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网络数据库应用技术 赵慧勤 张景安 傅文博 刘 军 编 著 第1章  数据库系统概述 1.1 计算机数据管理的发展 1.2 数据模型 1.3 数据库系统 1.4 数据库管理 1.5 数据库设计 1.6 习题 1.1 计算机数据管理的发展 1.1.1 人工管理阶段 数据不保存在计算机内。计算机主要用于计算，一般不需要长期保存数据。 没有专用的软件对数据进行管理。数据与程序不具有独立性，当数据的存储结构发生改变时，应用程序必须相应发生改变。此时，由于程序直接面向存储结构，因此数据的逻辑结构与物理结构没有区别。 只有程序的概念，没有文件的概念。数据的组织方式必须由程序员自行设计与安排。 数据面向程序。即一组数据对应一个程序。 1.1 计算机数据管理的发展 1.1.2 文件系统阶段 以“文件”形式可长期保存数据。 数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。（读/写）。 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。但文件之间相互独立、缺乏联系，数据之间的联系要通过程序来实现。 数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用。 对数据的操作以记录为单位。这是由于文件中只存储数据，不存储文件记录的结构描述信息，文件的建立、存取、查询、插入、删除、修改等操作都要用程序来实现。 1.1 计算机数据管理的发展 1.1.3 数据库系统阶段 数据共享性高、冗余低，采用数据模型表示复杂的数据结构。 有较高的数据独立性。 提供了方便的用户接口。用户可以使用查询语言或终端命令操作数据库，也可以用程序方式操作数据库。 有统一的数据控制功能。主要包括数据安全性控制、数据完整性控制、并发控制、数据备份和恢复等。 增强了系统操作的灵活性。对数据的操作既可以记录为单位，也可以数据项为单位。 1.2 数据模型 1.2.1 数据模型的定义 表示实体类型及实体间联系的模型称为“数据模型”。数据模型的种类很多，目前被广泛使用的可分为两种类型。一种是独立于计算机系统的数据模型，完全不涉及信息在计算机中的表示，只是用来描述某个特定组织所关心的信息结构，这类模型称为“概念数据模型”。概念模型是按用户的观点对数据建模，强调其语义表达能力，概念简单、清晰、易于理解，是用户和数据库设计人员之间进行交流的工具，这一类模型中最著名的是“实体联系模型”。另一种数据模型是直接面向数据库的逻辑结构，直接与数据库管理系统有关，称为“逻辑数据模型”。例如层次、网状、关系、面向对象等都属于这类模型。 1.2 数据模型 1.2.2 实体联系模型 实体联系模型（Entity Relationship Model，简记为E-R模型）是直接从现实世界中抽象出实体类型及实体间联系。其中实体联系图（E-R图）表示数据模型，设计E-R图的方法称为E-R方法。 E-R图是直接表示概念模型的有力工具，在E-R图中有下面4个基本成分： l???矩形框：表示实体类型（问题的对象）。 l???菱形框：表示联系类型（实体间联系）。 l?椭圆形框：表示实体类型和联系类型的属性。相应的命名均记入各种框中。对于码的属性，在属性名下画一条横线。 l?连线：实体与属性之间，联系与属性之间用直线连接；联系类型与其涉及的实体类型之间也以直线相连，并在直线端部标注联系的类型（1:1，1:N或M:N）。 1.2 数据模型 1.2.3 数据模型的类型 层次模型：用树型（层次）结构表示实体类型及实体间联系的数据模型称为层次模型。 网状模型：广义上讲，任意一个连通的基本层次联系的集合就是一个网状模型。 关系模型：关系模型的主要特征是用二维表格表达实体类型及实体间的联系。 面向对象模型。 1.3 数据库系统 1.3.1 数据库系统的组成 数据库系统（DBS）是采用了数据库技术的计算机系统。数据库系统是一个实际可运行的，按照数据库方法存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统。它是数据库、硬件、软件和数据库管理员的集合体。 1.3 数据库系统 1.3.2 数据库系统 数据库系统的三级模式结构 美国国家标准学会（ANSI）所属标准计划和要求委员会在1975年公布的研究报告中，把数据库系统内部的体系结构分为三级：外模式、概念模式和内模式。对用户而言可以对应地分为一般用户级模式、概念级模式和物理级模式。 数据库系统的二级映射 数据库系统的三级模式是数据的三个抽象级别，它使用户能逻辑地处理数据，而不必关心数据在计算机内部的存储方式，把数据的具体组织交给DBMS管理。为了能够在内部实现这三个抽象层次的联系和转换，DBMS在三级模式之间提供了二级映射功能。 (1) 模式/内模式映射 (2) 外模