数据库原理 · 课堂笔记

第1章概述

1.1 数据库实例

1.1.1 学生选课数据库

1.1.2. 网上书店数据库

1.2 基本知识

数据 / 数据库 / 数据库管理系统 / 数据库系统 / 数据管理技术

1.2.5 数据管理技术

1.3 数据模型

1.3.1 数据模型的概念

1.3.2 数据模型的组成要素

1.3.3 数据模型的分类

1.4 数据库系统的结构

模式结构 / 体系结构

习题

第1章概述 （3学时）

1.1 数据库实例 —— 学生选课数据库 / 网上书店数据库

1.2 基本知识 —— 数据 / 数据库 / 数据库管理系统 / 数据库系统 / 数据管理技术

1.3 数据模型 —— 概念 / 组成要素 / 分类

1.4 数据库系统的结构 —— 模式结构 / 体系结构

第1章概述

1.1 数据库实例

1.1.1 学生选课数据库

表1 学生Student(学号SNo，姓名SName，年龄SAge，电话SPhone，照片SPhoto，/微信SWx）

表2 课程Course (课程号CNo，课程名CName，先修课Seme，学时Period，学分Credit）

表3 选课 SelectCourse（学号SNo/课程号CNo/成绩Grade）

1.1.2. 网上书店数据库

图书Book / 客户Cust / 出版社Press / 购买Buy

图书（书号，书名，作者，社号，版次，定价，进价，售价）

Book（BNo，BName，Author，PNo，EditNo，Price，PPrice，SPrice）

客户（户号，户名，性别，生日，电话，婚否，照片，邮箱）

Cust（CNo，CName，CSex，Birth，Phone，Marry，Photo，Email）

出版社（社号，社名，邮编，社址，电话，邮箱，网址）

Press（PNo，PName，PCode，PAddr，Phone，Email，HPage）

购买（户号，书号，购买日期）

Buy（CNo，BNo，PDate）

分表存储的优点：1.数据冗余减少

2.插入异常、修改异常、删除异常减少

1.2 基本知识

数据 / 数据库 / 数据库管理系统 / 数据库系统 / 数据管理技术

Data	文本、图形、图像、音频、视频、动画等类型文本→数值、字符、日期、时间、逻辑等类型
DB	① 长期存储在计算机内，② 有组织 ③可共享的 ④ 大量数据的集合。即：存放数据的电子仓库。特点：数据结构化存储、冗余度低，独立性高、共享和易扩展等
DBMS	提供给用户，并帮助用户建立、使用和管理数据库的软件系统。微软 SQL Server / Access, 甲骨文 Oracle, IBM - DB2, 开源 MySQL 目的：使用数据库，并对数据库中的数据进行数据处理和分析作用：数据库系统的核心，建立在OS之上，统一管理控制DB。功能：数据定义(DDL)、数据操纵(DML)、数据控制语言(DCL)。保证数据安全性、完整性，提供并发控制、数据恢复机制。科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
DBS	1.硬件：计算机硬件和数据库专用硬件。计算机硬件：CPU、内存、硬盘、交换机和路由器等数据库专用硬件：快速存取数据的磁盘阵列、磁带阵列或者光盘阵列、快速传输设备和数据备份设备等 2.软件：OS、DBMS、开发工具（程序设计语言和专用工具）和应用系统等 3.人员：数据库设计员、程序员、数据库管理员DBA、用户等。数据库管理员（DataBase Administrator，DBA）：对数据库进行建立、使用和维护等的专职管理人员。DBA应该与数据库设计员、程序员和用户，共同参与数据库设计。

1.2.5 数据管理技术

	保存	结构化	共享	数据独立
人工管理	×	×	×	×	应用程序管理数据
文件管理	√	× 冗余	×	×	文件系统管理数据
数据库系统	√	√ 易拓展	√	√	DBMS管理数据

1.3 数据模型

1.3.1 数据模型的概念

数据模型（Data Model）：实际问题的模拟和抽象。针对实际问题，研究数据及其联系，并最终解决问题的方法和步骤（数据特征的抽象+描述/组织/操作数据）。

结论：数据模型是一组概念、描述或者公式的集合。用数据模型可以抽象、表示和处理现实世界中客观事物的本质特征及其联系。

特点：（1）真实模拟实际问题。（2）容易理解。（3）易于计算机实现。

1.3.2 数据模型的组成要素

包括：数据结构、数据操作和数据完整性约束等。

数据结构	数据库中数据对象特性的静态描述。如：出版社（社号，社名，邮编，社址，电话，邮箱，网址）
数据操作	数据库中数据对象具体内容的动态描述。数（1）检索操作：数据对象的索引、排序和查询等。（2）更新操作：数据对象的插入、修改和删除等。
数据完整性约束	数据完整性约束是为了确保数据的正确性和相容性，而对数据对象约定的一系列约束条件和约束规则。如：客户的性别只能是“男”或者“女”。数据完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性等。数据模型需要提供定义数据完整性的机制。

