数据库设计基础

这是一篇关于数据库设计基础的思维导图，主要内容包括：关系代数，关系模型，网状模型（图），层次模型（树），E-R模型，数据模型，数据库系统的内部结构体系，数据库管理系统的发展和特点，数据库的基本概念。

数据库设计基础

• 数据库的基本概念
  • 数据（Data）：是数据库的存储基本对象，描述事物的符号
  • 数据库（DB）：长期存储于计算机内，有组织，可共享的大量数据的集合
  • 数据库技术的根本目的：解决数据共享
  • 数据库管理系统（DBMS）：数据库系统的核心，负责数据库中的数据的组织、操纵、维护、控制以及保护
  • 数据库系统：数据库+数据库管理系统
  • 数据库管理系统的功能
    • 数据模式定义：即为数据库构建其数据框架
    • 提供数据存储的方法和手段
    • 数据操纵：查询、插入、修改、删除…
    • 数据的完整性、安全性定义与检查
    • 数据库的并发控制和故障恢复
    • 数据的服务：拷贝、转存、重组、分析、性能监测
  • 数据库管理系统提供了相应的数据语言
    • 数据定义语言（DDL）：负责数据模块定义和数据物理存取构建
    • 数据操纵语言（DML）：负责数据的操纵
    • 数据控制语言（DCL）：负责数据完整性，安全性的定义与检查以及并发控制，故障恢复等功能
  • 数据语言的两种结构形式
    • 交互式命令语言（自含型与自主型语言）
    • 宿主型语言
  • 数据库管理员（DBA）的工作：数据库设计，数据库维护，改善系统性能，提高系统效率
  • 数据库系统（DBS）：计算机引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户组成
  • 数据库应用系统（DBAS）：数据库系统 + 应用软件 + 应用界面
• 数据库管理系统的发展和特点
  • 数据管理技术的三个发展阶段
    • 人工管理阶段：数据不保存没有对数据进行管理的软件，数据不能共享
    • 文件系统阶段：文件系统是数据库系统发展的初级阶段，提供了简单的数据共享和数据管理能力，但它不能提供完整的、统一的、管理和数据共享的能力
    • 数据库系统阶段：实现了数据共享，具有数据的集成性，这使得数据可为多个应用所共享，数据的共享自身又可极大的减少数据冗余性
  • 数据库系统的主要特点
    • 实现数据共享
    • 减少数据的冗余度
    • 数据的独立性，是数据与程序之间的互不依赖性，指数据独立于应用程序
      • 物理独立：当数据物理储存变化时，应用程序不变
      • 逻辑独立：当数据逻辑结构改变时，应用程序不变
    • 数据实现集中控制
    • 数据一致性和可维护性，以确保数据的安全性和可靠性
    • 故障恢复
• 数据库系统的内部结构体系
  • 数据库系统的三级模式
    • 概念模式（逻辑模式）：是对数据库中全局数据逻辑结构的描述，全体用户的公共数据视图——一个数据库只有一个概念模式
    • 外模式（子模式）：局部数据的逻辑结构和特征的描述——一个概念模式可以有多个外模式
    • 内模式（物理模式）：数据库的物理存储结构与存取方法——一个数据库只有一个内模式
  • 数据库系统的两级映射：保证了数据库系统数据的独立性
    • 外模式——概念模式（当模式发生改变时，只改变其映射，就可以使外模式保持不变，保证逻辑独立性）
    • 概念模式——内模式（当数据的存储结构发生变化时，只改变模式/内模式映射，就能保持模式不变，保证了物理独立性）
• 数据模型
  • 概念数据模型（面向用户）：概念模型，是一种面向客观世界，面向用户的模型。不涉及具体的硬件环境，也不涉及具体的软件环境
  • 逻辑数据模型（数据库）：数据模型，是一种面向数据库的模型
    • 层次模型
    • 网状模型
    • 关系模型
    • 面向对象模型
  • 物理数据模型（面向计算机）：物理模型
    • 数据库主要解决数据共享问题，数据结构主要指数据的存储方式
• E-R模型
  • 基本概念
    • 实体：现实世界中的事物可以抽象为实体，实体是概念世界中的基本单位，它们能相互存在又相互区别
    • 属性：事物的特性
    • 码：唯一标识实体的属性集
    • 域：属性的取值范围
    • 联系：现实世界中事物间的关联
  • 图形表示
    • 实体：矩形
    • 属性：椭圆
    • 联系：菱形
• 层次模型（树）
  • 有且只有一个节点没有双亲节点（根节点）
  • 根以外的其他节点有且只有一个双亲节点（双亲节点：父节点）
• 网状模型（图）
  • 允许一个以上的节点无双亲
  • 一个节点可以有多于一个的双亲
• 关系模型
  • 关系模型采用二维表表示：关系数据结构，关系操纵，关系完整性
  • 关系数据库中：实体间联系的是关系
  • 一个关系是一个二维表，一个二维表不一定是一个关系
    • 元组：表中的一行即为一个元组
    • 属性：表中的一列即为一个属性，每一个属性起的一个名称即为属性名
    • 分量：元组中的一个属性值
    • 域：属性的取值范围
  • 二维表中的唯一标识元组的最小属性值称为表的：键/码
  • 关系操纵：数据查询，数据的删除，数据的插入，数据的修改
  • 关系模型允许定义三类数据约束
    • 实体完整性约束：关系的主键中属性值不能为空
    • 参照完整性约束：不允许关系应用不存在的元组
    • 必须满足
    • 用户定义的完整性约束
• 关系代数
  • 定义：关系代数是一类抽象的 查询语言，关系代数的运算对象是关系，运算结果也是关系
  • 关系运算三大要素：运算对象，运算符，运算结果
  • 关系模型的基本运算：插入、删除、修改、查询
  • 自然连接
    • 两个关系间有公共域
    • 通过公共域的相等值进行连接