數(shù)據(jù)庫原理與設計-第一章

數(shù)據(jù)庫原理及設計

PrincipleandDesignofDatabases課程目的掌握數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本原理;學習作為系統(tǒng)管理員應用、操作和管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的方法和技能；設計開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)。內容提要數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基本原理基本概念：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、視圖、數(shù)據(jù)模型及抽象等基本內容：關系數(shù)據(jù)庫與理論、SQL語言、數(shù)據(jù)庫安全性、數(shù)據(jù)庫完整性、數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫故障恢復等DBMS的基本原理在SQLServer中的體現(xiàn)；數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)。講授方式首先講解數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體框架，了解其各部分組成及地位作用、所涉及的概念及內容；重視英文術語；根據(jù)整體框架，分別講授各個組成部分；各個部分的講解，基本上先講其基本概念及理論，緊接著將以SQLServerDBMS為例，對應講解該理論在實際的DBMS中的運用及體現(xiàn)；利用上機實驗條件和課內外課時，實際上機實習，加深理論，掌握有代表性的SQLServerDBMS；教材：陶宏才主編,<<數(shù)據(jù)庫原理及設計>>,第二版，清華大學出版社，2007.9學習方式好消息:課程內容是很多技術的基礎

–

非常重要；幾乎所有計算機應用領域都需要數(shù)據(jù)庫–

非常有用。警鐘：要把自己放到虛擬工作環(huán)境中，帶著問題來學。課程內容多，需要深入理解；學習不努力，考試徒傷悲！如何在本課程中獲得事半功倍的效果？積極主動地學習；記筆記；上課時腦細胞要活躍，多問為什么；按時、優(yōu)質地完成作業(yè)；同學間討論問題；自己動手練習。成績評估方法平時成績占30％作業(yè)占15％課堂討論，測驗占15％（考勤）上機（完成并提交上機報告）期末考試成績占70％內容以課堂講授及教材為準。主要參考書王珊、薩師煊等編著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論(第4版).高等教育出版社,2006鄭阿奇.SQLServer實用教程（第3版）.電子工業(yè)出版社，2013年施伯樂等編著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程.第2版.高等教育出版社,2003.8李建中,王珊編著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理.電子工業(yè)出版社,1999.4王珊,陳紅編著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)原理教程.清華大學出版社,1998.7RamezElmasri,ShamkantB.Navathe著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎.第3版.邵佩英,張坤龍等譯.人民郵電出版社,2002.11學習目的和要求數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)出現(xiàn)的背景數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)基本功能、抽象層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體結構理解數(shù)據(jù)庫原理、應用及設計三部分間的關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的術語與基本概念第一章數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述思考一下

