《数据库原理及应用教程（MySQL）》第1章 数据库系统概述

《数据库原理及应用教程（MySQL）》第1章数据库系统概述1.1数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统1.1.1数据（Data）定义：描述事物的符号记录，包括数字、文字、图像、音频、视频等所有可数字化存储的信息。数据的两层含义数据本身：原始符号；语义：数据代表的含义，数据与语义不可分割。

例：数字20，可代表年龄、价格、人数，结合场景才有意义。数据记录：由数据组成、描述一个实体的完整信息。1.1.2数据库（Database，DB）定义：长期存储在计算机内、有组织、可共享的大量数据集合。核心特点长期存储：存储在外存（硬盘）；结构化：数据按统一模型组织，减少冗余；共享性：可供多个用户、多个程序同时访问；独立性：数据独立于应用程序。1.1.3数据库管理系统（DBMS）定义：位于用户与操作系统之间，专门管理数据库的一层系统软件，是核心工具。MySQL属于典型关系型DBMS，同类还有Oracle、SQLServer、Access等。DBMS五大核心功能数据定义功能（DDL）：定义库、表、字段、约束（CREATE/ALTER/DROP）；数据操纵功能（DML）：增删改查（INSERT/UPDATE/DELETE/SELECT）；数据库运行管理：权限控制、并发控制、完整性检查、安全防护；数据库建立与维护：备份恢复、导入导出、性能监控；数据组织存储管理：负责内外存交换、索引管理，提升查询速度。1.1.4数据库系统（DBS）组成（完整5部分）硬件：服务器、硬盘、内存等存储计算设备；软件：操作系统（Windows/Linux）+DBMS（MySQL）+应用开发工具+业务应用程序；数据库（DB）：存储的全部数据；人员：DBA数据库管理员、系统分析员、开发程序员、终端用户；数据库标准/模型：数据组织规则。关系：DBS包含DB、DBMS，DBMS是DBS核心软件。1.2数据管理技术发展三阶段1.2.1人工管理阶段（20世纪50年代前）无专门存储设备，无数据库软件；数据依附程序，一组数据仅对应一个程序，冗余极大、无法共享；无数据独立性，修改数据必须修改程序；数据不长期保存，程序运行完数据丢失。1.2.2文件系统阶段（50年代中期—60年代中期）用磁盘文件存储数据，数据可长期保存；操作系统文件管理，程序通过文件读写数据；

缺点数据冗余大：不同程序独立建文件，重复存储；数据不一致：同一数据多份副本，修改易冲突；数据依赖程序（物理依赖），结构改动程序要重写；文件之间孤立，无法建立关联，难以实现多表联合查询。1.2.3数据库系统阶段（60年代后期至今，MySQL属于此阶段）优点（对比文件系统）数据共享：统一数据库供多程序并发访问；低冗余：统一存储，减少重复；数据独立性（物理+逻辑独立）；统一管控：DBMS统一管理安全、并发、完整性；数据结构化：整体按关系模型组织，表间可建立关联。两个独立性物理独立性：数据存储位置、存储结构改变，应用程序不用改；逻辑独立性：数据库表结构增减字段、拆分表，应用程序尽可能少改动。1.3数据模型数据模型是用来抽象、描述现实世界数据及数据间联系的工具，分三层：概念模型、逻辑模型、物理模型。1.3.1概念模型（信息世界模型，E-R模型）用于需求分析，脱离数据库软件，描述现实实体关系，用E-R图表示。核心概念实体：客观存在可区分的事物（学生、课程、图书）；属性：实体的特征（学生：学号、姓名、年龄）；码（主键）：唯一标识实体的属性（学号唯一标识学生）；域：属性取值范围（年龄1~120）；实体集：同类型实体集合（全体学生）；联系：实体之间的关联，分三类：一对一(1:1)：班级-班长；一对多(1:n)：班级-学生（一个班多个学生）；多对多(m:n)：学生-课程（学生选多门课，课程被多个学生选），多对多必须拆成两张一对多，新增中间表。E-R图绘图符号矩形：实体；椭圆：属性；菱形：实体间联系。1.3.2逻辑数据模型（数据库采用的模型）DBMS实现的数据组织模型，MySQL使用关系模型，历史三大类：层次模型：树形结构，一对多，查询多对多极麻烦；网状模型：图结构，支持多对多，结构复杂；关系模型（主流，MySQL/Oracle均使用）核心：用二维表存储数据；术语对应：

关系=表；元组=行（记录）；属性=列（字段）；

主键：唯一标识一行；外键：关联另一张表主键，实现表间联系。1.3.3物理模型描述数据在磁盘、内存上真实存储结构（文件、索引、分区），由DBMS自动处理，开发人员一般不用关注。1.4关系数据库基础（MySQL核心）1.4.1关系模型三大完整性约束实体完整性：主键非空、值唯一（学生学号不能重复、不能为空）；参照完整性（外键约束）：外键取值要么为空，要么等于主表主键已有值；

例：学生表班级ID，必须在班级表存在对应的班级编号；用户自定义完整性：业务自定义规则，如年龄>0、成绩0~100。1.4.2关系运算传统集合运算：并、交、差、笛卡尔积；专门关系运算（SQL查询底层逻辑）：选择（筛选行，WHERE）；投影（筛选列，SELECT指定字段）；连接（多表合并，JOIN）。1.5数据库系统三级模式两级映像（数据独立性原理）1.5.1三级模式（三层结构）外模式（子模式/用户视图）

面向应用程序，一个应用对应一个视图，只给用户看需要的数据，实现权限隔离。模式（概念模式/全局逻辑层）

整个数据库全局逻辑结构，所有表、字段、关系的完整定义，唯一。内模式（存储模式）

描述数据物理存储细节，文件、索引、存储地址，底层物理结构。1.5.2两级映像（实现两种独立性）外模式/模式映像

作用：模式（全局表）修改时，只调整视图映射，应用程序不变→逻辑独立性。模式/内模式映像

作用：底层存储文件、索引改动，全局逻辑表结构不变→物理独立性。1.6MySQL数据库基础认知MySQL是开源、轻量、跨平台关系型DBMS，使用标准SQL；体系结构：客户端-服务器架构（Client-Server）；核心对象层级：数据库（Database）→数据表（Table）→记录（行）、字段（列）；SQL语言四大分类DDL数据定义：库、表创建修改删除（CREATE、ALTER、DROP）；DML数据操纵：增删改查（INSERT、SELECT、UPDATE、DELETE）；DCL数据控制：权限管理（GRANT、REVOKE）；TCL事务控制：事务提交回滚（COMMIT、ROLLBAC