第一章 数据库系统基本概念
要求、目标：
了解和掌握数据管理技术的发展阶段，数据描述的术语，数据抽象的四个级别，数据库管理系统的功能，数据库系统的组成。
一、 数据管理技术的发展
1． 分为四个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库阶段和高级数据库阶段。
2． 数据库阶段数据管理的特点：
1） 采用数据模型表示复杂的数据结构。
2） 有较高的数据独立性。
3） 数据库系统为用户提供了方便的用户接口。
4） 提供四方面的数据控制功能：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据的完整性、数据安全性。
5） 增加了系统的灵活性。
3． 数据库（DB）：是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。
4． 数据库管理系统（DBMS）：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户或应用程序提供访问DB的方法，包括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
5． 数据库系统（DBS）：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，即它是采用数据库技术的计算机系统。
二、 数据描述
1． 分为三个阶段：概念设计、逻辑设计和物理设计。
2． 概念设计中的术语：
1） 实体：客观存在，可以相互区别的事物称为实体。
2） 实体集：性质相同的同类实体的集合。
3） 属性：实体有很多特性，每一个特性称为属性。
4） 实体标识符（关键码或键）：能惟一标识实体的属性或属性集。
以上概念均有类型和值之分。
3． 逻辑设计中的术语：
1） 字段（数据项）：标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。
2） 记录：字段的有序集合。
3） 文件：同一类记录的集合。
4） 关键码：能惟一标识文件中每个记录的字段或字段集。
以上概念均有类型和值之分。
4． 概念设计和逻辑设计中术语的对应关系：
概念设计          逻辑设计
实体      —      记录
属性      —      字段（数据项）
实体集    —      文件
实体标识符—      关键码
5． 实体之间联系的元数：与一个联系有关的实体集个数。常用二元联系。二元联系的类型有三种：一对一联系、一对多联系、多对多联系。
6． 一对一联系：如果实体集E1中每个实体至多和实体集E2中的一个实体有联系，反之亦然，那么实体集E1和E2的联系称为“一对一联系”，记为“1：1”。
7． 一对多联系：如果实体集E1中每个实体与实体集E2中任意个（零个或多个）实体间有联系，而E2中每个实体至多和E1中一个实体有联系，那么称E1对E2的联系是“一对多联系”，记为“1：N”。
8． 多对多联系：如果实体集E1中每个实体可以与实体集E2中任意个（零个或多个）实体间有联系，反之亦然，那么称E1和E2的联系是“多对多联系”，记为“M：N”。
三、 数据抽象的级别
1． 数据模型：描述数据库的结构和定义，对现实世界的数据进行抽象。
2． 从现实世界的信息到数据库存储的数据以及用户使用的数据是一个逐步抽象过程，根据数据抽象的级别定义了四种模型：概念模型、逻辑模型、外部模型和内部模型。
3． 概念模型：表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型。
4． 逻辑模型：表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型。
5． 外部模型：表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型。
6． 内部模型：表达DB物理结构的模型。
7． 数据抽象的过程、即数据库设计的过程具体步骤：
1） 根据用户需求，设计数据库的概念模型；
2） 根据转换规则，把概念模型转换成数据库的逻辑模型；
3） 根据用户的业务特点，设计不同的外部模型，给程序员使用；
4） 数据库实现时，要根据逻辑模型设计其内部模型。
通常分为概念设计、逻辑设计（2和3步）和物理设计三个阶段。
8． 常用的概念模型是实体联系（ER）模型，ER模型主要用ER图来表示。
9． 逻辑模型的分类：层次模型、网状模型、关系模型等。
10． 层次模型：用树型（层次）结构表示实体及实体间联系的数据模型。
11． 1969年，美国IBM公司的IMS系统是典型的层次模型系统。
12． 网状模型：用有向图结构表示实体及实体间联系的数据模型。
13． 1969年，CODASYL组织提出DBTG报告中的数据模型是网状模型的主要代表。
14． 关系模型：是由若干个关系模式组成的集合。关系模式即记录类型，它的实例称为关系，每个关系实际上是一张二维表格。
15． 1970年，美国IBM公司的E.F.Codd连续发表论文，提出关系模型，奠定了关系数据库的理论基础。关系数据库是目前的主流数据库。
16． 外部模型中的模式称为视图。
17． 三级模式：
从用户（或应用程序）到数据库之间，DB的数据结构描述有三个层次：
1）外模式：用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述。外模式由若干个记录类型组成。
2）逻辑模式：是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。
3）内模式：是数据库在物理存储方面的描述。
注意：外模式是逻辑模式的子集。
18． 两级映像：
1）外模式/逻辑模式映像：存在于外模式和逻辑模式之间，用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性。
2）逻辑模式/内模式映像：存在于逻辑模式和内模式之间，用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性。
19． 数据库系统的三级模式、两级映像结构使数据库系统达到了高度的数据独立性。
20． 数据独立性：是指应用程序与数据库的数据结构之间相互独立，在修改数据结构时，尽可能不修改应用程序。分为逻辑数据独立性和物理数据独立性。
21． 逻辑数据独立性：如果数据库的逻辑模式要修改，那么只要对外模式/逻辑模式映像作相应的修改，可以使外模式和应用程序尽可能保持不变。这样就认为数据库达到了逻辑数据独立性。
22． 物理数据独立性：如果数据库的内模式要修改，即数据库的物理结构有所变化，那么只要对逻辑模式/内模式映像作相应的修改，可以使逻辑模式尽可能保持不变。也就是对内模式的修改尽量不影响逻辑模式，当然对外模式和应用程序的影响更小，这样就认为数据库达到了物理数据独立性。
四、 数据库管理系统（DBMS）
1．DBMS的主要功能：数据库的定义功能（DBMS提供DDL定义数据库的三级模式、两级映像等）、数据库的操纵功能（DBMS提供DML实现对数据的操作，基本的数据操作有检索和更新两类）、数据库的保护功能、数据库的维护功能、数据字典。
五、 数据库系统（DBS）
1．DBS的组成：是数据库、硬件、软件和数据库管理员的集合体。
2．软件包括DBMS、OS、各种主语言和应用开发支撑软件等程序。其中，DBMS是DBS的核心软件，要在OS支持下才能工作。
3．数据库管理员（DBA）：是控制数据整体结构的一组人员，负责DBS的正常运行，承担创建、监控和维护数据库结构的责任。