在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)的時候，你在大學學生處工作。有1000名新生需要登記信息，可能還會有1000人后續(xù)而來，你采用什么方法管理他們？一個完成數(shù)據(jù)輸入、存儲、修改、輸出、持久有效的系統(tǒng)存儲數(shù)據(jù)——使用一種數(shù)據(jù)結構易于修改數(shù)據(jù)——這種數(shù)據(jù)結構便于查找數(shù)據(jù)和修改數(shù)據(jù)持久有效——系統(tǒng)有安全保護措施走向數(shù)據(jù)庫之一：“史前時期”數(shù)據(jù)庫的“史前時期”是文件系統(tǒng)（FileSystem）時期。文件系統(tǒng)怎樣開發(fā)管理應用呢？開發(fā)任務簡單學生管理系統(tǒng)，學生注冊、選課、學籍和成績管理。開發(fā)工具及環(huán)境程序設計語言如C/C++，Windows下的文件系統(tǒng)。數(shù)據(jù)結構設計確定管理對象；抽取對象主要特征；將特征組織起來。利用C/C++語言中的“結構”數(shù)據(jù)類型存放數(shù)據(jù)。文件系統(tǒng)實現(xiàn)過程（1）-數(shù)據(jù)結構定義structStudent{ int nStudNo; charszStudName[20]; char cGender; int nAge; char szDept[30];};structEnrollment{ int nStudNo; int nWhichTerm; char cEnrolled; char szMem[30];};structCourse{int nCourseNo;charszCourseName[20];char szDept[30];};structScore{ int nStudNo; int nCourseNo; int nScore;};注：sz-數(shù)組（Array），n–整數(shù)（Number），c-字符（Char）文件系統(tǒng)實現(xiàn)過程（2）構造鏈表為了管理學生的信息，常常以班級為單位。如果對集合數(shù)據(jù)進行添加、修改、排序等操作，一個辦法是構造鏈表。在我們的例子中，至少需要構造四個這樣的鏈表。以學生基本信息鏈表為例：StudentInfoStudentInfoΛStudentInfo鏈表操作對班級的學生進行增加、刪除、修改、查詢與排序工作。相對于鏈表是對結點進行insert，delete，update，query，sort。文件系統(tǒng)實現(xiàn)過程（3)-用戶界面設計文件系統(tǒng)實現(xiàn)過程（4）創(chuàng)建數(shù)據(jù)存儲文件將鏈表中的數(shù)據(jù)以文件形式存盤。使用文件I/O操作函數(shù)完成對文件中數(shù)據(jù)的讀寫,上例中需要四個數(shù)據(jù)文件。程序運行前，需將數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)讀出，放入程序中的對應鏈表中，以方便數(shù)據(jù)的操作。程序結束運行之前，將鏈表中的數(shù)據(jù)存入到對應的數(shù)據(jù)文件中。數(shù)據(jù)管理操作最基本的數(shù)據(jù)操作：增加、刪除、修改和查詢，簡稱：增刪改查詢。其他操作或功能由這四個基本操作組合而來文件系統(tǒng)的缺陷（1）無法處理超大量數(shù)據(jù)（如GB級，TB級，PB級）證券、銀行、保險等領域擁有超大量級數(shù)據(jù)。內寸不夠，不能一次讀入大量數(shù)據(jù)。32位計算機直接訪問的地址為4GB；在32位機上Linux、WindowsNT、Windows2000等操作系統(tǒng)不允許硬盤上單個文件超過232=4GB大小。大數(shù)據(jù)量下的查詢速度存在問題多用戶并發(fā)訪問（ConcurrentAccess）前面的學生管理系統(tǒng)只能單機或單用戶使用。多用戶的并發(fā)訪問可能導致多個用戶同時存取同一數(shù)據(jù)（Conflict）。數(shù)據(jù)訪問沖突導致數(shù)據(jù)不一致。多用戶并發(fā)訪問的透明度。文件系統(tǒng)的缺陷（2）故障情況下的恢復（CrashRecovery）文件系統(tǒng)需要增加大量代碼安全性（Security）文件系統(tǒng)必需做很大改進，以滿足數(shù)據(jù)安全的要求，例如：不同用戶的授權問題。數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）同一數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)在多個數(shù)據(jù)結構中，同時對應地出現(xiàn)在多個數(shù)據(jù)文件中。修改一個文件的一個數(shù)據(jù)，必須同時修改其他文件中的相同的數(shù)據(jù)，否則就會產生數(shù)據(jù)的不一致。走向數(shù)據(jù)庫之二：“數(shù)據(jù)庫誕生”文件系統(tǒng)管理應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）大容量數(shù)據(jù)并發(fā)訪問故障恢復安全性完整性文件系統(tǒng)大容量數(shù)據(jù)并發(fā)訪問故障恢復安全性完整性抽出五個基本公共功能形成數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)引起的術語變化：

