2015年計算機四級考試《數(shù)據(jù)庫技術(shù)》基礎(chǔ)知識

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能

　　(1) 數(shù)據(jù)定義功能：DBMS提供了數(shù)據(jù)定義語言(DDL)，用戶利用DDL定義數(shù)據(jù)庫對象的三級模式結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)特征。

　　(2) 數(shù)據(jù)操縱功能：DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言(DML)，用戶利用DML對數(shù)據(jù)進行查詢、插入、刪除或更新;

　　(3) 數(shù)據(jù)庫運行管理和控制功能

　　(4) 數(shù)據(jù)庫的建立和維護功能

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)

　　1、 DBS可分為用戶、人機交互界面、DBMS和磁盤四個層次;

　　2、 用戶可分為四類：數(shù)據(jù)庫管理員DBA;專業(yè)用戶;應(yīng)用程序員;終端用戶;

　　3、 DBMS可分為兩部份：

　　(1) 查詢處理器：面向用戶查詢請求;包括以下幾個功能模塊：DML編譯器、嵌入式DML的預(yù)編譯器、DDL編譯器、查詢執(zhí)行引擎;

　　(2) 存儲管理器：面向數(shù)據(jù)存儲訪問，包括以下幾個功能模塊：權(quán)限和完整性管理器、事務(wù)管理器、文件管理器、緩沖區(qū)管理器;

　　4、 磁盤存儲的類型：

　　(1) 以數(shù)據(jù)庫文件方式存儲的應(yīng)用數(shù)據(jù);

　　(2) 數(shù)據(jù)字典;

　　(3) 為提高查詢速度而設(shè)置的數(shù)據(jù)庫引擎;

　　(4) DMS運行時的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù);

　　(5) 日志信息。

　　數(shù)據(jù)視圖與數(shù)據(jù)抽象

　　1、 數(shù)據(jù)視指從某個角度看到的客觀世界數(shù)據(jù)對象的特征，是對數(shù)據(jù)對象某一方面特征的描述。

　　2、 數(shù)據(jù)抽象：是一種數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則，是指專注于數(shù)據(jù)對象的某方面特征，而忽略其他特征。

　　3、 集和值：集是指對某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說明，值是集的一個具體賦值;

　　4、 數(shù)據(jù)模式：對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)某方面結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅涉及集的描述，不涉及具體的值。

　　三級模式結(jié)構(gòu)

　　1、 數(shù)據(jù)庫三級模式結(jié)構(gòu)—外部級、概念級和內(nèi)部級，分別定義了外模式、模式和內(nèi)模式，用于從不同角度描述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

　　2、 模式：

　　(1) 也稱邏輯模式、概念模式;

　　(2) 對數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖;

　　(3) 模式不僅定義了數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還定義了數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系、與數(shù)據(jù)的關(guān)的安全性和完整性要求;

　　(4) 一個數(shù)據(jù)庫只有一個模式，建立在某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上。

　　3、 外模式：

　　(1) 也稱子模式、用戶模式、用戶視圖;

　　(2) 是對數(shù)據(jù)庫用戶能夠看見和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述。

　　(3) 一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式，每個外模式描述了某個特定用戶所使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。

　　(4) 外模式還是保證數(shù)據(jù)安全的有力措施，每個用戶只能看見和訪問所對應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)對他是不可見的。

　　4、 內(nèi)模式：

　　(1) 也稱物理模式、存儲模式;

　　(2) 是對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，代表了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式和物理組織結(jié)構(gòu);

　　二級映象與數(shù)據(jù)獨立性

　　1、 外模式/模式映象：

　　(1) 定義了數(shù)據(jù)庫中不同用戶的外模式與數(shù)據(jù)庫邏輯模式之間的對應(yīng)關(guān)系;

　　(2) 可有多個外模式/模式映象，對于每個外模式，需要一個外模式/模式映象來定義該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系;

　　(3) 當模式發(fā)生變化時，只需調(diào)整外模式/模式間的映象關(guān)系，而外模式無需修改，保證了數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的邏輯獨立性，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。

　　2、 模式/內(nèi)模式映象：

　　(1) 定義了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)，與這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的物理存儲組織結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。

　　(2) 模式/內(nèi)模式映象是唯一的;

　　(3) 當內(nèi)模式發(fā)生變化時，只需調(diào)整模式/內(nèi)模式映象關(guān)系，而模式無需修改，保證了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序間的物理獨立性，稱為數(shù)據(jù)的物理獨立性。

　　數(shù)據(jù)模型概念

　　1、數(shù)據(jù)模型(Data Model)--是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的形式框架，是用來描述數(shù)據(jù)的一組概念和定義，包括描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)語義以及數(shù)據(jù)一致性的概念工具;

　　2、數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足：(1)能夠比較真實地模擬現(xiàn)實世界;(2)容易為人們所理解;(3)便于在計算機上實現(xiàn)。

　　3、 數(shù)據(jù)模型的組成：

　　(1) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特征，從語法角度表述了客觀世界中數(shù)據(jù)對象本身的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來區(qū)分、命名各種數(shù)模，如層次、網(wǎng)狀、關(guān)系數(shù)模。

