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一：数据和信息

数据：描述事物的符号记录，是信息的符号表示

信息：现实世界事物的存在方式或状态的反映，是具有特定意义的数据

二：数据库系统DBS

1. 定义

采用数据库技术、有组织的、动态的存储大量数据，方便多用户访问的计算机系统

2. 组成

（1）数据库DB

是统一管理的、长期存储在计算机内的、有组织的数据集合

（2）硬件

包括存储数据所需的物理设备

（3）软件

• 操作系统
• 应用程序
• 数据库管理系统

数据库管理系统DBMS：科学高效的存储、维护数据

功能：

• 数据定义：用户通过数据定义语言（DDL）描述数据库的结构，将各种定义存储在数据字典中
• 数据的组织、存储、管理：确定数据组织和存储的文件结构
• 数据库的建立和维护
• 数据库操作：用户通过数据操纵语言（DML）操作数据
  • 宿主型：将DML语句嵌入语言使用
  • 自含型：单独使用DML语句
• 数据库运行管理
• 网络通信功能、数据转换功能等

特点：

• 数据结构化且统一管理
• 数据独立：应用程序只需要关注数据的逻辑结构，无需关注物理存储。缩短应用开发时间
• 具有数据控制功能
  • 数据库的安全性
  • 数据的完整性
  • 并发控制
  • 故障恢复

分类：

• 网状数据库
• 层次数据库
• 关系数据库：建立在关系模型基础的数据库，实体和实体间的联系用关系表示
  • Oracle、DB2、SQL-Server、ACCESS
  • MySQL、PostgreSQL
• 面向对象数据库系统：建立在对象模型基础的数据库
• 对象关系数据库系统：建立在对象关系模型基础的数据库，数据类型包含了对象
• 面向应用数据库系统

（4）人员

• 系统分析员：负责需求分析和规范说明，对数据库系统进行概要设计
• 数据库设计人员：负责确定数据，设计数据库的模式
• 应用程序员：负责编写应用程序
• 用户：利用应用系统的接口访问数据库
• 数据库管理员DBA：对数据库系统进行集中控制的特殊用户
  • 拥有数据库管理的最高权限（定义模式、存储结构、存取方法）
  • 控制所有用户访问数据库的权限（授权）
  • 协调数据库系统的活动（维护）

3. 体系结构

（1）从用户的角度

• 集中式数据库系统：数据和数据的管理都集中在一台计算机上
• 客户端服务器结构：客户端的请求送到服务器上执行
  • 前端（客户端）：数据表示
  • 后端（服务端）：数据库服务
• 并行数据库系统：多个物理上连在一起的CPU
  • 共享内存式多处理器：CPU共享一个内存和一个磁盘接口
  • 无共享式并行体系结构：每个CPU有自己的内存和磁盘
• 分布式数据库：多个地理上分开的CPU
  • 逻辑上集中：把单位的数据模式按数据来源和用途分布在多个结点上
  • 逻辑上分开：每个结点包含自己的数据模式和其他结点的共享数据模式

（2）从系统的角度

三级模式与两级映像

三级模式：数据库的总体设计

• 模式（概念模式）：描述数据库中所有数据的逻辑结构和特征，由若干个概念记录类型组成。
  • 实例：概念模式的一个具体值，是动态变化的
• 外模式（用户模式/子模式）：描述用户使用的数据，由若干个外部记录类型组成。用户通过外部记录操作数据
• 内模式（存储模式）：描述数据的物理结构和存储方式，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式

两级映像：模式间的转换

• 模式-内模式映像：模式和内模式的转换
• 外模式-模式映像：外模式和模式的转换

作用：保证数据的独立性

通过对模式的分层，保证了数据的物理独立性和逻辑独立性，修改一层的结构不会影响更高层的结构

• 物理数据独立性：修改物理结构，只需修改模式-内模式映像，而不需改变逻辑结构
  • 易于实现，应用程序独立于物理结构
• 逻辑数据独立性：修改逻辑结构，只需修改模式-外模式映像，而不影响应用程序
  • 难以实现，应用程序依赖于逻辑结构

三：数据库的设计

1. 需求分析
2. 概念数据库设计（信息）：描述数据
3. 逻辑数据库设计（逻辑+物理）：把概念设计转换为某个DBMS支持的数据模型，同时对应的DBMS自动映射物理结构
4. 结构优化
5. 物理数据库设计：索引、集群、调优
6. 创建数据库
7. 安全设计：为用户配置权限

四：数据库的语言

1. SQL的组成

（1）数据定义语言DDL

指定一个数据库模式（也就是创建表）作为一组关系模式的定义,。并指定数据的存储结构，访问方法，一致性约束。（表、索引、视图、触发器）

• CREATE 创建
• ALTER 修改
• DROP 删除
• TRUNCATE 移除所有

DDL语句经过编译，得到一组存储在数据字典的表

• 数据库模式
• 数据存储结构
• 访问方法
• 约束
• 统计信息
• 授权

（2）数据操作语言DML

从数据库中检索数据并对数据进行修改

• SELECT 查询
• INSERT 插入
• UPDATE 更新
• DELETE 删除

分类

• 过程化：用户指定需要的数据以及获取方法
• 声明化：用户只需指定需要的数据

（3）数据控制语言DCL

用来授予或回收访问数据库的某种特权，并控制数据库操纵事务发生的时间及效果，对数据库实行监视等

• COMMIT 提交
• SAVEPOINT 保存点
• ROLLBACK 回滚
• SETTRANSACTION 设置当前事务的特性
• grant 赋予权限
• revoke 收回权限

2. SQL的使用方式

• 直接在交互环境使用
• 编程语言通过ODBC、JDBC等开发式数据库连接使用
• 编程语言中使用嵌入式SQL

五：数据库的数据类型

• char（n）：固定长度字符串
• varchar（n）：可变长度字符串
• int：整数类型
• smallint：小整数类型
• numeric（p，d）：定点数，有p位数字，d位小数
• real，double precision：双精度浮点数
• float（n）n精度浮点数
• null：空值
• date：日期
• time：时间
• timestamp：时间戳

六：数据库的体系结构

1. 文件（磁盘存储）

• 数据文件
• 索引文件
• 日志文件
• 统计数据文件
• 数据字典

2. 存储管理器（DBMS）

在底层数据存储于应用程序之间提供接口，对数据进行高效的存储、检索、更新。

• 事务管理器
• 文件管理器
• 缓存管理器
• 授权和完整性管理器

3. 查询管理器（DBMS）

1. 接收数据库语言的输入
2. 解析
3. 优化（预估操作的开销也就是统计信息）
4. 执行
5. 输出结果