數(shù)據(jù)庫原理有哪些？

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QuestMobile-TRUTH標準數(shù)據(jù)庫

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免費試用

解決用戶選型困難的好軟件，有各維度的信息

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13

一、數(shù)據(jù)庫的原理有哪些？

信息：現(xiàn)實世界事物的存在方式和運動狀態(tài)反應的綜合

源于物質(zhì)和能量：信息不能脫離物質(zhì)而存在，信息的傳遞和獲取都需要消耗能量

可以被感知：不同信息源感知形式不同，如感官，儀表盤

可存儲、加工、傳遞、再生：如大腦的存儲就叫記憶

數(shù)據(jù)：紀錄信息的可識別符號，信息的表現(xiàn)形式

同一信息可以有不同的表現(xiàn)形式，信息本身不隨數(shù)據(jù)形式的變化而變化

數(shù)據(jù)與信息的聯(lián)系

信息＝數(shù)據(jù)＋處理

表示與被表示

數(shù)據(jù)庫演變

人工管理

• 數(shù)據(jù) + 程序 => 內(nèi)存 => 處理 => 完成 => 釋放

• 邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)均由應用程序決定

• 數(shù)據(jù)面向程序單獨定義

程序與數(shù)據(jù)強依賴

數(shù)據(jù)不保存

無專門管理軟件

數(shù)據(jù)不共享

數(shù)據(jù)不獨立

文件系統(tǒng)

• 數(shù)據(jù)組織成具有一定結(jié)構(gòu)文件
• 共享性差、冗余度大、易造成數(shù)據(jù)不一致

程序只需要考慮文件路徑，不需考慮物理結(jié)構(gòu)

獨立性仍然較差

數(shù)據(jù)以文件形式保存

由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)

設備獨立性

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

• 一組數(shù)據(jù)可為多個應用和用戶共同使用

• 物理獨立性
• 存儲結(jié)構(gòu)、存取方式、存儲設備
• 邏輯獨立性
• 數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)關(guān)系

安全性

口令驗證

權(quán)限管理

完整性

• 數(shù)據(jù)合法性如 data type

• 數(shù)據(jù)范圍如月份

同事實多表示如性別不能同時男女

正確性

有效性

DBMS組成

• 數(shù)據(jù)定義語言（DDL）編譯程序
• 源模式編譯為數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)信息描述
• 數(shù)據(jù)操縱語言（DML）編譯程序
• 轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的增刪改查

• 系統(tǒng)總控制程序
• 控制協(xié)調(diào)各程序的活動
• 安全性控制程序
• 權(quán)限管理
• 完整性控制程序
• 完整性約束
• 并發(fā)控制程序
• 協(xié)調(diào)多應用、多用戶
• 數(shù)據(jù)存取更新
• 對數(shù)據(jù)的增刪改查操作

• 裝配程序
• 初始數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)裝入
• 重組程序
• 數(shù)據(jù)庫性能降低時重組
• 系統(tǒng)恢復程序
• 恢復到以前的某個正確狀態(tài)

描述數(shù)據(jù)庫中有關(guān)信息的數(shù)據(jù)目錄，如數(shù)據(jù)庫三級模式、數(shù)據(jù)類型、用戶名、用戶權(quán)限等有關(guān)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的信息

語言編譯處理程序

系統(tǒng)運行控制程序

系統(tǒng)建立、維護程序

數(shù)據(jù)字典

DBMS數(shù)據(jù)存取

用戶使用特定操作語言向DBMS發(fā)出存取請求

DBMS將請求轉(zhuǎn)換成代碼指令

DBMS檢查三級模式和二級映像

DBMS對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行存取操作

DBMS接收存取操作結(jié)果

DBMS數(shù)據(jù)結(jié)果進行必要的處理（如格式轉(zhuǎn)換）

DBMS將處理結(jié)果返回給用戶

數(shù)據(jù)模型

三個世界

• 客觀描述
• 事物總體、事物個體、特征、事物聯(lián)系

• 現(xiàn)實世界在人腦中的反映
  • 實體型（汽車）
  • 實體集（所有汽車）
  • 實體具有的某一特性
  • 能唯一標識實體的屬性
  • 屬性取值范圍
  • 1對1
  • 1對n
  • n對n
• 實體（一輛汽車）
• 屬性
• 鍵
• 域
• 聯(lián)系

