数据库系统的基本概念（第一章）数据抽象的级别

数据抽象过程

根据数据抽象的级别定义了四种模型&＃xff1a;

概念模型&＃xff1a;表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型

特点&＃xff1a;

　　1>表达了数据的整体逻辑结构&＃xff0c;它是系统用户对整个应用项目涉及的数据的全面描述

　　2>从用户需求的观点出发&＃xff0c;对数据建模

　　3>独立于硬件和软件&＃xff0c;即概念模型不依赖于硬件设备和实现时的DBMS软件

　　4>是数据库设计人员与用户进行交流的工具　    

逻辑模型&＃xff1a;表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型&＃xff08;主要有层次、网状、关系模型等三种&＃xff09;

特点&＃xff1a;

　　1>表达了DB的整体逻辑结构&＃xff0c;但它是设计人员对整个应用项目数据库的全面描述

　　2>是从数据库实现的观点出发&＃xff0c;对数据进行建模

　　3>独立于硬件&＃xff0c;但是依赖于软件

　　4>是数据库设计人员与应用程序之间进行交流的工具

层次模型&＃xff1a;用树形&＃xff08;层次&＃xff09;结构表示实体类型及实体间联系的数据模型

特点&＃xff1a;

　　记录之间的联系通过指针来实现&＃xff0c;查询效率高

缺点&＃xff1a;

　　1>只能表示1&＃xff1a;N联系&＃xff0c;虽然系统有多种辅助手段实现M:N联系但比较复杂

　　2>由于层次顺序的严格和复杂&＃xff0c;引起数据的查询和更新操作很复杂&＃xff0c;因此程序的编写也比较复杂

网状模型&＃xff1a;用有向图结构表示实体间联系的数据模型称为网状模型

特点&＃xff1a;

　　记录之间的联系通过指针实现&＃xff0c;M:N联系也容易实现&＃xff08;一个M:N联系可拆成俩个1&＃xff1a;N联系&＃xff09;&＃xff0c;查询效率较高

缺点&＃xff1a;

　　数据结构复杂&＃xff0c;编程复杂

关系模型&＃xff1a;用二维表格表达实体集

特点&＃xff1a;

　　1>关系模型与层次、网状模型的最大区别使用关键码而不是用指针导航的数据

　　2>数据结构简单&＃xff0c;用户易懂&＃xff0c;只需用简单的查询语句就可以对数据库进行操作&＃xff0c;而不涉及村存储结构访问技术等细节

三种逻辑模型的比较图&＃xff1a;

外部模型&＃xff1a;表达用户使用观点的DB局部逻辑结构的模型

 外部模型中的模式称为“视图”&＃xff08;View&＃xff09;&＃xff0c;视图只是一个定义&＃xff0c;视图中的数据可以从逻辑模型的数据库中得到

特点&＃xff1a;

　　1>外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集

　　2>外部模型独立于硬件&＃xff0c;依赖于软件

　　3>外部模型反应了用户使用数据库的观点

 优点&＃xff1a;

　　1>简化了用户的观点&＃xff0c;只针对具体用户应用需要的数据而设计的&＃xff0c;与该用户无关的数据就不必放入&＃xff0c;只关心并提取数据库中有用的数据

 　　2>有助于数据库的安全性保护&＃xff0c;用户不能看的数据&＃xff0c;不放入外部模型&＃xff0c;提高了安全性

　　3>是对概念模型的支持

内部模型&＃xff1a;表达DB物理结构的模型

内部模型又称为物理模型&＃xff0c;是数据库最底层的抽象&＃xff0c;它描述数据在磁盘或磁带上面的存储方式&＃xff08;文件的结构&＃xff09;、存取设备&＃xff08;外存的空间分配&＃xff09;和存取方法&＃xff08;主索引和辅助索引&＃xff09;

数据抽象的过程也是数据库设计的过程&＃xff0c;具体步骤如下&＃xff1a;

1>根据用户的要求&＃xff0c;设计数据库的概念模型&＃xff0c;这是一个“综合”的过程

2>根据转换规则&＃xff0c;把概念模型转换成数据库的逻辑模型&＃xff0c;这时候一个“转换”的过程

3>根据用户的业务特点&＃xff0c;设计不同的外部模型&＃xff0c;给程序员使用&＃xff0c;也就是应用程序使用的数据库的外部模型&＃xff0c;外部模型与逻辑模型之间的对应称为映像

4>数据库实现时&＃xff0c;要根据逻辑模型设计其内部模型&＃xff0c;内部模型与逻辑模型之间的对应性称为映像

 三层模式和两级映像

三层模式体系结构

用户&＃xff08;或应用程序&＃xff09;到数据库之间&＃xff0c;DB的数据结构有三个层次&＃xff1a;外部模型、逻辑模型和内部模型

数据定义语言(DDL)&＃xff0c;数据操作语言(DML)&＃xff0c;数据控制语言(DCL)和事务控制语言&＃xff08;TCL&＃xff09;

1>外模式是用户与数据库系统的接口&＃xff0c;是用户用到的那部分数据的描述

2>逻辑模式是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述

3>内模式是数据库在物理存储方面的描述&＃xff0c;定义所有内部记录类型&＃xff0c;索引和文件的组织方式&＃xff0c;以及数据控制方面的细节

三层模式体系结构具有以下特点&＃xff1a;

　　1>用户使用DB的数据操纵语言&＃xff08;DML&＃xff09;语句对数据库进行操作&＃xff0c;实际上是对外模式的外部记录进行操作

　　2>逻辑模式必须不涉及到存储存储结构&＃xff0c;访问技术等细节

　　3>内模式并不涉及到物理设备的约束

两级映像

由于三层模式的数据结构可能不一致&＃xff0c;即记录类型&＃xff0c;字段类型的命名和组成可能不一样&＃xff0c;需要三层模式之间的映像来说明外部记录&＃xff0c;逻辑记录和内部记录之间的对应性

1>外模式/逻辑模式映像存在于外模式和逻辑模式之间&＃xff0c;用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性

2>逻辑模式/内模式映像存在于逻辑模式和内模式之间&＃xff0c;用于定义逻辑模式和内模式之间的对应性

高度的数据独立性

指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立&＃xff0c;不受影响&＃xff0c;数据独立性分为物理数据独立性和逻辑数据独立性两种

物理数据独立性

如果数据库的内模式要修改&＃xff0c;即数据库的物理结构有所变化&＃xff0c;那么只要对逻辑模式/内模式映像&＃xff08;对应性&＃xff09;作相应的修改&＃xff0c;可以是逻辑模式尽可能保持不变

逻辑数据独立性

如果数据库的逻辑模式要修改&＃xff0c;如增加记录类型或增加数据项&＃xff0c;那么只要对外模式/逻辑模式映像作相应的修改&＃xff0c;可使外模式和应用程序尽可能保持不变