数据库基础知识和常见术语学习

  • 什么是数据库
  • 数据库系统
    • 什么是数据库系统
    • 数据库系统（DBS）的组成
    • 数据库系统的特点
  • 数据库管理系统(DBMS)
    • 什么是数据库管理系统
    • 数据库管理系统所提供的功能
    • 数据库管理系统的层次结构
    • 数据库系统的体系结构
  • 数据库应用系统
  • 概念模型
  • 关系模型
    • 关系模型中的基本术语
    • 关系的性质
    • 关系数据库中的表之间的关系
    • 关系模型的完整性约束
    • 关系代数

今天开始学习数据库相关的知识，那么在学习之前我们应该了解数据库的一些理论知识。接下来将会介绍一些常见的术语。

什么是数据库

标准解释为：数据库(Database，DB)是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的相关数据的集合。

按照字面的理解：数据库就是存放数据的仓库。

数据库系统

什么是数据库系统

数据库系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理系统，也是一个为实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质 、处理对象和管理系统的集合体。

通俗来讲就是数据库系统（Database System），是由数据库及其管理软件组成的系统。

数据库系统（DBS）的组成

数据：数据是数据库系统的工作对象，它们是某特定应用环境中进行管理和决策所必需的信息。

用户：用户是指存储、维护和检索数据库中数据的人员。数据库系统中主要有3类用户：终端用户、应用程序员和数据库管理员。

硬件：硬件是指存储数据库和运行数据库管理系统DBMS的硬件资源。

软件：软件是指负责数据库存取、维护和管理的软件系统，通常叫做数据库管理系统(DBMS)。

数据库系统的特点

1、数据低冗余、共享性高。

2、数据独立性提高。

3、有统一的数据控制功能。

数据库管理系统(DBMS)

什么是数据库管理系统

数据库管理系统(databasemanagementsystem)是一种操纵和管理数据库的大型软件，用于建立、使用和维护数据库，简称dbms。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过dbms访问数据库中的数据，数据库管理员也通过dbms进行数据库的维护工作。它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。

数据库管理系统所提供的功能

（1）数据定义功能。DBMS提供相应数据语言来定义（DDL）数据库结构，它们是刻画数据库框架，并被保存在数据字典中。

（2）数据存取功能。DBMS提供数据操纵语言（DML），实现对数据库数据的基本存取操作：检索，插入，修改和删除。

（3）数据库运行管理功能。DBMS提供数据控制功能，即是数据的安全性、完整性和并发控制等对数据库运行进行有效地控制和管理，以确保数据正确有效。

（4）数据库的建立和维护功能。包括数据库初始数据的装入，数据库的转储、恢复、重组织，系统性能监视、分析等功能。

（5）数据库的传输。DBMS提供处理数据的传输，实现用户程序与DBMS之间的通信，通常与操作系统协调完成。

数据库管理系统的层次结构

（1）应用层。应用层是DBMS与终端用户和应用程序的界面层，处理的对象是各种各样的数据库应用。

（2）语言翻译处理层。语言翻译处理层是对数据库语言的各类语句进行语法分析、视图转换、授权检查、完整性检查等。

（3）数据存取层。数据存取层处理的对象是单个元组，它将上层的集合操作转换为单记录操作。

（4）数据存储层。数据存储层处理的对象是数据页和系统缓冲区。

（5）操作系统。操作系统是DBMS的基础。操作系统提供的存取原语和基本的存取方法通常是作为和DBMS存储层的接口。

数据库系统的体系结构

1、内部体系结构：数据库系统得内部体系结构是三级模式结构，分别为模式、外模式和内模式。

   (1)内模式：数据在计算机内部的存储格式(2)模式：在DBMS中数据的存放格式(3)外模式：终端用户看到的数据存放格式

2、外部体系结构：外部体系结构主要有集中式结构、文件服务器结构和客户/服务器结构。

数据库应用系统

数据库应用系统(Database ApplicationSystem，DBAS) ， 是指在DBMS 的基础上，针对一个实际问题开发出来的面向用户的系统。

概念模型

实体：实体是现实世界中可区别于其他对象的“事物”或物体。

实体集：实体集是具有相同类型及共享相同性质(属性)的实体集合。

属性：实体通过一组属性来表示；属性是实体集中每个成员具有的描述性性质。

关键字和域：实体的某一属性或属性组合，其值能惟一标识出某一实体，称为关键字，也称码；每个属性都有一个可取值的集合，称为该属性的域，或者该属性的值集。

联系：两个实体之间的联系又可分为一对一联系(1:1)、一对多联系(1:n)和多对多的联系(m:n)。

关系模型

关系模型(Relational Model)是用二维表格结构来表示实体及实体之间联系的数据模型。关系模型的数据结构是一个“二维表框架”组成的集合，每个二维表又可称为关系，因此可以说，关系模型是“关系框架”组成的集合。

关系模型中的基本术语

关系：一个关系就是一个二维表。

属性：二维表中的一列就是一个属性，又称为字段。

域：属性的取值范围。

分量：元组中的一个属性值。

关系模式：对关系的描述。

候选关键字：关系中的一个或几个属性的集合，该属性集惟一标识一个元组。

关系数据库：对应于一个关系模型的所有关系的集合称为关系数据库。

主关键字(主键)：一个关系中有多个候选关键字，可以选择其中一个作为主关键字。

外部关键字(外键)：如果一个属性组不是所在关系的关键字，但它是其他关系的关键字，则该属性组称为外部关键字。

主属性：包含在任一候选关键字中的属性称为主属性。

关系的性质

关系是一个二维表，但并不是所有的二维表都是关系。关系应具有以下性质：

1、每一列中的分量是同一类型的数据。

2、不同的列要给予不同的属性名。

3、列的次序可以任意交换。

4、一个关系中的任意两个元组不能完全相同。

5、行的次序可以任意交换。

6、每一个分量必须是不可分的数据项。

关系数据库中的表之间的关系

在关系数据库中，可以通过外部关键字实现表与表之间的联系，公共字段是一个表的主键和另一个表的外键。

关系模型的完整性约束

实体完整性(Entity Integrity)：若属性（指一个或一组属性）A是基本关系R的主属性，则A不能取空值。所谓空值就是“不知道”或“不存在”的值。(主键不能为空)

参照完整性(Referential Integrity) ：若属性（或属性组）F是基本关系R的外键，它与基本关系S的主键Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为空或是等于S中某个元组的主键值。

用户定义的完整性(User-defined Integrity)：用于定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件。

关系代数

1、传统的集合运算是二目运算，包括并、差、交、笛卡尔积4种运算。

2、专门的关系运算包括选择、投影、连接、除运算等。

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