字段

標記實體屬性的命名單位

記錄

字段的有序集合

文件

同一類記錄的集合

關(guān)鍵字

唯一標識文件中記錄的字段

現(xiàn)實世界

數(shù)據(jù)庫原理

信息世界

計算機世界

實體聯(lián)系模型（概念模式）

基本組成

實體型（矩形框）

屬性（橢圓框）

聯(lián)系（菱形框）

聯(lián)系類型

兩個實體間的聯(lián)系

三個及三個以上實體間的聯(lián)系

同一實體集內(nèi)部各實體間的聯(lián)系

數(shù)據(jù)模型

層次模型（樹）

• 每棵樹有且僅有一個節(jié)點沒有雙親，此為根節(jié)點
• 根以外的其他節(jié)點有且僅有一個雙親節(jié)點
• 父子節(jié)點之間的聯(lián)系是1對n關(guān)系

• 主要操縱：增刪改查
• 插入子節(jié)點必須要有雙親節(jié)點
• 刪除雙親節(jié)點必須同時刪除子節(jié)點
• 修改時必須修改所有相應記錄

優(yōu)點

結(jié)構(gòu)簡單、層次分明

聯(lián)系簡單，查詢效率高

良好的數(shù)據(jù)完整性支持

缺點

不能表示三個及以上實體型聯(lián)系

對插入、刪除限制太強

查詢子節(jié)點必須通過雙親節(jié)點

特點

數(shù)據(jù)操縱與完整型約束

優(yōu)缺點

網(wǎng)狀模型

• 有一個以上的節(jié)點沒有雙親節(jié)點
• 允許節(jié)點有多個雙親節(jié)點
• 允許兩個節(jié)點之間有多種聯(lián)系

• 主要操縱：增刪改查
• 允許插入未確定雙親節(jié)點的子節(jié)點
• 允許只刪除雙親節(jié)點
• 修改時只需要更新指定記錄

優(yōu)點

更為直接的描述復雜客觀世界

良好的性能和存儲效率

缺點

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜

DDL、DML語言復雜

加重編碼應用程序負擔（記錄間的聯(lián)系本質(zhì)是通過存取路徑實現(xiàn)，應用程序需要指定存取路徑）

特點

數(shù)據(jù)操縱與完整性約束

優(yōu)缺點

關(guān)系模型

• 由表名、表頭、表體組成的規(guī)范二維表
• 每個二維表表示關(guān)系
• 基本要素：關(guān)系、元組、屬性、域、分量、關(guān)鍵字、關(guān)系模式、關(guān)系實例

• 主要操縱：增刪改查
• 實體完整性
• 參照完整性
• 用戶自定義完整性

優(yōu)點

嚴格的數(shù)據(jù)支持

結(jié)構(gòu)簡單清晰

存取路徑透明

缺點

查詢效率底

特點

數(shù)據(jù)操縱與完整性約束

優(yōu)缺點

關(guān)系數(shù)據(jù)庫

關(guān)系模型結(jié)構(gòu)和定義

• 域（值域）：一組具有相同數(shù)據(jù)類型的值的集合
• 笛卡爾積：D1xD2x...Dn={(d1,d2,...,dn)|屬于Di}
• 笛卡爾積即為一個二維表、表的框架由域構(gòu)成，行為一個元組，每列來自同一個域
• 關(guān)系：笛卡爾積的任一子集稱為定義在域上的n元關(guān)系

列是同質(zhì)的

每列需要來自同一個域，同一數(shù)據(jù)類型

不同列可以來自同一域

列的順序可以任意交換

關(guān)系中的元組順序可任意

關(guān)系中不允許存在相同的元組

關(guān)系中每一個分量必須是原子的（不可再分）

關(guān)系形式化定義

關(guān)系的性質(zhì)

關(guān)系的鍵與完整性

• 候選鍵：能唯一標識關(guān)系中元組的一個屬性或?qū)傩约?
  • 唯一性
  • 最小性
• 特點
• 主關(guān)系鍵（主鍵）：候選鍵中用以增刪改查的操作變量
• 主屬性：包含在主關(guān)系鍵中的各個屬性
• 非碼屬性：不包含在任何候選鍵中的屬性
• 外部關(guān)系鍵：X是A中的一個（組）屬性，非A表主鍵、是B表主鍵，則X是A的外部關(guān)系鍵

實體完整性

主關(guān)系鍵的值不能為空或部分為空

參照完整性

外部關(guān)系鍵要么為某一個值、要么為空

用戶自定義完整性

必須滿足針對某一具體關(guān)系的約束語義要求（如月份）

鍵

關(guān)系完整性

關(guān)系代數(shù)

集合運算

并、差、交、笛卡爾積

專門的關(guān)系運算符

選取、投影、連接、自然連接、除

算術(shù)比較運算符

大于、大于等于、小于、小于等于、等于、不等于

邏輯運算符

與、或、非

運算對象

運算結(jié)果

運算符

  以上就是小編為您帶來的數(shù)據(jù)庫原理有哪些，希望對您有所幫助。