数据库技术基础知识

数据库技术基础知识主要内容1.基本概念2.数据模型3.数据库系统体系结构4.关系数据库5.关系运算6.关系数据库设计基础7.数据仓库和数据挖掘基础知识1、基本概念数据和信息：数据是描述事物的符号记录；信息是反映现实世界的知识，是以数据的形式表示的，即数据是信息的载体。数据库：是长期存储在计算机内的，有组织的、可共享的数据集合。数据库管理系统：是数据库系统的核心，是位于用户和操作系统之间，是一种数据管理软件。数据库系统：是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般有数据库、数据库管理系统（及其开发软件）、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库系统管理员：指专门负责管理数据库的建立、使用、和维护的人员。2、数据模型定义：数据模型是客观事物某些特征的数据抽象和模拟，是严格定义的一组概念的集合，是数据库系统的核心。分类：主要分为概念数据模型和逻辑数据模型。组成要素：数据结构、数据操作和完整性约束。2.1、概念数据模型定义：是用户容易理解的，对现实世界特征的数据抽象，它与具体的DBMS无关，是数据库设计员与用户之间进行交流的语言。常用的概念数据模型：实体-联系模型（Entity-RelationshipModel，E-R模型）。2.2、E-R模型中的基本概念实体：是指客观存在并可相互区别的事物。属性：是指实体具有的若干特征。实体集：是指性质相同的同类实体的集合。键：也称码或者实体标识符，是指能唯一标识实体集中每个实体的属性集合。域：是指属性的取值范围。联系：E-R模型中反映实体之间的联系；主要三类联系，即一对一联系（1:1），一对多联系（1:n），多对多联系（m:n）。2.3、E-R图绘制E-R图是直观表示概念数据模型的有力工具，提供了表示实体集、属性和联系的方法。实体集：用矩形表示。属性：用椭圆形表示，并用无向边与相应的实体连接。联系：用菱形表示，并用无向边分别与实体连接，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1,1:n,m:n），联系也可以有属性。绘制方法：集成法和分离法。下图给出了“学生”实体集与“课程”实体集及其联系的E-R图。“学生”实体属性：学号、姓名、性别、出生日期等属性。“课程”实体属性：课程号、课程名、学分等属性“选修”联系属性：成绩。课程选修学生课程号课程名学分成绩出生日期性别姓名学号nm2.4、逻辑数据模型定义：逻辑数据模型简称数据模型，是用户从数据库中所看到的数据模型，是具体的DBMS所支持的数据模型。分类：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型。2.4.1、层次模型：是指用树状（层次）结构表示各类实体以及实体之间的联系。层次模型只有一个根节点，非根节点只有一个父节点。学院编号学院名学院办公地点教研室编号教研室名称学生编号学生姓名教师编号教师姓名教授课程教研室教师学生学院2.4.2、网状模型：是指用有向图（网络）结构表示实体类型集实体间联系的数据模型。它允许多个节点没有父节点、允许节点有多个父节，允许两个节点之间有多种联系。姓名年龄职称课程号课程名学时数学号姓名年龄性别学号课程号分数教师课程学生学习2.4.3、关系模型：是一种逻辑结构为一张二维表的数据模型，它由行和列组成。常用术语：关系：特征的即二维表；属性：二维表中的一列即为一个属性；关系模式：对应一张二维表的表头。关系模式是对一类实体结构性描述，一般表示为关系（属性1，属性2，····，属性n）。元组：二维表中除表头以为的一非空行即为一个元组。候选键：二维表中的一个或一组属性的集合，它可以唯一确定一个元组。一个关系可以有多个候选键，选择一个做主键。域：属性的取值范围。属性值：元组中一个属性所取的具体值。“学生”的关系模式：学生（学号，姓名，性别，院系，籍贯）学号姓名性别院系籍贯98001李勇男计算机科学江苏98002刘利女信息科学四川98003张力男计算机科学广东98004杨小东男物理浙江2.4.4、面向对象模型：是面向对象的数据库系统的模型基础，是一种可扩充的数据模型。面向对象数据模型的核心概念：对象标识：现实世界中的任何实体都被统一地用对象表示，每一个对象都有唯一的标识，称为对象标识。封装：每一个对象是状态和行为的封装。类：所有具有相同属性和方法集的对象抽象出类，类中的每一个对象称为类的实例。继承：一个类可以继承层次中其直接或间接祖先的所有属性和方法。消息：由于对象是封装的，对象和外部的通信一般只能通过消息传递实现，即消息从外部传递给对象，存取和调用对象中的属性和方法，在内部执行所要求的操作，结果再以消息的形式返回。3、数据库系统体系结构从数据库管理系统角度来分：数据库系统通常采用三级模式结构，即外模式、模式和内模式。从数据库用户角度来分：数据库系统的体系结构分为单用户结构、主从式结构、分布式结构、客户/服务器结构和浏览器/服务器结构。3.1、数据库的三级模式结构模式：也称结构模式或逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。外模式：也称子模式或用户模式，是数据库用户看见何使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某应用程序有关的数据的逻辑表示。内模式：也称存储模式，是数据物理结构和存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方法。外模式/模式映射：存在于外模式和模式之间，用于定义外模式与模式之间的对应关系。模式/内模式映射：存在于模式与内模式之间，用于定义内模式与模式之间的对应关系，即数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。外模式1外模式3外模式2模式内模式数据库应用程序A应用程序B应用程序D应用程序C外模式/模式映射模式/内模式映射3.2、数据库系统的体系结构单用户数据库系统：整个数据库系统都装在一台计算机上，由一个用户完成，数据不能共享、数据冗余度大。主从式结构的数据系统：即集中式结构，是由一台主机连接多个用户终端的结构。分布式结构的数据库系统：是指数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但是物理地分布在计算机网络的不同节点上。客户/服务器结构的数据库系统：即网络中的某个或某些节点上的计算机专门执行DBMS核心功能，这台计算机称为数据库服务器，；其他节点的计算机安装DBMS外围应用开发工具和应用程序，支持用户的应用，称为客户机；这种把DBMS和应用程序分开的结构就是客户/服务器（Client/Server，C/S）数据库系统。浏览器/服务器结构的数据库系统：即客户端采用浏览器通过web服务器与数据库进行交互，并把业务规则、数据访问、合法性校验等处理逻辑分担给web服务器处理的的结构就是浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）数据库系统4、关系数据库关系数据库的基本概念：笛卡尔积：给定一组集合D1，D2，····，Dn，这些集合可以相同，定义D1，D2，····，Dn的笛卡尔积为：D1×D2×····×Dn＝{（d1,d2,···,dn）|di∈Di，i=1,2,···,n}，其中，每一个元素d1,d2,···,dn）叫做一个n元组，元素中第i个值di叫做第i个分量。