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第1章 數(shù)據(jù)庫(kù)概論 1.1 基本概念和術(shù)語(yǔ) 1.1.1 信息與數(shù)據(jù)(Information & Data) 信息是現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映。數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄，是用物理符號(hào)記錄下來(lái)的可以鑒別的信息。 信息與數(shù)據(jù)的關(guān)系為：數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示，是信息的載體；而信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋。另外，數(shù)據(jù)也是信息的資源，人們可以從中抽取、推導(dǎo)出對(duì)人們有價(jià)值信息，以作為行動(dòng)和決策的依據(jù)。,1.1.2 數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)處理是指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工、和傳播的一系列活動(dòng)的總稱。數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)。它是數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題。 數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了以下三個(gè)階段： 1.人工管理階段(20世紀(jì)50年代中期以前) 數(shù)據(jù)和程序緊密結(jié)合為一個(gè)整體，一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序，數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性，不能共享。,2.文件管理系統(tǒng)（50年代后--60年代中） 程序和數(shù)據(jù)分離，數(shù)據(jù)以文件形式保存于磁盤上，數(shù)據(jù)文件基本上是對(duì)應(yīng)于一個(gè)或幾個(gè)程序，程序和數(shù)據(jù)具有一定的獨(dú)立性，但共享性差，冗余度大，不易擴(kuò)充。 3.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（60年代后） 數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一集中管理和控制，DB中的數(shù)據(jù)高度結(jié)構(gòu)化，數(shù)據(jù)獨(dú)立性和共享性高，冗余度小，易擴(kuò)充。,1.1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)(DB--DataBase) 簡(jiǎn)單來(lái)講，數(shù)據(jù)庫(kù)就是存放數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)。確切的含義是指長(zhǎng)期儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織和結(jié)構(gòu)化的、可是共享的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和存儲(chǔ)，具有較小的冗余度，數(shù)據(jù)間聯(lián)系密切，而又有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，并能為不同的用戶共享。 1.1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS--DataBase Management System) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是位于用戶和操作系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)管理軟件。其主要功能包括：,1．?dāng)?shù)據(jù)定義功能 通過(guò)DBMS提供的數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言，用戶可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的各種數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行定義。 2．?dāng)?shù)據(jù)操縱功能 通過(guò)DBMS提供的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言，用戶可以對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢、插入、刪除和修改等基本操作。 3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)行管理 數(shù)據(jù)庫(kù)在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)由DBMS統(tǒng)一管理和控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對(duì)數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。 4．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù) 包括數(shù)據(jù)庫(kù)初始數(shù)據(jù)輸入、轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫(kù)的重組及性能監(jiān)視、分析功能等。,1.1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS--DataBase System) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后所組成的系統(tǒng)。除了計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)外，一般還包括數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、DBMS及開發(fā)工具、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(DBA—DataBase Administrator)和不同的用戶構(gòu)成。如圖表示。,,1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要特征 1.2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 在文件系統(tǒng)中，相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常采用等長(zhǎng)同格式記錄的集合。例如，一個(gè)存放學(xué)生信息的文件，記錄的結(jié)構(gòu)格式如圖3.1.2所示：,,其中前六項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)于任何學(xué)生的信息量差別不大，而后三項(xiàng)相差很大。若采用等長(zhǎng)同格式記錄存儲(chǔ)學(xué)生數(shù)據(jù)，記錄的長(zhǎng)度應(yīng)等于信息量最多學(xué)生的記錄的長(zhǎng)度，因而會(huì)造成大量存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。,為此我們采用主記錄(由前六項(xiàng)數(shù)據(jù)組成學(xué)生基本記錄)和詳細(xì)記錄(分別描述學(xué)生的學(xué)習(xí)簡(jiǎn)歷和家庭成員)相結(jié)合的形式建立文件。記錄的結(jié)構(gòu)格式如圖3.1.3所示：,在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫(kù)的主要特征之一，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。