数据库技术的基本概念和方法

数据库技术的基本概念和方法

下个月就要考二级MySQL了,终于要开始学习了!

数据库基础知识

数据库相关的基本概念

  1. 数据:描述事物的符号记录。数据的解释是对数据含义的说明,也被称为数据的语义。数据与其语义密不可分,没有语义的数据是没有意义和不完整的。
  2. 数据库:是长期存储在计算机内、有组织、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性,系统易于扩展,并可被多个用户共享。
  3. 数据库管理系统(DataBas Management System, DBMS):是位于操作系统和用户之间的一层数据管理软件,是数据库系统的核心。DBMS是按照一定的数据模型科学地组织和存储数据,能够高效地获取数据,提供安全性和完整性等统一控制机制,有效地管理、维护数据,是数据库系统的核心。DBMS的主要功能包括数据定义、数据操纵、数据库的建立、数据库的运行和管理等。
    • 数据定义:DBMS提供数据定义语言(Data Definiton Language, DDL)。用户通过DDL可以对数据库中的数据对象进行定义。
    • 数据操纵:DBMS提供数据操纵语言(Data Manipulation Language, DML)。使用DML,能够操纵数据,实现对数据库的基本操作,例如数据的查询、插入、删除和修改等。
    • 数据库的建立和维护功能:主要包括数据库初始数据的输入、转换、数据库的转储、恢复、数据库的重组织和性能监视、分析等。这些功能通常是由一些实用程序来完成的。
    • 数据库的运行管理:数据库的建立、运用和维护等工作由DBMS统一管理、统一控制,以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。
    • 提供方便、有效存取数据库信息的接口和工具:编程人员可以通过程序开发工具与数据库接口编写数据库应用程序。数据库管理员(DataBase Administrator, DBA)可以通过相应的软件应用工具对数据库进行管理。
  4. 数据库系统(DataBase System, DBS)是指引入数据库技术的计算机系统。一个完整的数据库系统不仅仅包括数据库,还包括支持数据库的硬件、数据库管理系统及相关软件、数据库管理员和用户。在不引起混淆的情况下,常常将数据库系统简称为数据库。

数据库系统的特点

  1. 数据结构化。数据库系统中的数据不再针对某一应用,而是面向全局应用,具有整体的结构化。这里所说的结构是指数据的组织方式。不仅数据是结构化的,而且存取数据的方式也很灵活,可以存取数据库中的某一个数据项、一组数据项、一个记录或一组记录,并且数据库中的结构化数据由DBMS统一管理。DBMS既管理数据的物理结构,还管理数据的逻辑结构;既考虑数据的本身,也考虑数据之间的联系。
  2. 数据冗余度小。数据库系统从整体和全局上看待和描述数据,数据不仅面向某个应用,而且面向全局应用,从而可大大减少数据冗余,节约存储空间,避免因数据的重复存储和不同拷贝而造成数据之间的不一致性。
  3. 数据共享性好。同样,由于数据库系统是从整体和局部上看待和描述数据,使得数据不仅仅面向某个应用,而且面向整个系统,因此数据可以被多个用户和多个应用共享使用。数据共享可以大大减少数据冗余,节约存储空间,还可以避免由于数据冗余造成的同一数据重复存储而导致修改时的困难和可能造成数据的不一致。
  4. 数据的独立性高。数据的独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性。物理独立性是指用户的应用程序与存储在磁盘上数据库中的数据是相互独立的,逻辑独立性则是指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。也就是说,数据的逻辑结构改变了,用户的程序也可以不变。数据的独立性是数据库的一种特征和优点,它有利于在数据库结构发生改变时保持应用程序尽可能地不改变或减少改变,这样可以减少应用人员的开发工作量。
  5. 数据库的保护。数据库管理系统具有对数据的统一管理和控制功能,主要包括数据的安全性、完整性、并发控制和故障恢复等,既数据库的保护。
    • 数据的安全性是指保护数据,以防止不合法的使用而造成数据的泄密和破坏,使每个用户只能按照规定对某些数据以某些方式进行使用和处理,即保证只有赋予权限的用户才能访问数据库中的数据,防止对数据的非法使用。
    • 数据的完整性。是指对数据的正确性、有效性和相容性的要求,即控制数据在一定的范围内有效或者要求数据之间满足一定的关系,保证输入到数据库中的数据满足相应的约束关系,以确保数据有效、正确。
    • 并发控制。是指对多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时,可能会发生相互干扰而得到错误的结果,并使得数据库的完整性遭到破坏,因而对多用户的并发操作加以控制和协调。
    • 故障恢复。计算机产生的硬件故障、操作员的失误以及人为的破坏都会影响数据库中数据的正确性,甚至造成数据库部分或全部数据的丢失,DBMS必须具有将数据库从错误中恢复到某一已知的正确状态的功能,这就是数据库的故障恢复。

