02120数据库及应用知识要点

### 数据库及应用知识要点详解 #### 数据管理的发展历程与特点 - **人工管理阶段**：数据不保存，没有专用的软件对数据进行管理，数据处理依赖程序本身。 - **文件系统阶段**：数据可以长期保存，有专门的文件管理软件进行管理，但是数据之间相对独立，缺乏统一管理，存在大量数据冗余。 - **数据库系统阶段**：实现了数据的结构化管理，具有数据共享性高、冗余度低、独立性强等特点。 #### 数据库的基本概念 - **文件**: 若干记录的集合。 - **数据项**: 描述事物性质的最小数据单位。 - **记录**: 若干数据项的集合，代表一个实体的具体信息。 - **数据库(DB)**: 结构化的数据集合，通常按照特定的数据结构组织存储。 - **数据库系统**: 包括数据库、数据库管理系统(DBMS)、硬件平台、网络环境以及相关人员等。 - **数据库管理系统(DBMS)**: 用户与数据库之间的接口，负责数据的存储、检索、更新等功能。 - **数据库管理员(DBA)**: 负责维护和管理数据库的专业人员。 #### 数据模型与数据组织 - **数据模型**: 对现实世界数据特性的抽象表示，用于描述数据结构、数据间的联系以及对数据的操作和约束。 - **层次模型**: 数据结构呈树形结构，每个节点最多有一个父节点。 - **网状模型**: 数据结构允许一个节点有多个父节点，形成复杂的网状结构。 - **关系模型**: 最常用的数据模型之一，将数据表示为二维表格的形式，每个表格称为一个关系。 #### 数据库的三级模式结构 - **内模式(Internal Schema)**: 描述数据在存储介质上的物理结构和存储方式，是最低级别的描述。 - **模式(Schema)**: 描述数据库的整体逻辑结构，是数据库对外的视图。 - **外模式(External Schema)**: 针对不同用户需求提供不同的视图，用户只能访问授权的外模式中的数据。 #### 实体与属性的概念 - **实体**: 客观存在的事物或概念，如学生、课程等。 - **属性**: 描述实体特征的信息，如学生的姓名、年龄等。 - **实体键**: 用于唯一标识实体集合中不同个体的一组属性。 #### 关系模型的特性 - **数据结构**: 以二维表格形式表示数据。 - **数学基础**: 建立在关系代数的基础上，确保数据操作的严谨性和有效性。 - **关系**: 每个关系代表一张二维表，表中的每一行对应一个元组，每一列代表一个属性。 - **关系的性质**: - 表中每个字段必须是不可分割的。 - 同一关系中不允许有相同的属性名。 - 一个关系不允许有相同的元组。 - 列和行的顺序不影响关系的性质。 #### 关系的完整性规则 - **实体完整性(Entity Integrity)**: 规定关系的主键不能包含空值。 - **参照完整性(Referential Integrity)**: 规定外键的值要么与关联关系的主键相同，要么为空。 - **用户自定义完整性(User-defined Integrity)**: 用户根据具体的业务规则来定义的约束条件。 #### 数据库设计过程 - **需求分析**: 收集并分析用户的需求。 - **概念设计**: 使用E-R模型建立数据的概念模型。 - **逻辑设计**: 将E-R模型转换成特定DBMS支持的数据模型。 - **物理设计**: 根据DBMS的特点优化数据存储和访问策略。 - **实施与维护**: 实现设计方案，并进行持续的维护和优化。 #### E-R模型 - **实体(Entity)**: 现实世界中的对象或概念。 - **属性(Attribute)**: 描述实体特征的信息。 - **联系(Relationship)**: 实体之间的关联。 - **E-R模型设计步骤**: - 局部E-R模型设计: 针对单个或少数实体及其联系进行建模。 - 总体E-R模型设计: 将所有局部E-R模型合并，消除冗余，确保一致性。 通过对这些知识点的深入理解，我们可以更好地掌握数据库的基本原理和技术，从而在实际工作中有效地管理和利用数据资源。