sql server |【01】初识数据库

我会带着你远行 2022-09-11 12:19 274阅读 0赞

### 前言 ###

> 在计算机发展初期，计算机主要用于`科学计算`。后来随着人类社会进入信息化时代，人们需要面临和处理的信息量急剧膨胀，迫切需要利用计算机完成对大量数据的`组织、管理、存储和维护`，数据库技术应运而生。数据库系统是指在计算机系统中引进数据库技术的系统，在数据库系统中，通过数据库管理系统对数据进行统一管理。 企业可以通过搜集用户的需求信息，有针对性地开发新的产品满足用户的需求，同时减少旧产品的库存量。通过对信息资源的开发利用，可以使各种社会资源得到最大限度地节约和合理运用。为了能开发出适用的数据库应用系统，就需要掌握数据库原理，熟悉一门数据库语言。

### 文章目录 ###

*   *   *  前言
         *  一、发展史
         *   *  1、概念简介
             *  2、三个发展阶段
             *   *  2.1 人工管理阶段
                 *  2.2 文件管理阶段
                 *  2.3 数据库管理阶段
         *  二、系统介绍
         *   *  1、管理系统
             *  2、系统功能：
             *   *  2.1 数据定义功能
                 *  2.2 操纵功能
                 *  2.3 运行管理
                 *  2.4 数据控制功能
                 *  2.5 通信功能
         *  三、数据库系统
         *   *  1、系统组成
             *  2、三级模式
             *   *  2.1 模式
                 *  2.2 外模式
                 *  2.3 内模式
                 *  2.4 三级模式间的两级映射
             *  3、数据库系统的特点
             *   *  3.1 数据结构化
                 *  3.2 数据的共享、冗余度低
                 *  3.3 数据独立性高
                 *  3.4 数据由DBMS统一管理和控制
             *  4、数据模型
             *   *  4.1 概念模型
                 *  4.2 逻辑模型
             *  4、数据库应用系统体系结构
             *   *  4.1 单机结构
                 *  4.2 主从式结构
                 *  4.3 分布式结构
                 *  4.4 客户-服务器结构 C/S
                 *   *  4.5 浏览器-服务器结构 B/S
             *  5、数据库新技术
             *   *  5.1 面向对象数据库
                 *  5.2 分布式数据库
                 *  5.3 数据仓库技术
                 *  5.4 大数据技术

### 一、发展史 ###

#### 1、概念简介 ####

>  *  数据：是客观事物的`反映`和`记录`；
>  *  信息：有意义的数据，是数据表达的内容；
>  *  数据处理：数据转化为信息的过程；
>  *  两者有区别也有联系；

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>  *  数据管理技术：对数据进行`分类、组织、编码、存储、检索、维护`；

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#### 2、三个发展阶段 ####

##### 2.1 人工管理阶段 #####

> 于20世纪50年代中期以前，条件受限，数据的处理方式是`批处理`；

**存在问题**：

>  *  数据`无法保存`；
>  *  数据和应用程序`一一对应`；
>  *  数据`无法共享`；
>  *  数据`不具有独立性`。

##### 2.2 文件管理阶段 #####

> 于20世纪50年代到60年代中期，出现了`磁盘、操作系统`等，数据可`长期保存`；

**存在问题**：

>  *  数据的`冗余度大`；
>  *  数据`独立性差`；
>  *  `缺乏`对数据的统一`控制管理`；

##### 2.3 数据库管理阶段 #####

> 于20世纪60年代后期以来，需求不断增大，数据库出现；将整个所有数据按照一定的结构存放，系统负责管理和控制，用户通过应用程序存取数据；

**特点**：

>  *  数据`结构化`；
>  *  数据`共享性高`、`冗余度低`，`易扩充`；
>  *  数据由`DBMS`统一管理和控制；
>  *  数据`独立性高`；