数据库系统的结构

从数据库用户视图的视角来看,数据库系统通常采用三级模式结构,这就是数据库管理系统内部的系统结构;若从数据库管理系统的角度来看,数据库系统的结构分为集中式结构、分布式结构、客户/服务器结构和并行结构,这就是数据库系统的外部结构体系;若从数据库系统应用的角度来看,目前的数据库系统常见的结构有客户/服务器结构浏览器/服务器结构,这是数据库系统整体的运行结构

  1. 客户/服务器(C/S)模式。客户端和服务器可以同时工作在同一台计算机上,这种工作方式被称为“单机方式”;也可以“网络方式”运行,即服务器被安装和部署在网络中的某一台机器上,而客户端被安装和部署在网络中不同的一台或多台主机上。客户端应用程序的开发,目前常用的工具主要有VC++、NET框架、Delphi、VB等。
  2. 浏览器/服务器(B/S)模式。基于Web应用的客户服务器结构,也被称为三层客户/服务器结构。目前,开发基于B/S结构的数据库应用系统,主要使用的开发语言有PHP、Java、Peal、C#等。

数据模型

根据不同的应用目的,数据模型可以分为概念模型、逻辑模型和物理模型。

  1. 概念模型(Conceptual Model)用来描述现实世界的事物,与具体的计算机系统无关。现实世界是存在与人脑之外的客观世界。在设计数据库时。用概念模型来抽象表示现实世界的各种事物及其联系。最典型的概念模型是实体联系(Entity-Relationship, E-R)模型。E-R模型用E-R图表示。
  2. 逻辑模型(Logical Model)是具体的DBMS所支持的数据模型。任何DBMS都基于某种逻辑模型。主要的逻辑模型有层次模型(Hierarchial Model)、网状模型(Network Model)、关系模型(Relational Model)、面向对象模型(Object-Oriented Model)等。
  3. 物理模型是用于描述数据在存储介质上的组织结构。每一种逻辑数据模型在实现时都有与其相对应的物理数据模型。物理数据模型不但由DBMS的设计决定,而且与操作系统、计算机硬件密切相关。物理数据结构一般都向用户屏蔽,用户不必了解其细节。

关系数据库

关系数据库是目前应用最为广泛的数据库,它以关系模型作为逻辑数据模型,采用关系作为数据的组织方式,其数据库操作建立在关系代数的基础上,具有坚实的数据基础。关系数据库具有较高的数据独立性,当数据的存储结构发生变化时,不会影响应用程序,这样,能大大减少系统维护的工作量。

基本概念

关系的数据结构就是二维表。无论是实体还是实体之间的联系都用关系表示。从用户的角度来看,关系数据库以二维表格的形式组织数据。

  1. 表:也被称为关系。实际的数据库应用系统中,一般不采用中文作为表名、字段名等。
  2. 列(Field):也称为字段或属性/表中的每一列都有一个名称,称为字段名、属性名或列名。
  3. 行(Row):也被称为元组或记录。
  4. 关键字(key):是表中能够唯一确定一个元组的属性或属性组。关键字也被称为码或主键。
  5. 候选键:如果一个表具有多个能够唯一标识一个元组的属性,则这些属性被称为候选键。
  6. 外部关键字:也被称为外键。如果表的一个字段不是本表的主键或候选键,而是另外一个表的主键或候选键,则该字段称为外键。
  7. 域:表示属性的取值范围。
  8. 数据类型:限制或容许该列中存储的数据。

基本性质

  1. 关系必须满足最基本的要求,即:每一列都必须是不可再分的数据项;
  2. 表的任意两个元组不能完全相同。即使完全相同的记录,在数据库中必须予以区别;
  3. 表中的每一列是同一数据类型,且列的值来自相同的域;
  4. 不同列的值可以出自同一个域,但是列名不能完全相同;
  5. 表中列的顺序可以任意交换,行的顺序也可以任意交换。
# MySQL

评论

程振兴

程振兴 @czxa.top
截止今天,我已经在本博客上写了658.8k个字了!

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