数据库技术的发展

数据库系统的组成

数据模型

数据模型的概念

常见的数据模型

关系数据库的规范化

第一范式（1NF）

第二范式（2NF）

第三范式（3NF）

关系数据库的设计原则

实体与关系（entity and relationship）

E-R图

数据库的体系结构

数据库的三级模式结构：模式、内模式、外模式

三级模式之间的映射

数据库技术的发展

三个阶段:

人工管理、文件系统、数据库系统

数据库系统的组成

数据库系统（DataBase System,DBS）：指采用数据库技术的计算机系统

包括以下五个运行实体：

>数据库（数据）

>数据库管理系统

>数据库管理员（DataBase Administator,DBA）:对数据库进行规划、设计、维护和监视的专业管理人员

>支持数据库系统的硬件和软件（应用开发工具、应用系统）

>用户

数据模型

数据模型的概念

概念：是数据库系统的核心与基础，是关于描述数据与数据之间的联系，数据的语义，数据的一致性约束的概念性工具的集合。

数据模型通常是由数据结构、数据操作、完整性约束三部分组成：

数据结构：是对系统静态特征的描述，数据的类型、内容、性质和数据之间的相互关系

数据操作：是对系统动态特征的描述，是对数据库各种对象的实例操作

完整性约束：是完整性规则的集合，它定义了给定数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则

常见的数据模型

主要有：层次模型、网状模型和关系模型。

层次模型：树状结构表示实体类型和实体之间联系的数据模型

网状结构：有向图结构表示实体类型和实体之间联系的数据模型

关系模型：以二维表来描述数据。关系模型中，每个表由多个字段列和记录行组成，每个字段列有固定的属性，是目前主流的数据库数据模型

关系模型的基本术语

①关系：一个二维表就是一个关系

②元组：二维表中的一行，即表中的记录

③属性：二维表中的一列，用类型和值表示

④域：每个属性取值的变化范围，如性别的域{男，女}

关系中的数据约束如下：

①实体完整性约束：约束关系的主键中属性的值不能为空

②参照完整性约束：关系之间的基本约束

③用户定义的完整性约束：反映了具体应用中数据的语义要求

关系数据库的规范化

关系数据库的规范化理论为：关系数据库中的每一个关系(二维表) 都要满足一定的范式，共有五个等级第一范式(1NF)~第五范式(5NF) NF:Normal Form

第一范式（1NF）

数据表中每一列都是不可再分割的基本数据项-----即同一列中不能有多个值，具有原子性。

第二范式（2NF）

建立在第一范式之上，满足第二范式必须要满足第一范式。第二范式要求数据库表中每个记录行必须可以被唯一的区分，为实现区分各行通常需要为表设置一个区分列，用于存储各个实体的唯一标识。这个唯一属性列被称为主关键字或主键。非主键字段依赖主键字段

第三范式（3NF）

建立在第二范式之上，满足第三范式必须要满足第二范式。非主键字段之间不能相互依赖。

关系数据库的设计原则

1、最大限度的共享，最小限度的冗余度，消除数据及数据依赖关系中的冗余部分，使依赖于同一个数据模型的数据达到有效的分离

2、保证输入、修改数据时数据的一致性与正确性

3、保证数据与使用数据的应用程序之间的高度独立性

实体与关系（entity and relationship）

实体是指客观存在并可相互区别的事物，既可以是实际的，也可以是抽象的。

实体与实体之间存在三种关系：

一对一，一对多、多对多

E-R图

E-R图（entity relationship dragram ,也称为：实体-联系图），提供了表示实体类型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。

三要素：实体型、属性和联系

成分：

在E-R图中有四个成分：

矩形框：实体

菱形框：联系

椭圆形框：实体的属性或联系的属性

连线：实体与属性、实体与联系、联系与属性用直线相连，并在直线上标注联系的类型。（一般性约束：一对一(1,1)、一对多(1,n)、多对多(m,n)）

E-R图

数据库的体系结构

数据库的三级模式结构：模式、内模式、外模式

模式

也称逻辑模式或者概念模式 ，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。一个数据库只有一个模式。模式处于三级结构的中间层。

外模式

也称用户模式，，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是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。外模式是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。

内模式

内模式也称存储模式，是数据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。一个数据库只有一个内模式。

三级模式之间的映射

外模式／模式映射

模式／内模式映射

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