计算机二级公共基础知识辅导讲义第四章（1）

会计考友

　　4.1 数据库系统的基本概念
　　1、数据、数据库、数据管理系统
! b4 n2 n( z0 U+ H5 `- a$ G7 F　　（1）数据：实际上就是描述事物的符号记录。
　　数据的特点：有一定的结构，有型与值之分。数据的型给出了数据表示的类型，如整型、实型、字符型等。而数据的值给出了符合给定型的值，如整型（INT）值15。
8 r' }7 v6 T. r, i; w　　（2）数据库（DB）：是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序所共享。
4 `' F4 `5 a; j3 r) [　　数据库存放数据是按数据所提供的数据模式存放的，具有集成与共享的特点，亦即是数据库集中了各种应用的数据，进行统一的构造和存储，而使它们可被不同应用程序所使用。
5 c" o8 g8 x+ K. n+ f0 C　　（3）数据库管理系统（DBMS）：一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是数据库的核心。
! L; B' A1 a- x( V# E1 ?( h  [7 c　　数据库管理系统功能：
　　1）数据模式定义。数据库管理系统负责为数据库构建模式，也就是为数据库构建其数据框架。
　　2）数据存取的物理构建。数据库管理系统负责为数据模式的物理存取与构建提供有效的存取方法与手段。
( x+ B/ T7 W* h8 O, r; A, H! h; _　　3）数据操纵。数据库管理系统为用户使用数据库中的数据提供方便，它一般提供如查询、插入、修改以及删除数据的功能。此外，它自身还具有做简单的算术运算及统计的能力，而且还可以与某些过程性语言结合，使其具有强大的过程性操作能力。
　　4）数据的完整性、安生性定义与检查。数据库中的数据具有内在语义上的关联性与一致性，它们构成了数据的完整性，数据的完整性是保证数据库中数据正确的必要条件，因此必须经常检查以维护数据正确。数据库中的数据具有共享性，而数据共享可能会引发数据的非法使用，因此必须要对数据正确使用做出必要的规定，并在使用时做检查，这就是数据的安全性。数据完整性与安全性的维护是数据库系统的基本功能。
　　5）数据库的并发控制与故障恢复。数据库是一个集成、共享的数据集合体，它能为多个应用程序服务，所以就存在着多个应用程序对数据库的并发操作。在并发操作中如果不加控制和管理，多个应用程序间就会相互干扰，从而对数据库中的数据造成破坏。因此，数据库管理系统必须对多个应用程序的并发操作做必要的控制以保证数据不受破坏，这就是数据库的并发控制。数据库中的数据一旦遭到破坏，数据库管理系统必须有能力及时进行恢复，这就是数据库的故障恢复。
6 j. u& d  d( @/ O　　6）数据的服务。数据库管理系统提供对数据库中数据的多种服务功能，如数据拷贝、转存、重组、性能监测、分析等。
　　（4）数据库管理员（DBA）：对数据库进行规划、设计、维护、监视等的专业管理人员。
8 s% O; o  a7 Y2 K! C( `　　（5）数据库系统（DBS）：由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）、软件平台（软件）五个部分构成的运行实体。
　　（6）数据库应用系统：由数据库系统、应用软件及应用界面三者组成。
　　*：数据库技术的根本目标是解决数据的共享问题。
0 k0 w% }% W7 p7 z　　2、数据库系统的发展
　　数据库管理发展至今已经历了三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
5 Z5 e/ J$ ?, E' U8 ~2 K+ O; _　　下表是数据管理三个阶段的比较：
* h+ o2 j8 W6 c  x3 C+ P; }
( c- v* E, h6 G* }8 L人工管理阶段
) t* L; x3 ~. ~6 {' n文件系统阶段
数据库系统阶段
2 w- ]- j' w2 k" v& B: C  F. s
背 　　景
# q+ R( T/ W8 S" V. o6 K2 L5 O0 s应用背景
, E5 }, J) W/ g- B' b+ H' @9 J科学计算
, ^3 m" }6 U3 O科学计算、管理
大规模管理
硬件背景
) J# @' d+ K$ r5 c1 Z+ _/ j" N无直接存取存储设备
- X6 k9 S" M+ X* I磁盘、磁鼓
* h( G+ M0 y3 y大容量磁备盘
& V5 K: I2 J; Z) c4 c软件背景
没有操作系统
. S9 z0 J) p: o) b6 b! I# w; g6 N有文件系统
5 T1 D1 Q5 F' ?- y$ G1 B- o有数据库管理系统
- n& d* ]6 Z2 Z& X, P4 @. M) w9 i& d处理方式
批处理
联机实时处理、批处理
2 F( q" @; `/ L8 X) m) g, \6 n, p联机实时处理、分布处理、批处理
特 　　点
数据的管理者
$ q4 O# h. Q: q* j用户（程序员）
  S9 |" y: W  `' l9 G. S6 j2 X文件系统
数据库管理系统
& E) D( e! e1 h, `4 r数据面向的对象
+ F' ^/ @0 A  w' D8 Y! C: x! x- L9 O某一应用程序
某一应用
现实世界
数据的共享程度
1 P8 a4 a0 H' S: p& A* F无共享，冗余度极大
共享性差，冗余度大
# y8 ^8 Z. m# a$ A共享性高，冗余度小
. X. x, _1 {. U% c数据的独立性
  `- A8 ^+ u% x+ n不独立，完全依赖于程序
' a  `2 X0 t8 J独立性差
& _9 j4 M3 n. A5 X4 I! b9 G具有高度的物理独立性和一定的逻辑独立性
6 _7 e: Z( f& V& O2 \# y8 @6 H数据的结构化
2 N* F! E  O# R& K: K无结构
记录内有结构，整体无结构
整体结构化，用数据模型描述
# M/ W  H) c% J2 e, U/ L+ c数据控制能力
: A0 P! ^6 Z! ^应用程序自己控制
应用程序自己控制
) [  O) k! \8 W: ?由数据库管理系统提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能力