結構類型?數(shù)據(jù)模型（datamodel）具體的某個結構?數(shù)據(jù)模式（dataschema）數(shù)據(jù)文件?數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結構，數(shù)據(jù)文件開發(fā)支持數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點整體數(shù)據(jù)的結構化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一整體結構化不再僅僅針對某一個應用，而是面向全組織不僅數(shù)據(jù)內部結構化，整體是結構化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結構化數(shù)據(jù)的結構用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋數(shù)據(jù)可以變長數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點學號姓名性別年齡所在系家庭住址聯(lián)系電話學生記錄結構課程號課程名學時教材名稱學號課程號學期成績課程記錄結構選課記錄結構整體數(shù)據(jù)的結構化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點數(shù)據(jù)獨立性（DataIndependence）將數(shù)據(jù)如何表示的（如：是數(shù)組還是整數(shù)？）和如何存儲的（如：一個記錄的長度）與應用程序分離數(shù)據(jù)結構和存儲方式發(fā)生變化不需修改和編譯應用程序。數(shù)據(jù)的邏輯獨立性：當模式改變時，數(shù)據(jù)庫管理員修改有關的外模式/模式映象，使外模式保持不變；應用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的外模式編寫的，從而應用程序不必修改，保證了數(shù)據(jù)與程序的邏輯獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。數(shù)據(jù)的物理獨立性：當數(shù)據(jù)庫的存儲結構改變了（例如選用了另一種存儲結構)，數(shù)據(jù)庫管理員修改模式/內模式映象，使模式保持不變；應用程序不受影響。保證了數(shù)據(jù)與程序的物理獨立性，簡稱數(shù)據(jù)的物理獨立性。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應用共享使用。數(shù)據(jù)共享的好處減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性使系統(tǒng)易于擴充數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點高效數(shù)據(jù)訪問（EfficientDataAccess）DBMS利用許多復雜的技術來高效存儲和檢索數(shù)據(jù)，這對存于外部存儲設備上的數(shù)據(jù)相當重要。數(shù)據(jù)完整性與安全性（DataIntegrityandSecurity）DBMS建立完整性約束，如為每個數(shù)據(jù)項指定數(shù)據(jù)類型。DBMS提供授權子系統(tǒng)，每個用戶或用戶組被賦予一個通過口令保護的帳戶，不同的帳戶有不同的訪問權限。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的優(yōu)點（續(xù)）數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)的集中管理可以控制冗余（Redundancy）。并發(fā)訪問與故障恢復多個用戶使用數(shù)據(jù)庫，但用戶感到好象只有他一個人在使用似的。數(shù)據(jù)庫在執(zhí)行某個程序發(fā)生故障后，DBMS能把數(shù)據(jù)庫恢復到這個程序開始執(zhí)行前的正確狀態(tài)。縮短應用開發(fā)時間（ReducedApplicationDevelopmentTime)五大功能及相關的任務由DBMS來完成，系統(tǒng)開發(fā)的難度降低，開發(fā)時間也縮短了。持久性存儲（PersistentStorage）數(shù)據(jù)庫可以為程序對象和數(shù)據(jù)結構提供持久性存儲。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本功能數(shù)據(jù)獨立性并發(fā)控制故障恢復安全性完整性注意：雖然DBMS有很多優(yōu)勢，但在某些情況下使用DBMS反而會導致不必要的開銷。如：苛刻的實時環(huán)境（現(xiàn)在有real-timeDB）；操作少，代碼要求精煉時；數(shù)據(jù)是非結構化或半結構化的（如HTML、XML、MSWord文檔），還沒有相應的查詢語言支持。走向數(shù)據(jù)庫之三：“數(shù)據(jù)庫的抽象層次”應用系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)庫的抽象過程對應用中的信息（數(shù)據(jù)）進行計算機化的管理“數(shù)據(jù)抽象”；例如:管理計算機系的學生李白(20010311)的“數(shù)據(jù)庫”課程的成績

用一定的方式來組織數(shù)據(jù),使其具有結構化

“數(shù)據(jù)模型”(datamodel)；利用“數(shù)據(jù)模型”工具完成對具體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)抽取、組織，得到的結果就是“數(shù)據(jù)模式”（dataschema）復雜的應用系統(tǒng)，可分成多個應用子系統(tǒng)。對每個子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)抽象，得到各自的模式，稱為外模式（externalschema）“視圖抽象”；在外模式的基礎上“合零為整”，形成一個全局的數(shù)據(jù)模式，是概念上的，唯一的，稱為概念模式（conceptualschema）“概念抽象”；概念模式轉化成計算機可實現(xiàn)的內模式（internalschema），落實到計算機的物理實現(xiàn)層面“物理抽象”；數(shù)據(jù)庫三級抽象層次（模式）結構外模式1……概念模式內模式外模式m外模式n視圖抽象概念抽象物理抽象數(shù)據(jù)庫用戶組1用戶組n全局局部視圖抽象概念抽象概念抽象視圖抽象數(shù)據(jù)庫的抽象層次應用系統(tǒng)的設計和工具外模式1……概念模式內模式外模式2外模式n數(shù)據(jù)庫用戶組1用戶組n物理抽象物理抽象局部全局自頂向下自底向上物理抽象物理抽象數(shù)據(jù)庫舞臺上的角色最終用戶（enduser）：為了查詢、更新、以及產生報表等需要而訪問數(shù)據(jù)庫的人。如銀行的柜員、商業(yè)分析師等。數(shù)據(jù)庫設計者：分析用戶需求，負責從“外部模式”

