第一章：緒論

• 數據、數據庫、數據管理系統、數據庫系統的概念。

  數據（data）
  描述事物的符號記錄成爲數據。數據的含義稱爲數據的語義，數據與其語義是不可分割的。
  數據庫（DataBase DB）
  顧名思義，是存放數據的倉庫。只不過這個倉庫是在計算機存儲設備上，而且數據是按一定的格式存放。
  數據庫：長期存儲在計算機內、有組織的、可共享的大量數據的集合。數據庫中的數據按一定的數據模型組織、描述和存儲，具有較小的冗餘度（redundant）、較高的數據獨立性（data independency）和易擴展性（scalability）,並可爲各種用戶共享。即數據庫具有永久存儲、有組織和可共享三個基本特點。
  數據管理系統（DataBase Management System DBMS）
  數據庫管理系統是位於用戶與管理系統之間的一層數據管理軟件。主要功能有：
  1.數據定義功能。數據庫管理系統提供數據定義語言（Data Definition Language DDL），用戶通過它可以方便地對數據庫中的數據對象的組成和結構進行定義。
  2.數據組織、存儲和管理。數據庫管理系統要分類組織、存儲和管理各種數據，包括數據字典、用戶數據、數據的存儲路徑等。
  3.數據操縱功能。數據庫管理系統提供數據操縱語言（Data Manipulation Language DML），用戶可以使用它操縱數據，實現對數據的基本操作（CUDR）。
  4.數據庫的事務管理和運行管理。數據庫在建立、運用和維護是由數據庫管理系統統一管理和控制，以保證數據的正確運行，保證數據的安全性、完整性、多用戶對數據的併發使用以及發生故障後的系統恢復。
  5.數據庫的建立和維護功能。數據庫的建立和維護功能包括初始數據的輸入。轉換功能，數據庫的轉存，恢復功能，數據庫的從組織功能和性能監視、分析功能等。
  6.其他功能。其他功能包括數據庫管理系統與網絡中其他軟件系統的通信功能，一個數據庫管理系統與另一個數據庫管理系統或文件系統的數據轉化功能，異構數據庫之間的互訪和數據操作功能等。

• 使用數據庫系統有什麼好處？

  在計算機硬件、軟件發展的基礎是。數據管理技術經歷了人工管理、文件系統、數據庫系統三個階段。
  人工管理階段：1）數據不保存；2）應用程序管理數據；3）數據不共享；4）數據不具有獨立性。
  文件系統階段：1）數據共享性差，冗餘度大；2）數據獨立性差。
  數據庫系統：1）數據可以長期保存；2）數據的共享性高，數據的冗餘度低；3）數據的獨立性高。