　　3、数据库系统的基本特点
2 l( D& ?0 K; c$ P5 x* a
/ O& `0 W% m9 N　　（1）数据的高集成性。
2 m! K- R/ O% E( \: Q3 E　　（2）数据的高共享性与低冗余性。
　　*：数据库系统可以减少数据冗余（注释1），但无法避免一切冗余。
　　（3）数据独立性：数据独立性是数据与程序间的互不依赖性，即数据库中数据独立于应用程序而不依赖于应用程序。也就是说，数据的逻辑结构、存储结构与存取方式的改变不会影响应用程序。
　　数据独立性一般分为物理独立性与逻辑独立性两级。
5 h! u& |4 a3 M4 T　　1）物理独立性：物理独立性即是数据的物理结构（包括存储结构，存取方式等）的改变，如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用程序的变化。

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　　2）逻辑独立性：数据库总体逻辑结构的改变，如修改数据模式、增加新的数据类型、改变数据间联系等，不需要相应修改应用程序，这就是数据的逻辑独立性。
　　（4）数据统一管理与控制。
; `  k/ }+ z0 W% l　　数据统一管理与控制主要包含以下三个方面：
* Z& }9 a4 @) R# c5 {3 e# q　　1）数据的完整性检查：检查数据库中数据的正确性以保证数据的正确。
　　2）数据的安全性保护：检查数据库访问者以防止非法访问。
2 O3 I- `# o& [4 g1 {6 G　　3）并发控制：控制多个应用的并发访问所产生的相互干扰以保证其正确性。
% m# A% d. A2 x3 P7 D　　4、数据库系统的内部结构体系
　　（1）数据库系统的三级模式：
% H$ c- r5 c5 Y　　1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，是全体用户（应用）公共数据视图（注释2）。
　　2）外模式：也称子模式或用户模式，它是用户的数据视图，也就是用户所见到的数据模式，它由概念模式推导而出。
　　3）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。内模式的物理性主要体现在操作系统及文件级上，它还未深入到设备级上（如磁盘及磁盘操作）。内模式对一般用户是透明的，但它的设计直接影响数据库的性能。
4 N3 w% c2 L. q) v# ]" K　　（2）数据库系统的两级映射：
$ h/ Y/ V/ R9 m　　1）概念模式/内模式的映射：实现了概念模式到内模式之间的相互转换。当数据库的存储结构发生变化时，通过修改相应的概念模式/内模式的映射，使得数据库的逻辑模式不变，其外模式不变，应用程序不用修改，从而保证数据具有很高的物理独立性。
　　2）外模式/概念模式的映射：实现了外模式到概念模式之间的相互转换。当逻辑模式发生变化时，通过修改相应的外模式/逻辑模式映射，使得用户所使用的那部分外模式不变，从而应用程序不必修改，保证数据具有较高的逻辑独立性。
& y- \$ A0 w' h1 T　　注释1：在一个集合中的重复数据称为数据冗余。 　　注释2：视图是从一个或几个基本表（或视图）导出的表，它与基本表不同，是一个虚表。数据库中只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据，这些数据仍然存放在原来的基本表中