“概念模式”“內模式”建立數(shù)據(jù)庫的過程。數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）：負責數(shù)據(jù)庫監(jiān)控、日常維護和管理。例如，為用戶授予存取權限等。數(shù)據(jù)庫設計者往往是DBA的候選人。有關的軟件工程師：開發(fā)數(shù)據(jù)庫工具軟件包；系統(tǒng)分析；等等。數(shù)據(jù)庫的語言數(shù)據(jù)庫設計人員使用數(shù)據(jù)定義語言（DDL）完成對數(shù)據(jù)庫模式的描述。數(shù)據(jù)庫管理員和用戶使用數(shù)據(jù)操縱語言（DML）對數(shù)據(jù)進行“增刪改查詢”等操作。數(shù)據(jù)庫管理員使用數(shù)據(jù)控制語言（DCL）對數(shù)據(jù)庫進行管理。SQL(StructuredQueryLanguage,結構化查詢語言)綜合了上述各方面在一個語言中，是關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)庫語言。目前的標準化版本為SQL-92，被ANSI、ISO(InternationalStandardsOrganization)采納。SQL語言既可以作為交互式（Interactive）數(shù)據(jù)庫語言使用，也可以嵌入（Embedded）到程序設計語言中作為其子語言使用。程序設計語言被稱為宿主語言(HostLanguage)，如：C/C++語言、PowerBuilder、Delphi等。數(shù)據(jù)庫設計、原理與應用之間的聯(lián)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)總體結構圖利用SQL中的DDL將關系模式存入數(shù)據(jù)庫SQL定義語句概念模式

外模式1

外模式n

外模式2

現(xiàn)實系統(tǒng)

…

數(shù)據(jù)庫設計部分

內模式

關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)RDBMS

數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)（原理）部分DB

數(shù)據(jù)庫安全

并發(fā)控制

故障恢復

完整性限制CGI/ISAPI

ODBC/JDBC/OLEDB

SQL的嵌入式使用C/C++、PB、Delphi、Java應用程序

數(shù)據(jù)庫應用部分

用戶

SQL的交互式使用

SQL語句

C/S模式

瀏覽器

WEB服務器

B/S模式

HTTP

SQL語句CGI/ASP/JSP程序

走向數(shù)據(jù)庫之四：“數(shù)據(jù)庫的發(fā)展”“史前時期：文件系統(tǒng)“石器時代和中古時期”：層次與網狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)“近代，1970+”：標準DBMS，關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（RDBS）“當代，1989+”：面向對象數(shù)據(jù)庫（OODBS）“當代，1990+”：對象-關系數(shù)據(jù)庫（ORDBS）“現(xiàn)代，1995+”：數(shù)據(jù)倉庫;并行數(shù)據(jù)庫；分布式數(shù)據(jù)庫;基于Internet/Web的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)……C/S結構，B/S結構OLTP，OLAP，數(shù)據(jù)挖掘……第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1964，Bachmanetal,第一個數(shù)據(jù)庫IDS,網狀數(shù)據(jù)庫，——數(shù)據(jù)庫界第一個圖靈獎（1973）。1968，IBM,商品化產品，IMS,層次數(shù)據(jù)1969，DBTG,DBTG報告，確定了網狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的概念、方法和技術。

CharlesW.Bachman

第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1970，IBM,E.F.Codd,提出了關系模型,奠定了關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎（關系數(shù)據(jù)庫之父）。數(shù)據(jù)庫界第二個圖靈獎（1981）