### 二、系统介绍 ###

#### 1、管理系统 ####

> 是数据库的核心，是为数据库的建立、使用和维护而配置的软件；

#### 2、系统功能： ####

##### 2.1 数据定义功能 #####

>  *  包括`外模式`、`模式`、`内模式`；
>  *  各模式间映射；
>  *  定义约束条件来确保数据库中`用户口令`和`存取的权限`；

##### 2.2 操纵功能 #####

> 对数据库数据的`检索`、`插入`、`删除`、`修改`操作；

##### 2.3 运行管理 #####

> 是DBMS的`核心部分`；对数据库`并发控制`、`安全性检查`、`完整性约束条件`的检查和执行、内部维护等；

##### 2.4 数据控制功能 #####

> DBMS将数据分门别类地`组织`、`存储`和`管理`。实现数据间的联系，以便提高空间利用率以及数据的检索速度；

##### 2.5 通信功能 #####

> DBMS需要提供与其他软件系统进行通信功能；

### 三、数据库系统 ###

#### 1、系统组成 ####

> 操作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据管理系统；

#### 2、三级模式 ####

> `ANSI`于1987年提出标准化：
> 
>  *  面向用户或应用程序员的用户级；
>  *  面向建立和维护数据库人员的概念级；
>  *  面向系统程序员的物理级；

>  *  用户级对应外模式；
>  *  概念及对应模式；
>  *  物理级对应内模式；

##### 2.1 模式 #####

> `逻辑模式`，对应`概念级`。由数据库管理系统提供的数据模式描述语言来描述、定义；

##### 2.2 外模式 #####

>  *  `子模式/用户模式`，对应`用户级`。是（几个）某个用户看到的数据视图；
>  *  是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据；

##### 2.3 内模式 #####

> `存储模式`，对应`物理级`。是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库`最低一级`的逻辑描述。

##### 2.4 三级模式间的两级映射 #####

> 为了能实现内部数据库的三个抽象层次的联系和转换，在这三级模式下提供了两层映像；

**外模式/模式映像**：

> 对应同一个模式可以有任意多个外模式，应用程序时依据数据的外模式编写的，从而应用程序可不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性；

**模式/内模式映像**：

> 定义了数据库的`全局逻辑结构`与`存储结构`之间的对应关系；

#### 3、数据库系统的特点 ####

##### 3.1 数据结构化 #####

>  *  数据库系统实现了整体数据的结构化，是其最主要的特征之一；
>  *  不仅是数据内部是结构化，而且整体式结构化，数据之间有联系。

##### 3.2 数据的共享、冗余度低 #####

>  *  多个用户可同时存取数据而不相互影响；
>  *  数据库中用户的逻辑数据文件和具体的物理数据文件不必一一对应，即有效节省存储资源；

##### 3.3 数据独立性高 #####

>  *  数据与应用程序间的彼此独立，不存在相互依赖的关系；
>  *  物理数据独立：存储格式和组织改变时，不影响其逻辑结构及应用程序；
>  *  逻辑数据独立：变化时，不影响用户的应用程序；

##### 3.4 数据由DBMS统一管理和控制 #####

> 其并发共享；

>  *  数据的安全性；
>  *  数据的完整性检查；
>  *  数据库的并发访问控制；
>  *  数据库的故障恢复；

#### 4、数据模型 ####

>  *  概念模型：面向用户；
>  *  结构模型：计算系统；

##### 4.1 概念模型 #####

> 是现实世界到机器世界的一个中间层次。将该抽象概念转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型；

>  *  最常用的是1976年提出`实体-联系图` \- `E-R模型`；
>  *  包含实体、联系、属性；
>  *  联系方法：一对一、一对多、多对多；

**主要概念**：

>  *  `实体`：客观存在并相互区别的事物及其事物之间的联系；
>  *  `属性`：实体所具有的某一`特征`；
>  *  `主码`：(关键字)能唯一标识一个实体；如：学号是学生实体的主码；
>  *  主码不能`为空`，不能由`重复`；
>  *  域：属性的`取值范围`；
>  *  实体型：用实体名以其属性名集合来描述同类实体；
>  *  实体集：同型实体的集合；

**E-R图表示方法**

>  *  实体型：矩形表示；
>  *  属性：椭圆形；
>  *  联系：菱形；

##### 4.2 逻辑模型 #####

> 层次、网状、关系；
> 
>  *  `层次、网状`中各实体之间联系用`指针`实现的，优点是`查询速度高`；

**层次模型**：

> 数据库中最早出现的数据模型；（IBM的`IMS`）

> 用`树形结构`来表示实体及其之间的联系；  
> 需要满足俩个条件：
> 
>  *  有一个结点没有父结点，这个结点即是根结点；
>  *  其他结点有且仅有一个父结点；
> 
> 可表示`一对一`以及`一对多`，不能直接表示多对多；

