数据库系统

1 数据库模式

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。

数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（Database Management System，DBMS）、应用系统、数据库管理员（Database Administrator，DBA）和用户构成。

数据库系统结构：三级模式和两级映射

（1）三级模式

数据库系统由外模式、概念模式和内模式。

 

外模式也叫子模式或用户模式，对应用户级数据库。外模式用以描述用户（包括程序员和终端用户）看到的数据的逻辑结构，是数据库用户的数据视图，用户根据外模式用数据操作语句或应用程序区草组数据库中的数据。一个数据库可以有多个外模式，一个应用程序只能使用一个外模式。

概念模式也叫模式或逻辑模式，对应概念级数据库。概念模式是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。概念模式是数据库中全体实体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图，用以描述现实世界中的实体及其性质和联系。一个数据库只有一个概念模式。

内模式对应于物理级数据库，是数据库物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。内模式不同于物理层，它假设外村是一个无限的线性地址空间。一个数据库只有一个内模式。

在数据库系统的三级模式中，模式是数据库的中心和关键；内模式依赖于模式，独立于外模式和存储设备；外模式面向具体应用，独立于内模式和存储设备；应用程序依赖于外模式，独立于模式和内模式。

 

（2）两级独立性

物理独立性（模式/内模式）：用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据时相互独立的，当数据的物理存储改变时，应用程序不需要改变。

逻辑独立性（外模式/模式）：用户的应用程序与数据库中的逻辑结构式相互独立的，当数据的逻辑结构改变时，应用程序不需要改变，

2 数据模型

数据模型是现实世界数据特征的抽象。包含3个部分：数据结构、数据操作和数据约束。

（1）数据模型分类

概念数据模型（实体联系模型）和基本数据模型（结构数据模型）。

概念数据模型是按照用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库的设计，一般用实体-联系（Entity-Relationship,E-R）方法表示。

基本数据模型是按照计算机系统的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库的实现。基本数据模型是数据库系统的核心和基础，通常由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

常见的基本数据模型：

a）层次模型

采用树形结构作为数据的组织方式，每个节点可以有多个子节点，但每个子节点只能有一个父节点。

b）网状模型

用有向图表示实体类型和实体之间的联系，记录之间的联系通过指针实现，多对多的联系容易实现，查询效率高。

c）关系模型

用表格结构表达实体集，用外键表示实体之间的联系，结构简单，易于实现，缺点是存取路径透明，查询效率不如非关系模型。

关系模型是目前最广泛的数据模型，例如Oracle、DB2等。

d）面向对象模型

用面向对象的观点来描述现实世界实体的逻辑组织、对象之间的限制和联系等模型，如ObjectStore等。

 

（2）关系模型