2022年计算机等级考试四级数据库复习笔记：引论第一章 引 论 1、 数据库技术产生于20世纪60年月，是信息系统的核心技术和重要根底; 2、 计算机科学与技术学科划分为四个专业方向：计算机科学(CS);计算机工程(CE);软件工程(SE);信息技术(IT)。 1.1 根本概念 1.1.1 信息与数据 1、 信息、物质、能量是组成客观世界并促进社会进展的三大根本要素; 2、 信息(Information)-是客观世界事物的存在方式和运动状态的反映，是对事物之间相互联系、相互作用的描述。信息具有可感知、可存储、可加工、可传递和可再生的自然属性。 3、 数据(Data)-是描述现实世界事物的符号记录，是用物理符号记录下来的可以识别的信息。不同的物理符号表达出数据的不同表现形式。 4、 信息与数据间存在固有联系，数据是信息的符号表示，或称为载体。信息则是数据的语义解释，是数据的内涵，信息以数据的形式表现出来，并为人们理解和承受。 5、 数据处理(Data Processing)-是指对数据进展分类、收集、组织、存储，进而从已数据动身，抽取或推导出新的数据，这些数据表示了新的信息。 6、 数据治理(Data Management)-是指对数据的分类、收集、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理业务的重要环节。 7、 数据处理与数据治理的区分在于，数据处理除了具有数据治理功能外，还可通过数据治理得到的数据进一步深加工，从中猎取新的数据和信息。 1.1.2 数据库系统 1、 数据库(DB，DataBase)-是长期存储在计算机内有组织的、大量的、共享的数据集合; 2、 数据库治理系统(DBMS，Database Management System)-是指在计算机系统中，位于用户与操作系统之间的数据治理系统软件，是数据库系统的核心。 3、 数据库系统(DBS，DataBase System)-是指在计算机系统中引入数据库后的软硬件系统构成，DBS一般分成三个层次：(1)计算机硬件平台;(2)系统软件和应用软件;(3)用户;在不引起混淆和歧义的状况下，数据库系统简称为数据库。 4、 (狭义的)数据库系统是由数据库和数据库治理系统组成的软件系统，主要为用户供应数据存储和查询、插入、修改、删除、更新等数据治理功能。 5、 (狭义的)数据库应用系统(DBAS，DataBase Application System)是由数据库、数据库治理系统、数据库应用程序组成的软件系统，它面对详细应用领域，供应了更为简单的数据处理功能。 6、 数据库技术是讨论数据库的构造、存储、设计、治理和使用的一门计算机应用学科。 7、 数据库技术与其它计算机科学有亲密关系： (1) 数据库技术以文件系统为根底进展而来，DBMS需要操作系统的支持，数据库以文件形式存储在外部存储上的; (2) 数据库与数据构造的关系很亲密，数据库技术不仅用到数据构造中的链表、树、图等学问，各种数据模型本身就属于简单数据构造; (3) 主流的关系数据库系统，其理论根底是关系数据模型，而该模型是在离散数学集合论中“关系”这一根本概念上进展起来的; (4) 当用户访问数据库，DBMS对用户提交的查询操作类似于，计算机编译系统对程序的编译过程; (5) 开发一些大型的DBS或DBMS的过程，要遵循软件工程的开发模式。 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型概念 1、数据模型(Data Model)-是数据库系统的形式框架，是用来描述数据的一组概念和定义，包括描述数据、数据联系、数据操作、数据语义以及数据全都性的概念工具; 2、数据模型应满意：(1)能够比拟真实地模拟现实世界;(2)简单为人们所理解;(3)便于在计算机上实现。 3、 数据模型的组成： (1) 数据构造：用于描述系统的静态特征，从语法角度表述了客观世界中数据对象本身的构造和数据对象之间的关联关系，是刻画一个数据模型性质最重要的方面。在数据库系统中，通常根据数据构造的类型来区分、命名各种数模，如层次、网状、关系数模。 (2) 数据操作：用于描述系统的动态特征，是一组对数据库中各种数据对象允许执行的操作和操作规章组成的集合。数据操作可以是检索、插入等，数模必需定义这些操作确实切含义、操作符号、操作规章以及实现操作的数据库语言。 (3) 数据完整性约束：是一组完整性规章的集合，它定义了数模必需遵守的语义约束，也规定了数据库中数据内部及数据之间联系所必需满意的语义约束。它限定了数据库的状态以及状态的变化，以便维护数据的正确性、有效性。 1.2.2 数据模型分类 1、 用数据模型这一概念来描述数据库的构造和语义，通过现实世界信息世界机器世界的抽象转换过程构建数据库，并依据模型所定义的标准去治理和使用数据。 2、 建模过程：(1)将现实世界的数据对象抽象为信息世界中的某一信息构造;(2)再将信息构造转换为机器世界中某一详细DBMS支持的数据模型，并存储于计算机中。 3、 数据模型分类： (1) 概念数据模型(概念模型)：按用户的观点对数据和信息进展建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，强调其语义表达功能，易于用户理解，是用户与设计人员沟通的语言，主要用于数据库设计。