一、基本概念
1、信息：
（1）定义：信息是人们用以对客观世界直接进行描述的，可在人们之间进行传递的一些知识。
（2）数据是信息的具体表示形式，信息是数据的有意义的表现。
2、数据：
（1）定义：描述事物的符号记录
（2）种类：文字、图形、图像、声音
（3）特点：数据与其语义是不可分的
3、数据处理：
（1）包括：对数据的收集、记载、分类、排序和计算等工作
（2）目的：使有效的信息资源得到合理和充分地利用，从而促进社会生产力的发展。
（3）核心问题：数据管理
4、数据管理
（1）人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）
特点：
1、数据不能长期保存
2、没有专门的软件对数据进行管理
3、数据不共享
4、数据不具有独立性
（2）文件系统管理阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）
优点：
1、数据可以长期保存
2、由文件系统管理数据
缺点：
1、数据共享性差，冗余度大
2、数据独立性差
（3）数据库系统管理阶段（20世纪60年代后期以来）
优点：
1、数据结构化
2、数据的共享性高、冗余度低、易扩充
3、数据独立性高
数据的物理独立性：
指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。
数据的逻辑独立性：
指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。
4、DBMS（数据库管理系统）对数据进行统一的管理和控制
DBMS提供的数据控制和保护功能
1、数据的安全性保护
2、数据的完整性控制
3、数据库恢复
4、并发控制
二、数据库系统
1、数据库
（1）定义：长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
（2）特点：按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
2、数据库管理系统（DBMS）
（1）定义：位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件。
（2）用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
（3）基本功能：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的事务管理和运行管理、数据库的建立和维护功能、其他功能。
3、数据库系统
（1）定义：指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。
（2）结构：
1、数据库管理系统内部的模式结构
（1）三级模式
1、外模式（也称子模式、用户模式）
（1）定义：是数据库用户(包括应用程序员和最终用户)使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
（2）外模式的地位：介于模式与应用之间
1、模式与外模式的关系: 一对多
（1）外模式通常是模式的子集
（2）一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求。
（3）对模式中同一数据，在外模式中的结构、类型、长度、保密级别等都可以不同。>2、外模式与应用的关系:一对多
（1）同一外模式也可以为某-用户的多个应用系统所使用
（2）但一个应用程序只能使用一个外模式。
（3）外模式的用途
保证数据库安全性的一一个有力措施。每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据.
2、模式（也称逻辑模式、概念模式）
（1）定义：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，综合了所有用户的需求。一个数据库只有一个模式。
（2）模式的地位:是数据库系统模式结构的中间层-与数据的物理存储细节和硬件环境无关，与具体的应用程序、开发工具及高级程序设计语言无关。
3、内模式(也称存储模式)
（1）定义：是数据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。
一个数据库只有一个内模式。
（2）二级映像
1、外模式/模式映象
（1）定义外模式与模式之间的对应关系。每一个外模式都对应一个外模式 /模式映象，映象定义通常包含在各自外模式的描述中。
（2）用途：保证数据的逻辑独立性
1、当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式/模式映象，使外模式保持不变。
2、应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。
2.模式/内模式映象
（1）定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。例如，说明逻辑记录和字段在内部是如何表示的。数据库中模式/内模式映象是唯一的，该映象定义通常包含在模式描述中。
（2）保证数据的物理独立性
1、当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构)，数据库管理员修改模式/内模式映象，使模式保持不变。
2、应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。
2、数据库管理系统外部的体系结构
（1）单用户结构
（2）主从式结构
（3）分布式结构
（4）客户机/服务器结构
（5）浏览器/数据库服务器结构
三、数据模型
1、概念：
是对现实世界数据特征的抽象。（要求：能比较真实地模拟现实世界、容易为人所理解、便于在计算机上实现。）
2、分类：（根据模型应用的不同目的）
（1）概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。主要用于数据库设计，不依赖于计算机系统。
