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数据结构 2011年全国计算机等级考试二级公共基础知识要点（4） 来源：考试大 【考试大,有你,也有我！】 2011年2月8日 导读：本节详细介绍数据库设计基础知识要点。 　　4. 数据库设计基础 　　4.1 数据库系统的基本概念 　　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，如整型、实型、字符型等。而数据的 值给出了符合定型的值，如整型值15。 　　数据库：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共享。 　　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。 　　数据库管理系统：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。 　　数据库管理系统功能： 　　（1）数据模式定义：即为数据库构建其数据框架； 　　（2）数据存取的物理构建：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； 　　（3）数据操纵：为用户使用数据库的数据提供方便，如查询、插入、修改、删除等 以及简单的算术运算及统计； 　　（4）数据的完整性 数据结构是计算机科学中至关重要的一个领域，它研究如何有效地组织和存储数据，以便高效地进行访问和处理。在数据库设计基础中，我们首先要理解数据和数据库的基本概念。数据是描述事物的符号记录，它可以是各种类型，如整型、实型、字符型等，而数据库则是一个统一存储和管理这些数据的集合，它支持多应用共享，并按预设的数据模式存放数据，体现集成性和共享性。 数据库管理系统（DBMS）是数据库的核心，负责数据的组织、操纵、维护和保护。DBMS的主要功能包括定义数据模式、构建数据存取机制、提供数据操纵接口（如查询、更新等）、确保数据完整性、保障安全性、并发控制以及故障恢复等。为了实现这些功能，DBMS通常包含数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）和数据控制语言（DCL），分别用于模式定义、数据操作和完整性安全管理。这些语言可以是交互式的，也可以嵌入到宿主语言中。 数据库管理员（DBA）是数据库的专业管理者，负责数据库的设计、实施、监控和优化。数据库系统是由数据库、DBMS、DBA、硬件和软件平台组成的整体，而数据库应用系统则在此基础上添加了应用软件和用户界面，提供给最终用户使用。 在数据库系统的发展历程中，经历了文件系统、层次数据库、网状数据库和关系数据库等阶段。关系数据库以其简单、灵活和强大的查询能力成为主流，其核心特点是数据的集成性、高共享性和低冗余性，以及数据独立性（物理和逻辑独立性）。数据库系统采用三级模式（概念模式、外模式和内模式）和两级映射（概念模式到内模式、外模式到概念模式）来抽象和管理数据，使得数据的逻辑结构与物理存储分离，增强了系统的灵活性和可扩展性。 数据模型是数据库设计的基础，描述了数据的静态结构、动态行为和约束。E-R模型（实体-关系模型）是一种常用的数据建模方法，包括实体、属性和联系，适用于描述复杂的关系。层次模型呈现树形结构，而网状模型则是一个无向图。关系模型是最常见的，使用二维表格表示数据，其中的关键概念包括主键、外键和数据约束，如实体完整性约束、参照完整性和用户定义的完整性约束。 关系代数是表达对关系数据库操作的一种形式化语言，它包括选择、投影、并集、差集、笛卡尔积、连接等基本操作，为查询优化和数据库管理系统提供了理论基础。 了解和掌握这些基本概念和技术对于理解和设计数据库系统至关重要，它们不仅应用于数据库开发，也在数据分析、数据仓库和大数据处理等领域发挥着关键作用。通过深入学习数据结构和数据库设计基础，我们可以更有效地存储、管理和利用数据，提升系统性能和用户体验。