E.F.CoddJamesGray-1998年圖靈獎得主由于數(shù)據(jù)庫是計算機各種應用的基礎，它大大促進計算機的普及。IBM，“SystemR”項目成果極大地推動了關系數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展，在此基礎上推出的DB2和SQL等產品成為IBM的主流產品。SystemR本身作為原型并未問世，但鑒于其影響，ACM把1988年的“軟件系統(tǒng)獎”授予了SystemR開發(fā)小組(獲獎的6個人中就包括1998年圖靈獎得主J.Gray)。基于J.Gray在數(shù)據(jù)庫安全性、事務處理、圖形處理、存儲方面的杰出貢獻，他獲得了1998年圖靈獎。這是數(shù)據(jù)庫界第三個圖靈獎。JamesGray群雄并起到春秋五霸GartnerGroup（位于美國康涅狄克州斯坦福德的IT市場調查公司）基于估計的稅收（Revenues）對2005年RDBMS的賣主排序Top5：Oracle:48.9%IBM:22.4%Microsoft:13.9%Teradata:3.2%Sybase:3.0%關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)2005年比前一年增長8.3%LarryEllison，OracleCEOOLAP/DataWarehouse/WebDataWarehouse1988年，IBM公司的研究者BarryDevlin和PaulMurphy發(fā)明了一個新的術語—信息倉庫，之后，IT的廠商開始構建實驗性的數(shù)據(jù)倉庫。1991,W.H.Inmon,提出了數(shù)據(jù)倉庫(DataWarehouse)的概念.1993,Codd,定義了OLAP,推動了數(shù)據(jù)倉庫的建立。Inmonvs.Kimball數(shù)據(jù)倉庫≠數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)倉庫支持經營管理中的決策制定過程。它面向運營分析，數(shù)據(jù)挖掘（DataMining），決策，商務（政務）智能。數(shù)據(jù)庫面向商業(yè)處理，如銷售，進貨等一單一單的業(yè)務處理。為什么需要數(shù)據(jù)倉庫和OLAP數(shù)據(jù)庫平板文件數(shù)據(jù)倉庫去年的第二季度WalMart的所有分店的洗發(fā)水的銷售情況?顧客銷售…………50元50kg1元蘋果15元10塊1.5元香皂B126元20瓶6.3元洗發(fā)水A總銷售額銷售量單價貨品記錄內容（x年x月x日）每日的銷售記錄記錄存儲經理運營分析結果去年的第二季度WalMart的所有分店的洗發(fā)水的總銷售額為14500元OLTPandOLAP數(shù)據(jù)庫平板文件數(shù)據(jù)倉庫顧客銷售每日的銷售記錄記錄存儲OLTPOLAP新商業(yè)計劃運營分析結果Internet/WebDatabase單機多機本地網絡化純數(shù)據(jù)多媒體數(shù)據(jù)結構化數(shù)據(jù)非結構化數(shù)據(jù)/半結構化數(shù)據(jù)主機/顯示器C/S和B/S結構<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?>

<Student>

<Student1SID=20030001>

<name>ZhangPin</name>

<age>21</age>

<gender>Female<gender></Student1〉</Student>C/S和B/S模式2-tierClient/ServerDBMS服務器數(shù)據(jù)讀寫和處理。DB數(shù)據(jù)存儲客戶機提出業(yè)務要求；事物流控制；顯示結果。網絡應用服務器事物流控制；負荷平衡。提出業(yè)務要求；顯示結果?？蛻魴C網絡DBMS服務器數(shù)據(jù)讀寫和處理。DB數(shù)據(jù)存儲應用服務器事物流控制；負荷平衡。瀏覽器客戶端：提出業(yè)務要求；顯示結果。HTTPWeb服務器CGI，ISAPI，NSAPIODBC，JDBC，OLEDB3-tierClient/ServerBrowser/Server模式

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念（1）數(shù)據(jù)（Data）：是描述現(xiàn)實世界中各種具體事物或抽象概念的、可存貯并具有明確意義的信息。數(shù)據(jù)庫(Database,DB)：是相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DatabaseManagementSystem,DBMS)：是一個通用的軟件系統(tǒng)，由一組計算機程序構成。它能對數(shù)據(jù)庫進行有效的管理，包括存儲管理、安全性管理、完整性管理等；同時，它也為用戶提供了一個軟件環(huán)境，使其能夠方便快速地創(chuàng)建、維護、檢索、存取和處理數(shù)據(jù)庫中的信息。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念（2）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DatabaseSystem,DBS)：由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)構成，更廣義的構成則為“DB+DBMS+數(shù)據(jù)庫管理員+應用程序+用戶”。數(shù)據(jù)字典(DataDictionary,DD)：是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的一個特殊文件，用于存儲數(shù)據(jù)庫中重要的說明信息，這些說明信息稱為元數(shù)據(jù)(MetaData)。元數(shù)據(jù)是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，例如：數(shù)據(jù)類型及長度（P17），價格單位，數(shù)據(jù)導出規(guī)則，等等，已經成為重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫操作(DatabaseOperation)：在數(shù)據(jù)庫應用中，最常見的有：增加、刪除、修改和查詢。大型數(shù)據(jù)庫與微機數(shù)據(jù)庫區(qū)別：在于微機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的某些功能相對弱化了。視圖（1）視圖(View)：從不同的角度截取同一數(shù)據(jù)庫的子集（不同的理解），每一個子集被稱為該數(shù)據(jù)庫的一個視圖。數(shù)據(jù)庫的分層視圖：