数据结构

数据库中数据对象特性的静态描述。

如：出版社（社号，社名，邮编，社址，电话，邮箱，网址）

数据操作

数据库中数据对象具体内容的动态描述。数

（1）检索操作：数据对象的索引、排序和查询等。

（2）更新操作：数据对象的插入、修改和删除等。

数据完整性约束

数据完整性约束是为了确保数据的正确性和相容性，而对数据对象约定的一系列约束条件和约束规则。

如：客户的性别只能是“男”或者“女”。

数据完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义完整性等。数据模型需要提供定义数据完整性的机制。

1.3.3 数据模型的分类

概念模型	实体—联系方法(Entity Relationship Approach，E-R方法） ① 实体 Entity：客观存在、相互区别的事物 ② 属性 Attribute ③ 联系 Relationship：一对一，一对多，多对多候选键CK(主属性) → 主键PK → 全键AK Candidate Key → Primary Key → All Key
逻辑模型	①层次模型：最早/树状图 ②网状模型：最复杂 ③关系模型：最流行静态描述 ④面向对象模型（OOM）未推广
物理模型	磁盘中真实存在的数据，最底层的抽象目的：合理利用存储结构、存取策略

概念模型

实体—联系方法(Entity Relationship Approach，E-R方法）

① 实体 Entity：客观存在、相互区别的事物

② 属性 Attribute

③ 联系 Relationship：一对一，一对多，多对多

候选键CK(主属性) → 主键PK → 全键AK

Candidate Key → Primary Key → All Key

逻辑模型

①层次模型：最早/树状图

②网状模型：最复杂

③关系模型：最流行静态描述

④面向对象模型（OOM）未推广

物理模型

磁盘中真实存在的数据，最底层的抽象

目的：合理利用存储结构、存取策略

逻辑模型	①层次模型：最早/树状图 a. 存在唯一根节点 b. 非根节点都有唯一的双亲节点优点：简单易用、清晰完整、查询效率高缺点：删改限制多、不灵活；查询子节点必须通过双亲结点 ②网状模型：最复杂 a. 可以存在多个没有双亲的节点 b. 节点可以有多个双亲节点优点：直观描述，展现复杂；性能良好，存取效率高缺点：结构复杂，数据独立性差 ③关系模型（Relationship Model）最流行静态描述 (i) 笛卡尔积：规范的二维表结构 (ii) 关系结构R：笛卡尔积的子集 (iii) 关系模式：是关系的结构描述。 (iv) 关系数据库：所有关系的集合特点： a. 属性（数据项）: 同类型不可再分的最小单位 b. 属性不能重名 c. 属性顺序可以互换 d. 元组顺序可以互换 ④面向对象模型（OOM）未推广

逻辑模型

①层次模型：最早/树状图

a. 存在唯一根节点

b. 非根节点都有唯一的双亲节点

优点：简单易用、清晰完整、查询效率高

缺点：删改限制多、不灵活；查询子节点必须通过双亲结点

②网状模型：最复杂

a. 可以存在多个没有双亲的节点

b. 节点可以有多个双亲节点

优点：直观描述，展现复杂；性能良好，存取效率高

缺点：结构复杂，数据独立性差

③关系模型（Relationship Model）最流行静态描述

(i) 笛卡尔积：规范的二维表结构

(ii) 关系结构R：笛卡尔积的子集

(iii) 关系模式：是关系的结构描述。

(iv) 关系数据库：所有关系的集合

特点：

a. 属性（数据项）: 同类型不可再分的最小单位

b. 属性不能重名

c. 属性顺序可以互换

d. 元组顺序可以互换

④面向对象模型（OOM）未推广

E-R图

层次模型

网状模型

1.4 数据库系统的结构

模式结构 / 体系结构

三级模式：外模式、模式、内模式

二级映像：相互转换

三级模式&二级映像

习题

（2020年版）

1 解释：数据、数据库/关系数据库、

数据库管理系统/关系数据库管理系统、

数据库系统/关系数据库系统

属性实体/联系/元组/关系/关系模式

2 简述数据库管理系统的功能。

3 简述数据库系统的组成和特点。

4 解释数据模型，数据模型分类，组成要素。

5 简述DBA的职责。

6 简述数据管理技术发展的基本阶段。

7 简述文件系统与数据库系统的区别。

8 解释概念模型和E-R图，简述概念模型的组成要素。

9 解释实体之间的常用联系。

10 简述数据库系统的模式结构。

11 解释数据独立性。数据独立性包括哪两种独立性？简述数据库系统模式结构与数据独立性的关系。

12 简述数据库技术的主要研究领域和应用领域。

参考说明

本文为学习《数据库原理》时根据课堂内容自行整理的笔记，

仅供个人学习使用、不支持转载，其他版权问题请留言或私信。

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