　　(2) 數(shù)據(jù)操作：用于描述系統(tǒng)的動態(tài)特征，是一組對數(shù)據(jù)庫中各種數(shù)據(jù)對象允許執(zhí)行的操作和操作規(guī)則組成的集合。數(shù)據(jù)操作可以是檢索、插入等，數(shù)模必須定義這些操作的確切含義、操作符號、操作規(guī)則以及實現(xiàn)操作的數(shù)據(jù)庫語言。

　　(3) 數(shù)據(jù)完整性約束：是一組完整性規(guī)則的集合，它定義了數(shù)模必須遵守的語義約束，也規(guī)定了數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)內(nèi)部及數(shù)據(jù)之間聯(lián)系所必須滿足的語義約束。它限定了數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以便維護數(shù)據(jù)的正確性、有效性。

　　數(shù)據(jù)模型分類

　　1、 用數(shù)據(jù)模型這一概念來描述數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和語義，通過現(xiàn)實世界—信息世界—機器世界的抽象轉(zhuǎn)換過程構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)模型所定義的規(guī)范去管理和使用數(shù)據(jù)。

　　2、 建模過程：(1)將現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)對象抽象為信息世界中的某一信息結(jié)構(gòu);(2)再將信息結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為機器世界中某一具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，并存儲于計算機中。

　　3、 數(shù)據(jù)模型分類：

　　(1) 概念數(shù)據(jù)模型(概念模型)：按用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息進行建模，是現(xiàn)實世界到信息世界的第一層抽象，強調(diào)其語義表達功能，易于用戶理解，是用戶與設(shè)計人員交流的語言，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。最常用的是實體—聯(lián)系模型。

　　(2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型(表示型/實現(xiàn)型)：是機器世界中與具體DBMS相關(guān)的數(shù)據(jù)模型，包括關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型和層次模型

　　(3) 物理數(shù)據(jù)模型：屬底層數(shù)據(jù)模型，描述數(shù)據(jù)的實際存儲方式。

　　信息與數(shù)據(jù)

　　1、 信息、物質(zhì)、能量是組成客觀世界并促進社會發(fā)展的三大基本要素;

　　2、 信息(Information)--是客觀世界事物的存在方式和運動狀態(tài)的反映，是對事物之間相互聯(lián)系、相互作用的描述。信息具有可感知、可存儲、可加工、可傳遞和可再生的自然屬性。

　　3、 數(shù)據(jù)(Data)--是描述現(xiàn)實世界事物的符號記錄，是用物理符號記錄下來的可以識別的信息。不同的物理符號體現(xiàn)出數(shù)據(jù)的不同表現(xiàn)形式。

　　4、 信息與數(shù)據(jù)間存在固有聯(lián)系，數(shù)據(jù)是信息的符號表示，或稱為載體。信息則是數(shù)據(jù)的語義解釋，是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，信息以數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來，并為人們理解和接受。

　　5、 數(shù)據(jù)處理(Data Processing)--是指對數(shù)據(jù)進行分類、收集、組織、存儲，進而從已數(shù)據(jù)出發(fā)，抽取或推導(dǎo)出新的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表示了新的信息。

　　6、 數(shù)據(jù)管理(Data Management)--是指對數(shù)據(jù)的分類、收集、組織、編碼、存儲、檢索和維護，是數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)的重要環(huán)節(jié)。

　　7、 數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)處理除了具有數(shù)據(jù)管理功能外，還可通過數(shù)據(jù)管理得到的數(shù)據(jù)進一步深加工，從中獲取新的數(shù)據(jù)和信息。

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

　　1、 數(shù)據(jù)庫(DB，DataBase)--是長期存儲在計算機內(nèi)有組織的、大量的、共享的數(shù)據(jù)集合;

　　2、 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS，Database Management System)--是指在計算機系統(tǒng)中，位于用戶與操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)軟件，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心。

　　3、 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS，DataBase System)--是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成，DBS一般分成三個層次：(1)計算機硬件平臺;(2)系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件;(3)用戶;在不引起混淆和歧義的情況下，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。

　　4、 (狹義的)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)—是由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組成的軟件系統(tǒng)，主要為用戶提供數(shù)據(jù)存儲和查詢、插入、修改、刪除、更新等數(shù)據(jù)管理功能。

　　5、 (狹義的)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS，DataBase Application System)—是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序組成的軟件系統(tǒng)，它面向具體應(yīng)用領(lǐng)域，提供了更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能。

　　6、 數(shù)據(jù)庫技術(shù)—是研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計、管理和使用的一門計算機應(yīng)用學(xué)科。

　　7、 數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其它計算機科學(xué)有密切關(guān)系：

　　(1) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)以文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展而來，DBMS需要操作系統(tǒng)的支持，數(shù)據(jù)庫以文件形式存儲在外部存儲上的;

　　(2) 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系很密切，數(shù)據(jù)庫技術(shù)不僅用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表、樹、圖等知識，各種數(shù)據(jù)模型本身就屬于復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);

　　(3) 主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其理論基礎(chǔ)是關(guān)系數(shù)據(jù)模型，而該模型是在離散數(shù)學(xué)集合論中“關(guān)系”這一基本概念上發(fā)展起來的;

　　(4) 當用戶訪問數(shù)據(jù)庫，DBMS對用戶提交的查詢操作類似于，計算機編譯系統(tǒng)對程序的編譯過程;

　　(5) 開發(fā)一些大型的DBS或DBMS的過程，要遵循軟件工程的開發(fā)模式。

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