• 數據庫系統的特點

  1）數據結構化。數據庫系統實現整體數據的結構化。這是數據庫打的主要特徵之一。也是數據庫系統與文件系統的本質區別。所謂的“整體”結構化是指數據庫中的數據不再僅僅針對某一個應用，而是面向整個組織或企業；不僅數據內部是結構化的，而且整體是結構化的，數據之間是有聯繫的。
  在數據庫系統中，記錄的結構與記錄之間的聯繫由數據庫管理系統維護，從而減輕了程序員的工作量，提高了工作效率。在數據庫系統中，不僅數據是整體結構化的，而且存儲數據的方式也很靈活，可以存儲數據庫中某一個或某一組數據項、一個記錄或一組記錄；而在文件系統中，數據的存儲單位是記錄；粒度不能細到數據項。
  2）數據的共享性高、冗餘度低且易擴充。數據共享可以大大減少數據冗餘，節約存儲空間。數據共享還能夠避免數據的不相容性和不一致性。
  3）數據的獨立性高。數據獨立性是藉助數據庫管理數據的一個顯著優點，它已成爲數據庫領域中一個常用的術語和重要概念，包括數據的物理獨立性和邏輯獨立性。
  物理獨立性：用戶的應用程序與數據庫中數據的物理存儲是相互獨立的。也就是說，數據在數據庫中怎樣存儲是由數據庫管理系統管理的，用戶程序不需要了解，應用程序要處理的只是數據的邏輯結構，這樣當數據的物理存儲改變時應用程序不用改變。
  邏輯獨立性：用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相對獨立的。也就是說。數據的邏輯結構改變時用戶程序也可以不用改變。
  4） 數據由數據庫管理系統統一管理和控制。數據庫的共享將會帶來數據庫的安全隱患，而數據庫的共享是併發的共享，即多個用戶可以同時存儲數據庫中的數據，甚至可以同時存儲數據庫中的同一個數據，這又會帶來不同用戶相互干擾的隱患。另外，數據庫中數據的正確與一致也必須得到保障。爲此，數據庫管理系統必須提供以下幾方面的數據控制功能：1.數據的安全性（security）保護，數據的安全性是指數據以防不合法使用造成的數據泄密和破壞；2.數據的完整性（integrity）檢查，數據的完整性是指數據的正確性、有效性和相容性；3.併發（concurrency）控制，當多個用戶的併發進程同時存取、修改數據庫時，可能會發生相互干擾而得到錯誤打的結果或使得數據庫的完整性遭到破壞，因此必須對用戶的併發操作加以控制和協調。4.數據庫恢復（recovery）
  綜上所述，數據庫時長期存儲在計算機內有組織、大量、共享的數據集合。它可以供各種用戶共享，具有最小的冗餘度和較高的數據獨立性。數據庫管理系統是數據庫建立、運用和維護時對數據進行統一控制，以保證數據的完整性和安全性，並在多用戶同時使用數據庫時進行併發控制，在發生故障後對數據庫進行恢復。
  數據庫系統的出現使信息系統從以加工數據的程序爲爲中心轉向圍繞共享的數據庫爲中心得新階段。

• 數據庫管理系統的主要功能有哪些？

  1）數據定義功能（DDL）；
  2）數據組織、存儲和管理；
  3）數據的操縱功能（DML）；
  4）數據庫的事務管理和運行管理；
  5）數據庫的建立和維護功能；
  6）其他功能：其他功能包括數據庫管理系統與網絡中其他軟件系統的通信功能，一個數據庫管理系統與另一個數據庫管理系統或文件系統的數據轉化功能，異構數據庫之間的互訪和數據操作功能等。

• 概念模型

  概念模型實際上是現實世界到機器世界的一箇中間層次。概念模型用於信息世界的建模，是顯示世界到信息世界的第一層抽象，是數據庫設計人員進行數據庫設計的有力工具，也是數據庫設計人員和用戶之間進行交流的語言，因此概念模型一方面一方面應該具有較強的語義表達能力，能夠方便、直接的表達應用中的各種語義知識，另一方面還應該簡單、清晰、易於用戶理解。
  概念模型相關術語：
  1）實體（entity）客觀存在並可以相互識別的事物；
  2）屬性（attribute）實體所具有的某一特性；
  3）碼（key），唯一標識實體的屬性集；
  4）實體型（entity type）。用實體名及其屬性名集合來抽象和刻畫同類實體，稱爲實體型；
  5）實體集（entity set）。同一類型實體的集合；
  6）聯繫（relationship）。一對一，一對多，多對多等。

• 數據模型的概念、數據模型的作用和數據模型的三個要素。

  數據模型：是對現實世界數據特徵的抽象。
  數據模型是用來描述數據、組織數據和對數據進行操作的。數據模型就是現實世界的模擬。數據模型是數據庫系統的核心和基礎。
  數據模型的三要素：
  數據結構：描述數據庫的組成對象以及對象之間的聯繫。
  數據操作：對數據庫中各種對象的實例允許執行的操作的集合，包括操作及有關的操作規則。