,1.2.2 數(shù)據(jù)的共享性高、冗余度低和易擴(kuò)充 由于數(shù)據(jù)庫(kù)從整體角度描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的組織不再面向某一應(yīng)用，而是面向整個(gè)系統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶，多個(gè)應(yīng)用共享。數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù)共享可以大大減小數(shù)據(jù)的冗余度，既降低數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)、節(jié)省存儲(chǔ)空間，同時(shí)又可避免數(shù)據(jù)之間的不相容性和不一致性。另外，還容易增加新的應(yīng)用，使得數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有彈性大，易擴(kuò)充的特點(diǎn)。,1.2.3 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性高 數(shù)據(jù)的獨(dú)立性包括兩個(gè)方面：數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。 數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的。由于數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在磁盤上怎樣存儲(chǔ)由DBMS實(shí)現(xiàn)和管理，用戶程序不涉及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序面向的是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)改變后，應(yīng)用程序不用改變。 數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的。即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變后，應(yīng)用程序也可以不變。,1.2.4 數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制 數(shù)據(jù)庫(kù)是共享資源，并且一般采用的是并發(fā)共享，即多個(gè)用戶可以同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)甚至可以存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的同一個(gè)數(shù)據(jù)。因此DBMS必須提供以下四個(gè)方面的數(shù)據(jù)保護(hù)和控制功能： 1．?dāng)?shù)據(jù)的安全性(Security)保護(hù) 數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄密和破壞。使非法用戶無(wú)法進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)，合法用戶只能按規(guī)定，對(duì)某些數(shù)據(jù)以某些方式進(jìn)行使用和處理。,2．?dāng)?shù)據(jù)的完整性(Integrity)控制 數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和一致性。DBMS提供了必要的完整性檢查功能，保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在輸入和修改時(shí)符合原來(lái)的定義和規(guī)定，使數(shù)據(jù)在有效范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。 3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)(Recovery) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟硬件故障、操作人員的失誤以及故意破壞等，均可能影響數(shù)據(jù)庫(kù)的正確性，甚至?xí)斐蓴?shù)據(jù)庫(kù)中的部分或全部數(shù)據(jù)丟失。因此DBMS必須提供數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)功能，使數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。,4．并發(fā)(Concurrency)控制 當(dāng)多個(gè)用戶的并發(fā)進(jìn)程同時(shí)存取、修改數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生相互干擾而得到錯(cuò)誤的結(jié)果或使數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性遭到破壞，因此DBMS必須對(duì)多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)。 綜上所述，數(shù)據(jù)庫(kù)是長(zhǎng)期儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織和結(jié)構(gòu)化的、可共享的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。在一定范圍內(nèi)不僅能滿足各種用戶共享需求，而且具有較小的冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。DBMS在數(shù)據(jù)庫(kù)在建立、運(yùn)行和維護(hù)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性。同時(shí)在多用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)進(jìn)行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。,1.3 數(shù)據(jù)模型 1.3.1 數(shù)據(jù)模型的概念 數(shù)據(jù)庫(kù)都是基于某種數(shù)據(jù)模型(Data Model)的，數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。 模型是現(xiàn)實(shí)世界的模擬和抽象。數(shù)據(jù)模型也是一種模型，它是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象。,數(shù)據(jù)模型應(yīng)滿足三個(gè)方面的要求： 能比較真實(shí)的模擬和反映現(xiàn)實(shí)世界； 容易為人所理解； 便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。,根據(jù)模型應(yīng)用目的不同，通常分為兩類： 第一類是概念模型(也稱為信息模型)，它是按照面向用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。 第二類是結(jié)構(gòu)模型(也直接稱為數(shù)據(jù)模型)，它是面向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建模，主要用于DBMS的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。,1.3.2 數(shù)據(jù)模型組成要素 數(shù)據(jù)模型通常由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)的約束條件三大要素組成。 1．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對(duì)象類型的集合。用于描述系統(tǒng)靜態(tài)特性。 通常按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)命名數(shù)據(jù)模型。主要有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο蟮哪Ｐ汀?,2．?dāng)?shù)據(jù)操作 數(shù)據(jù)操作是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種對(duì)象(型)的實(shí)例(值)允許執(zhí)行的操作的集合，包括具體的操作及有關(guān)操作規(guī)則。