第一章：数据库的基本概念

1.1数据管理技术的发展

数据库技术的发展经历了人工管理、文件系统、数据库和高级数据库阶段。

人工管理阶段：①计算机不存储数据，只做计算。②没有专业的软件对数据进行管理，程序直接面向存储结构，部分逻辑结构和物理结构③只有程序概念，没有文件概念。④数据面向程序

文件系统阶段：操作系统中的文件系统是专门管理外存的数据管理软件。①数据以文件形式长期存储在磁盘②数据的逻辑结构与物理结构有了简单区分，程序与文件名打交道，不关心文件存在哪。③文件组织已多样化，有索引文件、链接文件和直接存取文件等，数据之间不联系，通过程序联系。④数据面向应用。⑤对数据的操作以记录为单位。

文件系统缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱。

数据库阶段：①采用数据模型表示复杂的数据结构②有较高的数据独立性③数据库系统为用户提供了方便的用户接口。④数据库系统提供数据库的恢复、并发控制，数据的完整性和安全性。⑤增加了系统的灵活性。

DB:是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。DB能为各种用户共享，具有较小的冗余度、数据间联系紧密而又有较高的数据独立性等特点。

DBMS：DBMS是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，它为用户提供数据库的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMS总是基于某种数据模型，可以分为层次型、网状型、关系型和面向对象型。

DBS：数据库系统是实现有组织的、动态地存储大量关联数据、方便用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，它采用的是数据库技术的计算机系统。

数据库技术：数据库技术是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科。

高级数据库阶段：①面向对象的概念建模②开放数据库互联（同一应用程序能够访问不同的数据库服务器）

1.2数据描述

数据描述经历三个阶段：概念设计、逻辑设计、物理设计。

概念设计中的数据描述：

• 实体：客观存在、可以相互区别的事物
• 实体集：性质相同的同类实体的集合
• 属性：实体有很多特性，每一个特性称为属性。
• 实体标识符：能唯一标识实体的属性称为实体标识符，或者关键码Key。

逻辑设计中的数据描述：

• 字段：标记实体属性的命名单位称为字段或数据项
• 记录：字段的有序集合称为记录，用一个记录描述一个实体
• 文件：同一类记录的集合称为文件。
• 关键码：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集。

数据描述有两种形式：物理数据描述和逻辑数据描述。

• 物理数据描述是数据在存储设备上的存储方式的描述，物理数据是实际存放在存储设备上的数据。
• 逻辑数据描述是指程序员或用户用以操作的数据形式的描述，是抽象的概念化数据。

物理设计中的数据描述：

1. 存储介质：

• 高速缓冲存储器Cache：容量小，速度快，由cpu直接管理
• 主存储器Main Memory：内存，由操作系统管理，掉电或系统崩溃时数据会丢失。
• 快擦写存储器:EEP-ROM,快闪存。操作速度略低于内存，在小型数据库中广泛使用。
• 磁盘存储器：最流行的外部存储器，能长时间联机存储数据，并能直接读取数据，掉电后数据不丢失。
• 光存储器：数据以光的形式存储在盘里，然后用激光器去读。CD-ROM、CD-RW、CD-DVD等。
• 磁带：顺序存取存储器，存储拷贝的或已归档的数据。

物理存储中的数据描述：

• 位Bit 比特：一个二进制单位为位，一位只能取1或者0
• 字节byte: 8个比特成为一个字节，可以存放一个字符所对应的ASCII码。
• 字word:若干个字节组成一个字，一个字所含的二进制位数成为字长，各种计算机字长不一样，8位、32位、64位
• 块block：物理块或物理记录。块是内存和外存交换的最小单位。外存信息交换由文件系统管理。
• 桶bucket：外存的逻辑单位，可以包括一个物理块或者多个在空间上不连续的块。
• 卷Volume：一个输入输出设备所能装载的全部有用信息，成为卷。

数据联系的描述：

联系是实体之间的相互关系，与一个联系有关的实体个数成为元数

1.3数据抽象的级别

模型是对现实世界的抽象。在数据库技术中，用数据模型的概念描述数据库的结构和语义。

• 概念模型：表达用户需求观点的全局逻辑结构的模型。
• 逻辑模型：表达计算机实现观点的全局逻辑结构的模型。分为层次模型、网状模型和关系模型
• 外部模型：表达用户使用观点的局部逻辑结构的模型。
• 内部模型：表达数据库物理结构的模型。

数据抽象的过程，就是数据库设计的过程。

三层模式和两级映像：层次用DB的设计语言DDL定义，定义以后的内容成为模式。

外模式：用户与数据库的接口，是用户用到的那部分数据的描述。

逻辑模式：是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述，由若干个逻辑记录类型组成，还包含记录间联系、数据的完整性和安全性等要求

内模式：不涉及物理设备的约束。

两级映像：

外模式/逻辑模式：用于定义逻辑模式和外模式的之间的对应性，一般放在外模式中描述。

逻辑模式/内模式：定义逻辑模式和内模式之间的对应性，放在内模式中描述。

1.5数据库系统

DBMS的工作模式：

数据库的定义功能、操纵功能、保护功能、维护功能和数据字典。

第二章、数据库设计和ER模型

2.1数据库系统生存周期

定义：数据库应用系统从规划、设计、实现、维护、到最后被新的系统取代而停止使用，称为数据库生存期。七个阶段：规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、运行维护。

2.1.1规划：

（1）系统调查（2）可行性分析（3）确定数据库系统的总目标

2.1.2需求分析

（1）分析用户活动，产生业务流程图（2）确定系统范围，产生关系系统图（3）分析用户活动涉及的数据，产生数据流图DFD（4）分析系统数据，产生数据字典。

数据字典包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理5个过程。

2.1.3 概念设计

概念设计的目标是产生反应用户单位信息需求的数据库概念结构，也就是概念模型。

（1）进行数据抽象，设计局部概念模型（2）将局部概念模型整合成全局概念模型（3）评审

2.1.4 逻辑设计

（1）把概念模型转换成逻辑模型（2）设计外模型（3）设计应用程序与数据库之间的接口（4）评价模型（5）修正模型

2.1.5 物理设计

（1）存储记录结构设计（2）确定数据存放位置（3）存取方法的设计（4）完整性和安全性的设计（5）程序设计

2.1.6 数据库的实现

（1）用DDL定义数据库结构（2）组织数据入库（3）编制与调试应用程序（4）数据库调试运行

2.1.7 数据库的运行与维护

（1）数据库的转储与恢复（2）安全性和完整性的控制（3）数据库性能的监督、分析和改进（4）数据库的重组织和重构造。

2.2 ER模型的基本概念

2.2.1 ER模型的基本元素

实体、实体集、实体类型、联系、联系集、联系类型、属性

2.2.2属性的分类

（1）简单属性和复合属性（2）单值属性和多值属性（3）存储属性和派生属性（4）允许为空值的属性

2.2.3 联系的设计

（1）联系的元数或度数（2）联系基数1:1 1:N,M:N等（3）

2.3 关系模型的基本概念

2.4 ER模型到关系模型的转换

2.5 ER模型实例分析

2.6 增强的ER模型