應用程序員

最終用戶

DBA

系統(tǒng)程序員

物理

數(shù)據(jù)

物理視圖

內模式

內部視圖

概念模式

概念視圖

子模式1

外部視圖

子模式2

子模式n

…

用戶圖表1

I/O視圖

…

用戶圖表2

用戶圖表n

組織

視圖（2）輸入輸出數(shù)據(jù)視圖：即終端用戶所見到的輸入輸出數(shù)據(jù)結構描述。是按用戶要求表示出的數(shù)據(jù)，如報表等。外部視圖(ExternalView)：局部數(shù)據(jù)庫邏輯結構稱為外部視圖。這種視圖在數(shù)據(jù)庫設計時通常以圖形的形式（如E-R圖）表示，有的又叫視圖或用戶視圖。概念視圖(ConceptualView)：整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的全局邏輯結構。這種邏輯結構稱為概念模型，它不包含任何數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)細節(jié)，如：何種DBMS、文件組織、存取方法等。這種邏輯結構的形式化描述稱為概念視圖。在數(shù)據(jù)庫設計時，概念視圖通常也以E-R圖表示。視圖（3）內部視圖(InternalView)或存儲視圖：特定的DBMS所處理的數(shù)據(jù)庫的內部結構稱為內部模型，其形式化描述稱為內部視圖或存儲視圖，它將數(shù)據(jù)庫表示為“內部記錄”或“存儲記錄”的集合。存儲記錄仍然是邏輯性的，它不是存儲設備上的物理記錄或物理塊，也不涉及任何具體設備限制，如：柱面或磁道的大小等，所以存儲視圖還不是最底層的物理層。存儲視圖還指明存儲記錄的物理順序、以及它們如何彼此關聯(lián)。存儲視圖的語言形式定義稱為內部模式。物理視圖(PhysicalView)：數(shù)據(jù)庫在存儲設備上的物理組織稱為物理模型，其描述稱為物理視圖。它包含了所使用設備特征、物理記錄或塊的組成、尋址技術和壓縮存儲技術等的說明。數(shù)據(jù)抽象、數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)模式（1）數(shù)據(jù)抽象(DataAbstraction)：即是將數(shù)據(jù)抽象化、邏輯化，使用戶不必了解數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲結構、存儲位置和存取方法等細節(jié)，即可存取數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，有三種級別的數(shù)據(jù)抽象，即：視圖級抽象、概念級抽象和物理級抽象。數(shù)據(jù)模型(DataModel)：即是對數(shù)據(jù)進行抽象化表示的工具，主要使用邏輯概念（如對象、對象屬性、對象聯(lián)系等）來表示數(shù)據(jù)。由于抽象級別的存在，數(shù)據(jù)模型也存在相應的級別。如：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型等。對于抽象級別高的概念數(shù)據(jù)模型我們叫它語義(Semantic)數(shù)據(jù)模型，如ER模型。數(shù)據(jù)模式(DataSchema)：根據(jù)數(shù)據(jù)模型來描述數(shù)據(jù)，得到的具體的表達。亦即是描述數(shù)據(jù)的模板。數(shù)據(jù)庫三級抽象層次（模式）結構外模式1……概念模式內模式外模式m外模式n視圖抽象概念抽象物理抽象數(shù)據(jù)庫用戶組1用戶組n數(shù)據(jù)抽象、數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)模式（2）三者的關系：數(shù)據(jù)抽象是將真實世界中的信息（數(shù)據(jù)）提煉，再提煉，變成計算機能認識，可以管理的數(shù)據(jù)的過程；數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)抽象的工具，是數(shù)據(jù)組織和表示的方式；數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)抽象利用數(shù)據(jù)模型將數(shù)據(jù)組織起來后得到的結果。數(shù)據(jù)模型的三要素數(shù)據(jù)結構用于描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性。數(shù)據(jù)結構不僅要描述數(shù)據(jù)本身，還要描述數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)