（2）数据模型，主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。主要用于DBMS的实现。
3、客观对象的抽象过程：两步抽象
（1）现实世界中的客观对象抽象为概念模型;
（2）把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。
概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。
4、三要素
（1）数据结构
数据结构是描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。（数据结构上是对系统静态特性的描述）
（2）数据操作
数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作集合，包括操作及有关的操作规则。（数据操作是对系统动态特性的描述）
（3）数据的完整性约束条件
一组完整性规则的集合。
完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和储存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。
5、概念模型
（1）概念模型的用途
- 概念模型用于信息世界的建模；
- 是现实世界到机器世界的一个中间层次；
- 是数据库设计的有力工具；
- 数据库设计人员和用户之间进行交流的语言。
（2）基本要求
- 较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识；
- 简单、清晰、易于用户理解。
（3）信息世界中的基本概念
(1) 实体(Entity)
现实世界中客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。
(2) 实体集(Entity Set)
具有相同特性的实体集合。
(3) 属性(Attribute)
属性是实体集中所有实体所具有共同特性的抽象描述。一个实体可以由若干个属性来描述。
(4) 实体型(Entity Type)
用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。
(5) 属性的值域(Domain)
属性的取值范围称为该属性的值域。
(6) 实体的键(Key)
- 又称 实体的码 或 关键字，是能够唯地标识实体集中每个实体的一个或者一组属性。
- 有些实体可以有多个键，所以般将满足键定义的属性集称为 候选键 (Candidate Key)。
- 当实体集有多个候选键时,通常只选其中的一个，被选定的那个候选键称为 主键 (Primary Key)。
(7) 联系(Relationship)
现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系。
（4）两个实体集之间的联系
一对一联系（1：1）
一对多联系（1：n）
多对多联系（m：n）
（5）多个实体集之间的联系
一对一联系（1：1）
一对多联系（1：n）
多对多联系（m：n）
（6）同一实体集内部的联系
一对一联系（1：1）
一对多联系（1：n）
多对多联系（m：n）
（7）概念模型的表示方法——实体-联系方法（E-R方法）
1、实体集，矩形
2、属性，椭圆
3、联系，菱形
6、数据模型
（1）层次模型：树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。
1、数据结构：以基本层次联系为基本单位。
（基本层次联系：两个记录以及他们之间的一对多（包括一对一）的联系。）
在数据库中，定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型：
（1）有且仅有一个根节点。
（2）除了根结点之外，其余结点有且只有一个双亲结点。
2、基本特点：任何一个给定的记录值只有按其路径查看时，才能显出它的全部意义，没有一个子记录能脱离双亲而独立存在。
（2）网状模型：图形结构来表示各类实体以及实体间的联系。
1、数据结构：以基本层次联系为基本单位。
在数据库中，定义满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型：
（1）允许一个以上的结点无双亲。
（2）一个结点可以有多于一个的双亲。
2、对数据的查询可以有以下两种方式：
（1）从网络中任一结点开始查询。
（2）沿着网络中的路径按任意方向开始查询。
（3）关系模型：表格来表示各类实体以及实体间的联系。
1、关系(Relation)：一个关系对应通常说的一张表。
2、元组(Tuple)：表中的一行即为一个元组。
3、属性(Attribute)：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。
4、键(Key)：表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。
5、域(Domain)：属性的取值范围。
6、分量：元组中的一个属性值。
7、关系模式：对关系的描述。
关系名(属性1,属性2, ...
如:学生(学号，姓名，年龄，性别，系，年级)
1、优点
（1）建立在严格的数学概念的基础上。
（2）概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易用。
● 实体和各类联系都用关系来表示。
●对数据的检索结果也是关系。
（3）关系模型的存取路径对用户透明。
● 具有更高的数据独立性，更好的安全保密性。
● 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。
（4）关系模型中的数据联系是靠公共属性联系。
2、缺点
（1）存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非关系数据模型。
（2）为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化增加了开发数据库管理系统的难度。