**网状模型**：

> 用实体型结点的有向图来表示各实体及其之间的联系；
> 
>  *  可以有一个以上的结点无父结点；
>  *  至少有一个结点有多于一个的父结点；

> 可直接表示`多对多关系`；

**关系模型**：

>  *  用`二维表格`来表示`实体`以及其相互之间的联系；
>  *  `实体集`看成一个`二维表`，每一个二维表称为`一个关系`；

**关系模型**：

> 根据逻辑模型对应到具体的数据模型的机器实现的；是对真实数据库的描述；
> 
>  *  表、视图、字段、数据类型等…

#### 4、数据库应用系统体系结构 ####

> 数据库应用系统：`数据存储层`、`应用层`、`用户界面`；
> 
>  *  **数据存储层**：一般由`DBMS`来承担对数据库的各种维护操作；
>  *  **应用层**：使用某种`语言`实现用户要求的`各项工作程序`；
>  *  **用户界面层**：提供用户可视化`操作界面`；

> 数据库系统分为：`单机`、`主从`、`分布式`、`客户-服务器`、`浏览器-服务器结构`；

##### 4.1 单机结构 #####

>  *  较为简单；整个数据库都在一台计算机上，不能共享；
>  *  适合`未联网的用户`、`个人`或`移动`用户；
>  *  常见：Visual FoxPro、Access；

##### 4.2 主从式结构 #####

>  *  `一个主机`带`多个终端`的多用户结构；
>  *  用`数据库系统都在主机`上，各个`用户`通过主机的终端并发地`存取`数据库，`共享数据`；

**优点**：

>  *  易于`管理，控制，维护`；

**缺点**：

>  *  用户数过多时，主机`性能会下降`；
>  *  若主机`故障`，则系统不能使用；

##### 4.3 分布式结构 #####

>  *  `地理上或物理上`分散而逻辑上集中的数据库系统；
>  *  通过网络连接，被连接的逻辑单位（计算机、外部设备）为结点；
>  *  由多各计算组成，每台都配由各自的本地数据库；

**优点**：

>  *  适应了`地理上分散`的公司；

**缺点**：

>  *  数据`处理、管理、维护`不便；
>  *  远程访问受`网络限制`；

##### 4.4 客户-服务器结构 C/S #####

>  *  `主从式结构DBS`中的主机和`分布式DBS`中的每个结点机都是一台通用计算机，即执行DBMS功能又执行应用程序；
>  *  数据库服务器：专门用于执行`DBMS功能`的计算机；
>  *  其余安装数据库应用程序的计算机为`客户机`；

###### 4.5 浏览器-服务器结构 B/S ######

> 本质和`客户-服务器结构`一样；

#### 5、数据库新技术 ####

##### 5.1 面向对象数据库 #####

>  *  将面向对象的`模型`、`方法`、`机制与先进`的数据库技术有机地结合而形成；
>  *  把面向对象的语言向数据库方向发展；
>  *  `拓展`数据库系统；

**优缺点**：

>  *  表示`复杂的数据模型`，但没有统一的数据模型和形式化理论；

##### 5.2 分布式数据库 #####

>  *  指利用高速计算机网络将物理上分散的`多个数据存储单元`连接起来组成一个`逻辑上统一`的数据库；
>  *  **思想**：数据分散存储到多个通过`网络连接`的数据存储节点，以获取更大的`存储容量`和`更高的并发访问量`；

**特点**：

>  *  数据的`物理分布性`；
>  *  数据的`逻辑相关性`；
>  *  `区域自治性`；
>  *  数据结点间通过`通信网络`进行联系；

##### 5.3 数据仓库技术 #####

>  *  基于信息系统`业务发展`的需要，基于数据库系统发展；
>  *  使用`技术建设`的信息系统；经营分析系统、决策支持系统
>  *  基于数据及统计学`严谨逻辑思维`，达成有效工具；
>  *  是面向主题的、集成的、与时间相关的、不可修改的数据集合；

##### 5.4 大数据技术 #####

>  *  规模大到`获取、存储、管理、分析`等方面都大大超出传统数据库软件工具的能力；
>  *  四大特征：`大量、高速、多样、价值`
>     
>      *  数据容量大；
>      *  数据类型繁多；
>      *  商业价值高；`价值密度`的高低与`数据总量`的大小成反比；
>      *  处理速度快；

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