定义。

  2. 应用程序与数据具有较高独立性(逻辑独立性、物理独立性),由数据库管理系统的二级映像来保证。

  3. 支持数据共享。数据面向整个系统,可以被多个用户、多个应用共享使用。

    • 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
  4. 数据安全性较高

    • DBMS设置了安全与授权子系统
    • DBMS设置了数据完整性控制机制,保证数据的正确性、有效性和相容性。
    • DBMS设置了数据库备份和恢复机制
    • 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。

1.4 数据库的体系结构

数据库系统的三级模式结构

数据库系统由外模式、模式和内模式三级构成。
数据库系统的主要目的之一,为用户提供一个数据的抽象视图,隐藏数据的存储结构和存储方法等细节。

数据 → 文件(内模式) → 表(模式) → 导出表/视图(概念模式)

内模式(存储模式): 数据的物理结构存储结构的描述,是数据在数据库内部的表示方式。

顺序存储、B树结构存储、Hash存储、索引,数据压缩加密。

概念模式(逻辑模式/模式/结构模式): 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

记录数据项构成、数据项名字、类型、取值范围等。
安全性、完整性约束,定义联系。

外模式(用户模式): 用户看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。

数据库系统的二层映像结构

外模式/模式映像: 保证了数据和程序之间的逻辑独立性。
模式/内模式映像: 保证了数据和程序之间的物理独立性。

数据库系统的应用框架

  1. 单用户(的数据库系统)
  2. 主从式/集中式
  • 由一个主机连接多个终端用户的结构
  • 多个用户可以同时并发地存储数据,能够共享数据。
  1. 分布式结构
  • 分布结构的数据库中数据在逻辑上是一个整体, 物理上在网络的不同节点上。
  • 当用户需要经常访问远程数据时,系统效率会明显地收到网络通信的制约。
  1. 客户机/服务器结构(C/S)
  • 基于局域网的网络,需要安装专门的客户端软件。
  • 降低了系统的通信开销。
  1. 浏览器/服务器结构(B/S)
  • 基于网络和浏览器/Web服务器,需要考虑浏览器的兼容性。
  • 客户端零维护,系统的扩展非常容易,但应用服务器端负荷较重。

1.5 数据库管理系统

主要功能

  • 数据定义
  • 数据操纵
  • 数据库运行管理
  • 数据组织、存储和管理
  • 数据库的建立和维护
  • 数据通信接口

组成

  • 数据定义语言及其翻译处理程序
  • 数据操纵语言及其翻译解释程序
  • 数据运行控制程序
  • 实用程序