用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。 數(shù)據(jù)操作主要有兩大類： 檢索(或查找) 更新(包括插入、刪除和修改) 數(shù)據(jù)模型必須定義這些操作的確切含義、操作符號(hào)、操作規(guī)則(例如優(yōu)先級(jí)等)以及實(shí)現(xiàn)操作的語(yǔ)言等。,3．?dāng)?shù)據(jù)的約束條件 數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整性規(guī)則的集合，完整性規(guī)則給出了數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系應(yīng)具有的制約、約束和依賴規(guī)則。用于限定和約束建立在該數(shù)據(jù)模型下的數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)及其狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。,1.3.3 概念模型,圖3.1.4 現(xiàn)實(shí)世界中客觀對(duì)象的抽象過(guò)程,概念模型用于信息世界建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象。概念模型是按用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息建模，它不涉及信息在計(jì)算機(jī)中的表示問(wèn)題，是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的工具。也是用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行交流的工具。最常用的概念模型是E－R模型。,,1．信息世界的基本概念 實(shí)體(Entity)：客觀存在并可相互區(qū)分的事物。實(shí)體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。一名學(xué)生，一個(gè)部門，學(xué)生的一次選課，公司的一次訂貨等都是一個(gè)實(shí)體。 屬性(Attribute)：實(shí)體所具有的某一特性。一個(gè)實(shí)體可以由若干個(gè)屬性來(lái)描述。例如，學(xué)生實(shí)體可以由學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡、所在系和籍貫等屬性描述，如(20020001，張剛，男，20，計(jì)算機(jī)，天津)這些屬性的組合起來(lái)表征了一名學(xué)生。 碼(Key)：能唯一識(shí)別實(shí)體的單一屬性或?qū)傩约?。例如，學(xué)號(hào)是學(xué)生實(shí)體的碼。,域(Domain)：屬性取值范圍。例如，學(xué)號(hào)的域由8位數(shù)字組成的字符串，性別的域?yàn)?男，女)。 實(shí)體型(Entity Type)：具有相同屬性的實(shí)體必然具有相同的特征和性質(zhì)。用實(shí)體的名及其屬性名的集合來(lái)描述同類實(shí)體，稱為實(shí)體的型。例如，學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，籍貫)就是一個(gè)學(xué)生實(shí)體的型。 實(shí)體集(Entity Set)：同型實(shí)體的集合。例如，全體學(xué)生就是一個(gè)實(shí)體集。,聯(lián)系(Relationship)：在現(xiàn)實(shí)世界中，事物內(nèi)部和事物之間是有聯(lián)系的，這些聯(lián)系在信息世界中反映為實(shí)體(型)內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體(型)之間的聯(lián)系。實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系通常是指組成實(shí)體的各個(gè)屬性之間的聯(lián)系。實(shí)體之間的聯(lián)系通常是指不同實(shí)體集之間的聯(lián)系。 兩個(gè)實(shí)體型之間聯(lián)系可以分為三種： (1) 一對(duì)一聯(lián)系(1:1) 如果有兩個(gè)實(shí)體集A 、B ， 對(duì)于實(shí)體集A中的每個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B中至多有一個(gè)實(shí)體與之有聯(lián)系，反之亦然。則實(shí)體集A和B具有一對(duì)一的聯(lián)系。記為1:1 。,,(2) 一對(duì)多聯(lián)系(1:n) 如果有兩個(gè)實(shí)體集A、B ，對(duì)于實(shí)體集A中的每個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B 中有n(n≥0)個(gè)實(shí)體與之有聯(lián)系，反之對(duì)于實(shí)體集B中的每個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集A中至多有一個(gè)實(shí)體與之有聯(lián)系。則實(shí)體集A和B具有一對(duì)多聯(lián)系。記為1:n 。 (3) 多對(duì)多聯(lián)系(m:n) 如果有兩個(gè)實(shí)體集A、B， 對(duì)于實(shí)體集A 中的每個(gè)實(shí)體，在實(shí)體集B中有n (n≥0) 個(gè)實(shí)體與之有聯(lián)系，反之亦然。則實(shí)體集A 和B之間具有多對(duì)多聯(lián)系。記為m:n 。,,,2．概念模型的表示方法 概念模型用于信息世界建模，因此概念模型應(yīng)該能夠方便、準(zhǔn)確地表示出上述信息世界中的常用概念。概念模型有很多中表示方法。最常用的概念模型是P.P.Chen與1976年提出的實(shí)體-聯(lián)系方法(Entity-Relationship Approach)。該方法用E-R圖來(lái)描述。因此，也稱實(shí)體-聯(lián)系模型，簡(jiǎn)稱為E-R模型。 實(shí)體-聯(lián)系模型直接從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系，然后用E-R圖表示。E-R圖提供了表示實(shí)體型、屬性和聯(lián)系的方法，具體表示為：,,實(shí)體型：用矩形框表示，框內(nèi)寫上實(shí)體名 。 屬性：用橢圓框表示，框內(nèi)寫上屬性名，并用無(wú)向邊與其所屬的實(shí)體連接起來(lái)。 聯(lián)系：用菱形框表示，框內(nèi)寫上聯(lián)系名，并用無(wú)向邊分別與有關(guān)的實(shí)體連接起來(lái)，同時(shí)在無(wú)向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型 ( 1:1，1:n 或 m:n )。 注意：如一個(gè)聯(lián)系具有屬性，則這些屬性要用無(wú)向邊與該聯(lián)系連接起來(lái)。,,E-R圖畫法舉例，如圖3.1.5所示,學(xué)生與課程E-R圖(兩個(gè)實(shí)體型之間聯(lián)系),1.3.4 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型 目前數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中常用的數(shù)據(jù)模型有四種： 1. 層次模型(Hierarchical Model) 2. 網(wǎng)狀模型(Network Model) 3. 關(guān)系模型(Relational Model) 4. 面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型(Object Oriented Model)。,,1.4 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1.4.1 模式的概念 在數(shù)據(jù)庫(kù)中首先要注意區(qū)分“型”(Type)和“值”(Value)的概念。型是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明，值是指對(duì)應(yīng)該型的一個(gè)具體賦值。 