• 層次模型

  數據庫中滿足下面兩個條件的基本層次聯繫的集合爲層次模型：1）有且只有一個結點沒有雙親節點。2）根以外的其他結點有且只有一個雙親節點。
  優點：1）層次模型的數據結構比較簡單清晰；2）層次數據庫的查詢效率高；3）層次模型提供了良好的完整性約束。
  缺點：1）現實世界中許多聯繫是非層次性的，如結點之間具有多對多聯繫，不適合用層次模型表示；2）如果一個結點具有多個雙親節點等，用層次模型表示這類聯繫就很笨拙，只能通過一如冗餘數據或創建非自然的數據結構來解決；3）查詢子女結點必須通過雙親節點；4）由於結構嚴密，層次命令趨於程序化。

• 網狀模型

  在數據庫中，把滿足以下兩個條件的基本層次聯繫集合稱爲網狀模型：1）允許一個以上的結點無雙親。2）一個結點可以有多於一個的雙親。
  優點：1）能夠更爲直接地描述現實世界；2）具有良好的性能，存取效率高；
  缺點：1）結構比較複雜，而且隨着應用環境的擴大，數據庫的結構就變得越來越複雜，不利於最終的用戶掌握；網狀模型的DDL、DML複雜，並且要嵌入某一種高級語言中。用戶不易掌握，不容易使用；3）由於記錄之間的聯繫是通過存儲路徑實現的，應用程序在訪問數據時必須選擇適當的存取路徑，因此用戶必須瞭解系統結構的細節，加重了編寫應用程序的負擔。

• 關係模型

  定義：
  術語：
  關係：一個關係對應通常說的一張表。
  元組：表中的一行即爲一個元組；
  屬性：表中的一列即爲一個
  碼：表中的一個屬性， 可以唯一確定一個元組；
  域：一組具有相同數據類型的集合（範圍）；
  分量：元組中一個屬性的值。
  關係模式：對關係的描述。關係名（屬性1，屬性2，……，屬性n）。關係模式要求關係必須是規範化的，關係的每一個分量必須是一個不可分的數據項。
  特點：
  1）關係模型與格式化模型不同，它是建立在嚴格的數學概念的基礎上的；
  2）關係模型的概念單一。操作對象和操作結果的是關係；關係模型把存取路徑向用戶隱藏起來，用戶只要指出“幹什麼”或“找什麼”，不必詳細說明“怎麼幹”或“怎麼找”，從而大大提高了數據的獨立性，提高了用戶生產率；
  3）關係模型的存取路徑對用戶隱蔽，從而具有更高的數據獨立性、更好的安全保密性，也簡化了程序員的工作和數據庫開發建立工作。

• 數據庫系統的三級模式結構

  1）模式：模式也稱邏輯模式，是數據庫中全體數據的邏輯結構和特徵的描述，是所有的公共數據視圖；
  2）外模式：外模式也稱子模式或用戶模式，它是數據庫用戶能夠看見和使用的局部數據邏輯結構和特徵描述，是數據庫用戶的數據視圖，是某一應用有關的數據的邏輯表示。
  3）內模式：內模式也稱爲存儲模式，一個數據庫只有一個內模式。它是數據物理結構和存儲方式的描述，是數據在數據庫內部的組織方式。

• 數據庫的二級映像功能和數據的獨立性

  外模式/模式映像
  模式/內模式映像
  當模式改變時，由數據庫管理員對各個外模式/模式的映像做相應改變，可以使外模式保持不變。應用程序是一句數據的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證數據與程序的邏輯獨立性，簡稱數據的邏輯獨立性。
  當數據庫的存儲結構改變時，由數據庫管理員對模式/內模式的映像做相應改變，可以使模式保持不變，從而應用程序也不用改變。保證了數據與程序的獨立性，簡稱數據的獨立性。

• 數據庫系統的組成：
  1）硬件平臺及數據庫；
  2）軟件；
  3）人員。