最常用的是实体联系模型。 (2) 数据构造模型(表示型/实现型)：是机器世界中与详细DBMS相关的数据模型，包括关系模型、网状模型和层次模型 (3) 物理数据模型：属底层数据模型，描述数据的实际存储方式。 1.3 数据视图与模式构造 1.3.1 数据视图与数据抽象 1、 数据视图：指从某个角度看到的客观世界数据对象的特征，是对数据对象某一方面特征的描述。 2、 数据抽象：是一种数据描述和数据库设计原则，是指专注于数据对象的某方面特征，而忽视其他特征。 3、 集和值：集是指对某一类数据的构造和属性的说明，值是集的一个详细赋值; 4、 数据模式：对数据库中数据某方面构造和特征的描述，它仅涉及集的描述，不涉及详细的值。 1.3.2 三级模式构造 1、 数据库三级模式构造外部级、概念级和内部级，分别定义了外模式、模式和内模式，用于从不同角度描述数据库构造。 2、 模式： (1) 也称规律模式、概念模式; (2) 对数据库中全体数据的规律构造和特征的描述，是全部用户的公共数据视图; (3) 模式不仅定义了数据的规律构造，还定义了数据之间的联系、与数据的关的安全性和完整性要求; (4) 一个数据库只有一个模式，建立在某种数据构造模型根底上。 3、 外模式： (1) 也称子模式、用户模式、用户视图; (2) 是对数据库用户能够观察和使用的局部数据的规律构造和特征的描述。 (3) 一个数据库可以有多个外模式，每个外模式描述了某个特定用户所使用的局部数据的规律构造和特征，是与某一应用有关的数据的规律表示。 (4) 外模式还是保证数据安全的有力措施，每个用户只能观察和访问所对应的外模式中的数据，其它数据对他是不行见的。 4、 内模式： (1) 也称物理模式、存储模式; (2) 是对数据库中数据的物理构造和存储方式的描述，代表了数据在数据库内部的表示方式和物理组织构造; 1.3.3 二级映象与数据独立性 1、 外模式/模式映象： (1) 定义了数据库中不同用户的外模式与数据库规律模式之间的对应关系; (2) 可有多个外模式/模式映象，对于每个外模式，需要一个外模式/模式映象来定义该外模式与模式之间的对应关系; (3) 当模式发生变化时，只需调整外模式/模式间的映象关系，而外模式无需修改，保证了数据与应用程序的规律独立性，称为数据的规律独立性。 2、 模式/内模式映象： (1) 定义了数据库中数据全局规律构造，与这些数据在系统中的物理存储组织构造之间的对应关系。 (2) 模式/内模式映象是的; (3) 当内模式发生变化时，只需调整模式/内模式映象关系，而模式无需修改，保证了数据库中的数据与应用程序间的物理独立性，称为数据的物理独立性。 1.4 数据库系统体系构造 1、 数据库系统体系构造：是指数据库系统的组成构件、各构件的功能及各构件间的协同工作方式; 2、 分类： (1) 集中式：全部数据和数据治理功能均集中在一台计算机上的数据库系统;包括单用户和主从式两种，单用户DBS是指系统由一个用户独占，不同机器间不能共享数据;主从式DBS是指一个主机带多个分时多用户的DBS; (2) 分布式：数据库中的数据在规律上是一个整体，但在物理上却可以分布在网络中不同数据治理节点上; (3) 客户/效劳器：将DBMS和数据库应用分开，网络中某些节点上的计算机特地执行DBMS功能，负责数据治理效劳，称为数据库效劳器;其他节点的计算机上安装DBMS的外围应用开发工具，支持用户的应用，主要负责数据表示效劳，称为客户端; (4) 并行式：硬件平台是并行计算机系统，使用多个CPU和多个磁盘进展并行数据处理和磁盘访问操作，以提高执行速度; (5) WEB式： 由通过互联网连接起来的客户端、WEB效劳器、数据库效劳器组成。 1.5 数据库治理系统 1.5.1 数据库治理系统的功能 (1) 数据定义功能：DBMS供应了数据定义语言(DDL)，用户利用DDL定义数据库对象的三级模式构造，描述数据库的构造特征。 (2) 数据操纵功能：DBMS供应数据操纵语言(DML)，用户利用DML对数据进展查询、插入、删除或更新; (3) 数据库运行治理和掌握功能 (4) 数据库的建立和维护功能 1.5.2 数据库系统的全局构造 1、 DBS可分为用户、人机交互界面、DBMS和磁盘四个层次; 2、 用户可分为四类：数据库治理员DBA;专业用户;应用程序员;终端用户; 3、 DBMS可分为两部份： (1) 查询处理器：面对用户查询恳求;包括以下几个功能模块：DML编译器、嵌入式DML的预编译器、DDL编译器、查询执行引擎; (2) 存储治理器：面对数据存储访问，包括以下几个功能模块：权限和完整性治理器、事务治理器、文件治理器、缓沖区治理器; 4、 磁盘存储的类型： (1) 以数据库文件方式存储的应用数据; (2) 数据字典; (3) 为提高查询速度而设置的数据库引擎; (4) DMS运行时的统计分析数据; (5) 日志信息。 1.6数据库技术的进展和应用 1、 第一代DBS：60年月末70年月初，层次型和网状型DBS; 2、 其次代DBS：70年月后期，关系数据库系统; 新型DBS：80年月，分布式数据