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NJU数据库原理与应用 笔记by刘xx学长
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2022-09-05
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NJU数据库原理与应用 笔记by刘xx学长
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绪论
1.1 数据库概述
数据库技术产生于二十世纪六十年代末,是数据管理的最新技术,是计算机科学的重
要分支。是信息系统的核心和基础,它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的
渗透。
数据管理:对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护,是对数据处理的中心
问题。
数据管理技术的发展过程:
1、人工管理:数据不保存在机器中,没有管理数据的软件,数据无共享,数据不具有
独立性。
2、文件系统:数据可以长期保存于磁盘,文件系统管理数据,数据共享性差、冗余大
(冗余会导致存储的数据不一致),数据独立性差。
3、数据库:数据结构化,高共享、低冗余,数据独立性高,数据由 DBMS 统一控制。
数据:数据库中存储的基本对象,是描述事物的符号记录,包括文本、图形、图像、
音频、学生档案等不同种类,具有数据与其语义(数据的含义)不可分的特点。
数据库:是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
其基本特征为:数据按一定的数据模型组织、描述和存储;可为各种用户共享;冗余
度较小;数据独立性高;易扩展。
DBMS: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。用途是科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据,建立在操作系
统之上。
主要功能:数据定义功能,数据组织、存储和管理,数据操作功能,数据库的事务管
理和运行管理,数据库的建立和维护功能,其他功能(与其他软件系统的通信、两个
DBMS 系统的数据转换……)
DBS(数据库系统):在计算机系统中引入数据库后的系统构成。
数据库系统的特点:
一、整体数据的结构化「本质区别」:
整体结构化:不再仅仅针对某一个应用,而是面向全组织。不仅数据内部结构化,整
体也是结构化的,数据之间具有联系。
数据库中实现的是数据的真正结构化:数据的结构用数据模型描述,无需程序定义和
解释;数据可以变长;最小单位是数据项。
二、数据库系统从整体角度看待和描述数据,数据面向整个系统,可以被多个用户、
多个应用共享使用。
三、物理独立性(用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的,内
模式、模式、外模式三级模式两级映射,改变内模式不更改模式与外模式的映射)与
逻辑独立性(用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的)
四、数据由DBMS统一管理和控制:DBMS 提供数据安全性保护、完整性检查、并发
控制、数据库恢复。
1.2 数据模型:
在数据库中用数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。是数
据库系统的核心和基础。
概念模型:按用户的观点来对数据和信息建模,用于数据库设计,又称为信息模型。
逻辑模型和物理模型:
逻辑模型主要有网状模型、关系模型等,按计算机系统的观点对数据建模,用于 DBMS
实现。
物理模型是对数据最底层的抽象,描述数据在系统内部的存储,是对在物理介质上存
储的定义。
两步抽象:现实世界中的客观对象抽象为概念模型;把概念模型转换为某一 DBMS 支
持的数据模型。
数据模型的组成要素:
1.数据结构:指所研究的对象类型的集合(与数据类型、内容、性质有关的对象和与
数据之间联系有关的对象),是对系统静态特性的描述。
2.数据操作:对数据库中各种对象(型)的实例(值)允许执行的操作及有关的操作
规则。(检索、更新),是对系统动态特性的描述。
3.数据的约束条件:一组完整性规则的集合,是数据及其联系所具有的制约和存储规
则。
数据模型对完整性约束条件的定义:
1.反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。例如在关系模型
中,任何关系必须满足实体完整性和参照完整两个条件。
2.提供定义完整性约束条件的机制,以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的
语义约束条件。
概念模型:
用于信息世界的建模,是现实世界到机器世界的中间层次,是数据库设计的有力工
具,是数据库设计人员和用户之间的交流语言。
要求:较强的语义表达能力,能够直接表达应用中的语义知识;另一方面应该清晰、
简单、易于理解。
数据模型基本概念:
(1)实体:客观存在并可相互区别的事物,可具体,可抽象。(例:职工、学生)
(2)属性:实体具有的某一特性,一个实体可以由若干个属性来刻画。
(3)码(key):唯一标识实体的属性集。(例:学号是学生实体的码)
(4)域:某属性的取值范围。
(5)实体集:同一类型实体的集合称为实体集。
(6)实体间的联系:
现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系(实体
的各属性之间)和实体之间(两个实体集之间)的联系。包括 1:1,1:n,m:n。
概念模型的一种表示方法:实体联系方法(E—R 方法)
矩形:表示实体集 | 棱形:表示联系集 | 线:连接实体集与联系集或属性与实体集
椭圆:表示属性 | 下划线:主码属性
还要写上联系类型
联系的属性:联系本身也是一种实体型,也可以有属性。
层次模型:
层次模型是数据库系统中最早出现的数据模型。
层次模型用树形结构表达实体和属性的联系。
特点:节点的双亲是唯一的,只能直接处理一对多的实体联系,每个记录类型可以定
义各一个排序字段,任何记录值只有按其路径查看才能显示其完整意义,没有任何一
个实体能脱离根节点。
层次模型吧的完整性约束条件:无相应的双亲结点就无法插入;如果删除双亲结点
值,则其下的子女节点也一并删除。
层次模型的存储结构:
1.按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值一次邻接存放,即通过物理空间的位置相
邻来实现层次顺序。
2.子女-兄弟链接法:每个记录设两个指针,分别指向最左边的子女和最近的兄弟
3.层析序列链接法:按树的前序穿越顺序链接各记录值。
优点:数据结构简单清晰,查询效率高,提供了良好的完整性支持。
缺点:多对多联系表示不自然,对插入和删除操作的限制多,应用程序编写较复杂,
由于结构复杂,程序化。
网状模型
网状数据库系统采用网状模型作为数据的组织方式(例如:DBTG 系统,它奠定了数据
库系统的基本概念、方法和技术;还有 IDMS、DMS1100)
基本条件:1.允许一个以上的节点无双亲;2.一个节点可以有多于一个的双亲。
表示方法:1.实体型:用记录类型;2.属性:用字段描述;3.联系:用连线表示父子间
一对多的联系
与层次模型的区别:1.允许一个以上的节点无双亲;2.一个节点可以有多于一个的双
亲;
3.允许两个节点之间有多种联系;4.网状模型可以更直接的描述显示世界;5.层次模型
是网状模型的实例。
间接表示多对多联系:将多对多联系直接分解为一对多联系(建立一个新的节点,例
如在学生和课程之间建立选课模型。
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Diana_cares
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