數據庫系統#2——數據庫系統的模式與模型

數據庫系統的標準結構

數據庫系統的分層抽象

DBMS管理數據的三個層次

• User Level：用戶層次。某一用戶可以看到、處理數據，全局數據中的某一部分；
• Logic Level：邏輯/概念層次。從全局角度理解/管理的數據。含相關的關聯約束；
• Physical Level：物理層次。存儲在介質上的數據，含存儲路徑、存儲方式、索引方式。

數據（視圖）與模式

模式

對數據庫中數據所進行的一種結構型的描述。

以mysql爲例，輸入desc citizen查看到的表結構就是模式

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視圖/數據

某一種表示形式下表現出來的數據庫中的數據，也就是模式的具象化

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三級模式兩層映像

三級模式（三級視圖）

• External Schema——(External) View：外部模式（視圖）。某一用戶可以看到與處理的數據的結構描述。做用於應用程序（表的抽象）。通常狀況下咱們說的視圖就是這一層面；
• (Conceptual) Schema——Conceptual View：概念模式（視圖）。從全局角度理解/管理數據的結構描述，含相應的關聯約束，體如今數據之間的內在本質聯繫。做用於DBMS層面（表的管理）。通常狀況下咱們說的模式就是這一層面；
• Internal Schema——Internal VIew：內部模式（視圖）。存儲在介質上的數據的結構描述，含存儲路徑、存儲方式、索引方式等。做用與數據庫（表的存儲）

兩層映像

模式之間結構是不相同的，是沒法簡單關聯在一塊兒的。所以咱們須要引入新的概念：映像(Mapping)。

由上文可知，咱們須要兩個映像將三個模式關聯起來：

• E-C Mapping： 將外模式映射爲概念模式，從而支持實現數據概念視圖向外部視圖的轉換，便於用戶觀察和使用。
• C-I Mapping：將概念模式映射爲內模式，從而支持是實現數據概念視圖向內部視圖的轉換，便於計算機進行存儲和處理

爲何須要這麼設計？

三級模式與兩層映像組成了咱們數據庫的標準結構。用戶本身定義三層視圖，由DBMS幫助咱們完成兩層映射的實現。在實際應用中，應用程序實際上只對外部視圖進行操做。

那爲何須要這麼設計呢？

其實是遵循「兩個獨立性」：

• 邏輯數據獨立性

  當概念模式變化時，能夠不改變外部模式（只須要改變E-C Mapping），從而無需改變應用程序，減小耦合度。

• 物理數據獨立性

  當內部模式變化時，一樣只需改變C-I Mapping，從而不改變概念模式，也不須要改變外部模式。

數據模型

概念

數據模型是規定模式統一描述方式的模型，包括數據結構、操做和約束。模型是對模式自己的抽象，而模式是對數據的抽象。

例如：關係模型就是對「一類」數據有聯繫的抽象表形式的模式。關係模型中就是對模型中包含的模式作出要求：每個具體的模式都擁有不一樣列名的具體的表，規定了對這類表能夠進行哪些操做和約束。

三大經典數據模型

• 關係模型：表的形式組織數據；
• 層次模型：樹的形式組織數據。一般用來表示兩個節點（實體型）之間的聯繫（系型）。查詢效率高，可是結構不夠靈活；
• 網狀模型：圖的形式組織數據。多個節點之間的聯繫。表示現實中的關係很清晰明瞭，可是實現太過複雜，維護不易。