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2015年計(jì)算機(jī)四級(jí)考試《數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)》基礎(chǔ)知識(shí)
數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)言(DDL)，用戶利用DDL定義數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的三級(jí)模式結(jié)構(gòu)，描述數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)言(DML)，用戶利用DML對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、插入、刪除或更新;
(3) 數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行管理和控制功能
(4) 數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)功能
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的全局結(jié)構(gòu)
1、 DBS可分為用戶、人機(jī)交互界面、DBMS和磁盤四個(gè)層次;
2、 用戶可分為四類：數(shù)據(jù)庫(kù)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(qǐng)求;包括以下幾個(gè)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(chǔ)管理器：面向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)訪問(wèn)，包括以下幾個(gè)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(chǔ)的類型：
(1) 以數(shù)據(jù)庫(kù)文件方式存儲(chǔ)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(kù)引擎;
(4) DMS運(yùn)行時(shí)的統(tǒng)計(jì)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(gè)角度看到的客觀世界數(shù)據(jù)對(duì)象的特征，是對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)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(kù)設(shè)計(jì)原則，是指專注于數(shù)據(jù)對(duì)象的某方面特征，而忽略其他特征。
3、 集和值：集是指對(duì)某一類數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明，值是集的一個(gè)具體賦值;
4、 數(shù)據(jù)模式：對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)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(jí)模式結(jié)構(gòu)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)模式結(jié)構(gòu)—外部級(jí)、概念級(jí)和內(nèi)部級(jí)，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(kù)結(jié)構(gòu)。
2、 模式：
(1) 也稱邏輯模式、概念模式;
(2) 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;
(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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶能夠看見(jiàn)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(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式，每個(gè)外模式描述了某個(gè)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(gè)用戶只能看見(jiàn)和訪問(wèn)所對(duì)應(yīng)的外模式中的數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)對(duì)他是不可見(jiàn)的。
4、 內(nèi)模式：
(1) 也稱物理模式、存儲(chǔ)模式;
(2) 是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，代表了數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式和物理組織結(jié)構(gòu);
二級(jí)映象與數(shù)據(jù)獨(dú)立性
1、 外模式/模式映象：
(1) 定義了數(shù)據(jù)庫(kù)中不同用戶的外模式與數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
(2) 可有多個(gè)外模式/模式映象，對(duì)于每個(gè)外模式，需要一個(gè)外模式/模式映象來(lái)定義該外模式與模式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
(3) 當(dāng)模式發(fā)生變化時(shí)，只需調(diào)整外模式/模式間的映象關(guān)系，而外模式無(wú)需修改，保證了數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序的邏輯獨(dú)立性，稱為數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。
2、 模式/內(nèi)模式映象：
(1) 定義了數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)組織結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(2) 模式/內(nèi)模式映象是唯一的;
(3) 當(dāng)內(nèi)模式發(fā)生變化時(shí)，只需調(diào)整模式/內(nèi)模式映象關(guān)系，而模式無(wú)需修改，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序間的物理獨(dú)立性，稱為數(shù)據(jù)的物理獨(dú)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(kù)系統(tǒng)的形式框架，是用來(lái)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(yǔ)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(shí)地模擬現(xiàn)實(shí)世界;(2)容易為人們所理解;(3)便于在計(jì)算機(jī)上實(shí)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(yǔ)法角度表述了客觀世界中數(shù)據(jù)對(duì)象本身的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，是刻畫一個(gè)數(shù)據(jù)模型性質(zhì)最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來(lái)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(dòng)態(tài)特征，是一組對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種數(shù)據(jù)對(duì)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(hào)、操作規(guī)則以及實(shí)現(xiàn)操作的數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)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(yǔ)義約束，也規(guī)定了數(shù)據(jù)庫(kù)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(yǔ)義約束。它限定了數(shù)據(jù)庫(kù)的狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以便維護(hù)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(lái)描述數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)義，通過(guò)現(xiàn)實(shí)世界—信息世界—機(jī)器世界的抽象轉(zhuǎn)換過(guò)程構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，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(guò)程：(1)將現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)對(duì)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(jī)器世界中某一具體DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)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(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行建模，是現(xiàn)實(shí)世界到信息世界的第一層抽象，強(qiáng)調(diào)其語(yǔ)義表達(dá)功能，易于用戶理解，是用戶與設(shè)計(jì)人員交流的語(yǔ)言，主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。最常用的是實(shí)體—聯(lián)系模型。
(2) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型(表示型/實(shí)現(xiàn)型)：是機(jī)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(shí)際存儲(chǔ)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(jìn)社會(huì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映，是對(duì)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(chǔ)、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(shí)世界事物的符號(hào)記錄，是用物理符號(hào)記錄下來(lái)的可以識(shí)別的信息。不同的物理符號(hào)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(hào)表示，或稱為載體。信息則是數(shù)據(jù)的語(yǔ)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(lái)，并為人們理解和接受。
5、 數(shù)據(jù)處理(Data Processing)--是指對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、收集、組織、存儲(chǔ)，進(jìn)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(duì)數(shù)據(jù)的分類、收集、組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，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(guò)數(shù)據(jù)管理得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步深加工，從中獲取新的數(shù)據(jù)和信息。
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)
1、 數(shù)據(jù)庫(kù)(DB，DataBase)--是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)有組織的、大量的、共享的數(shù)據(jù)集合;
2、 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS，Database Management System)--是指在計(jì)算機(jī)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(kù)系統(tǒng)的核心。
3、 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(DBS，DataBase System)--是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫(kù)后的軟硬件系統(tǒng)構(gòu)成，DBS一般分成三個(gè)層次：(1)計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái);(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(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)。
4、 (狹義的)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)—是由數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)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(chǔ)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(kù)應(yīng)用系統(tǒng)(DBAS，DataBase Application System)—是由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)技術(shù)—是研究數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)、設(shè)計(jì)、管理和使用的一門計(jì)算機(jī)應(yīng)用學(xué)科。
7、 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與其它計(jì)算機(jī)科學(xué)有密切關(guān)系：
(1) 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以文件系統(tǒng)為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)，DBMS需要操作系統(tǒng)的支持，數(shù)據(jù)庫(kù)以文件形式存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)上的;
(2) 數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系很密切，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不僅用到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表、樹(shù)、圖等知識(shí)，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(kù)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(lái)的;
(4) 當(dāng)用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，DBMS對(duì)用戶提交的查詢操作類似于，計(jì)算機(jī)編譯系統(tǒng)對(duì)程序的編譯過(guò)程;
(5) 開(kāi)發(fā)一些大型的DBS或DBMS的過(guò)程，要遵循軟件工程的開(kāi)發(fā)模式。
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