例如，描述學(xué)生實(shí)體的型為：(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，所在系，籍貫)。而(20020001，張剛，男，20，計(jì)算機(jī)，天津)則是該型的一個(gè)值。,,模式(Schema)是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，它僅僅涉及型的描述，不涉及具體的值。模式的一個(gè)具體的值稱為該模式的一個(gè)實(shí)例(Instance)。同一個(gè)模式可有很多實(shí)例。 模式是相對(duì)穩(wěn)定的，而實(shí)例是相對(duì)變動(dòng)的。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是在不斷更新的。模式反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其聯(lián)系，而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)刻的狀態(tài)。,1.4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)庫(kù)由外模式、模式和內(nèi)模式三級(jí)構(gòu)成。如圖所示。,,,1. 模式(Schema) 模式也稱為邏輯模式、概念模式或全局模式。它是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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。它位于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)的中間層，既不涉及數(shù)據(jù)的`物理存儲(chǔ)細(xì)節(jié)和硬件環(huán)境，也與具體的應(yīng)用程序以及所使用的應(yīng)用開發(fā)工具及高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言無(wú)關(guān)。 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式，數(shù)據(jù)庫(kù)模式以某一種數(shù)據(jù)模型為基礎(chǔ)，綜合考慮所有用戶的需求，從全局和整體角度將這些需求結(jié)合成一個(gè)邏輯整體。在模式中不僅要定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，例如數(shù)據(jù)記錄由那些數(shù)據(jù)項(xiàng)構(gòu)成，數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字，類型、取值范圍等，而且還要定義數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，定義與數(shù)據(jù)有關(guān)的安全性和完整性要求。,,2. 外模式(External Schema) 外模式也稱子模式、局部模式或用戶模式。它是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。 外模式通常是模式的子集。根據(jù)用戶和應(yīng)用的不同，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中可以建立多個(gè)外模式。 外模式是保證數(shù)據(jù)庫(kù)安全性的一個(gè)有力措施，每個(gè)用戶只能訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)外模式中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的其余數(shù)據(jù)是不可見的。,,3. 內(nèi)模式(Internal Schema) 內(nèi)模式也稱存儲(chǔ)模式或物理模式，它是對(duì)數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。例如，數(shù)據(jù)記錄采用什么存儲(chǔ)方式，按照什么方式組織索引，數(shù)據(jù)是否壓縮存儲(chǔ)，是否加密等。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。 1.4.3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的二級(jí)映像 1. 外模式/模式映像 同一個(gè)模式可以對(duì)應(yīng)多個(gè)外模式。對(duì)于某一個(gè)外模式，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中就有一個(gè)外模式/模式映像，它定義了該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。,,當(dāng)模式改變時(shí)(比如增加新的數(shù)據(jù)或改變數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型等)，DBA對(duì)外模式/模式映像做相應(yīng)的改變，可以使外模式保持不變。因?yàn)閼?yīng)用程序是依據(jù)外模式編寫的，從而使應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。 2. 模式/ 內(nèi)模式映像 數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式和一個(gè)內(nèi)模式，因此模式/ 內(nèi)模式映像是唯一的，它定義了數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 當(dāng)內(nèi)模式改變時(shí)(比如數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)改變等)，DBA對(duì)模式/內(nèi)模式映像做相應(yīng)的改變，可以使內(nèi)模式保持不變，從而使應(yīng)用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨(dú)立性，簡(jiǎn)稱數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。,,1.5 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究領(lǐng)域 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究范圍非常廣泛，概括起來(lái)主要有以下三個(gè)研究領(lǐng)域： 1.5.1 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)軟件的研制 DBMS是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。DBMS的研制包括其本身以及相關(guān)軟件的研制(例如數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)工具)。研制的目標(biāo)是擴(kuò)大系統(tǒng)功能，提高系統(tǒng)性能、可用性和可靠性以及用戶的生產(chǎn)率。,,1.5.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是采用某種DBMS，針對(duì)某一部門和組織的應(yīng)用要求，設(shè)計(jì)和建立一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、效率較高的數(shù)據(jù)庫(kù)及其使用方便、滿足用戶需求的應(yīng)用系統(tǒng)。這其中主要的研究方向是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法學(xué)和設(shè)計(jì)工具等。 1.5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)理論 數(shù)據(jù)庫(kù)理論基礎(chǔ)可以更好地推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，使管理系統(tǒng)的研制更科學(xué)化、嚴(yán)密化。數(shù)據(jù)庫(kù)理論研究主要集中于關(guān)系數(shù)據(jù)理論、關(guān)系的規(guī)范化理論和優(yōu)化查詢理論等。,,