一.数据与信息
1.数据+有用性=信息
2.数据的三个属性：
①类别性：每类数据都有很多杂项，构成一个数据集。
②有用性。
③语义性：数据有其特定的含义。
二.数据库及其特性
1.数据库（Database）的由来
（1）数据具有分散性。
（2）数据的发布者（源头），数据的使用者（用户）是一种一对多的关系。
问题：
a.发布者：更新费时费力，数据不一致；
b.使用者：可靠性问题。
2.数据库概念
（1）特点：
数据库中一个数据只存一份，而不是每个用户都存储一份。
（2）好处：
提高数据的共享性、真实性，降低数据存储、管理成本，提高数据利用率。
（3）数据库的基本特征：
a.数据按一定的数据模型组织、描述和储存；
b.可为各种用户共享；
c.冗余度较小；
d.数据独立性较高；
e.易扩展。
三.数据库系统的组成及其结构特性
1.两类数据模型
（1）概念模型（信息模型）
a.按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。
b.概念模型用于信息世界的建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象，是数据库设计人员进行数据库设计的有力工具，也是数据库设计人员和用户之间进行交流的语言，因此概念模型一方面应该具有较强的语义表达能力，能够方便、直接地表达应用中的各种语义知识,另一方面它还应该简单、清晰、易于用户理解。
A.基本概念：
①实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物，可看做是一个类；
例如：一个学生，一门课，一次订货等。
②属性（Attribute）：实体所具有的某一特性。
一个实体可以由若干个属性来刻画，但是属性是单一的，即属性不能再有自己的属性；
例如：学生实体可由学号、姓名、性别、出生年月等属性组成。
③码（Key）：唯一标识实体的属性集。
例如：学号是学生实体的码。
④实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体。
例如：学生（学号，姓名，性别，出生年月）就是一个实体型。
⑤实体集（Entity Set）：同一类型实体的集合。
例如：全体学生。
⑥联系（relationship）：在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系在信息世界中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。
a.实体内部的联系：指组成实体的各属性之间的联系；
b.实体之间的联系：指不同实体集之前的联系；
c.实体之间的联系有一对一、一对多、多对多等多种类型。
B.一种表示方法：实体-联系方法
该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型，E-R方法也称为E-R模型。
在E-R图中有四个成分：
a.矩形框：表示实体，在框中记入实体名。
b.菱形框：表示联系，在框中记入联系名。
c.椭圆形框：表示实体或联系的属性，将属性名记入框中。对于主属性名，则在其名称下画一下划线。
d.连线：实体与属性之间、实体与联系之间、联系与属性之间用直线相连，并在直线上标注联系的类型。
- 一对一的联系：在两实体连线方向各写1；
- 一对多的联系：要在一的一方写1，多的一方写N；
- 多对多的联系：在两个实体连线方向各写N、M。
（2）实例
层次结构：数据库 -> 表 -> 行和列。
（3）逻辑模型和物理模型
①逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型等。按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现。
②物理模型是对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法。
2.数据库的特点
（1）数据库由表（Table）组成，表包括模式（Schema）和数据（Data）。
（2）数据库是一个企业的数据的集合，所有用户的数据都存放在数据库中，数据库中的数据时海量的，具有共享性。
（3）数据在数据库中的组织，并不是用户数据的原样照本存储，而是要严格按类概念，分类存储。
数据有类的概念，一个类对应一张表，一张表对应一个类，同类数据都存储在同一张表中。
数据对应于客观事物，类属于抽象概念的范畴，而数据时实例。
一个实例对应表中的一行数据，表中的一行数据对应于一个实例。
（4）一个数据只存一份。
（5）类与类之间具有关系 -> 实例与实例之间具有关系。
（6）用户所需数据：对多个表中的数据进行组合。
四.数据库技术
1.对数据库的访问—数据操作
（1）数据用户和数据库之间形成了多对一的关系。用户要和数据库进行交互，对数据库中的数据进行操作：
①添加数据（Insert）
②查找数据（query）
③修改数据（update）
④删除数据（delete）
⑤统计数据（statistics）
（2）数据库中的数据操作特征
数据库管理系统对外提供数据库访问语言，用户可以指定数据库的某个表，以行（Row）为单元执行添加操作、删除操作、修改操作、查询操作、统计操作。
（3）数据操作的表达：SQL
SQL语言：对于关系型数据库，国际标准数据操作语言。
①模式定义语句：
CREATE SCHEMA <模式名> AUTHORIZATION <用户名>;
例如：
为用户WANG定义一个学生-课程模式S-T：
CREATE SCHEMA “S-T” AUTHORIZATION WANG；
用户也可以在创建模式的同时在这个模式定义中进一步创建基本表、视图，定义授权：
CREATE SCHEMA <模式名> AUTHORIZATION <用户名> [<表定义子句> | <视图定义子句> | <授权定义子句>];
例如：
为用户ZHANG创建一个模式TEST，并且在其中定义一个表TAB1。
CREATE SCHEMA TEST AUTHORIZATION ZHANG
CREATE TABLE TAB1（COL1 SMALLINT，COL2 INT，COL3 CHAR（20），COL4 NUMERIC（10,3），COL5 DECIMAL（5,2））；
①插入记录：
INSERT INTO student VALUES （‘200803024’，‘周艳’，‘女’，‘1989/01/22’）；
②修改记录：
UPDATE student SET birthdate=DATE‘1991-03-15’ WHERE studentNo=‘2008043332’；
③删除记录：
DELETE FROM student WHERE studentNo like ‘2007%’；
④查找记录：
SELECT name，phone FROM student WHERE nation <> ‘汉’；
⑤统计：
SELECT sex，COUNT(*) FROM student GROUP BY sex；
2.数据库管理系统（DBMS）
（1）DBMS的三级模式（Schema）架构
三级模式结构及二级映像实现了数据库系统的数据独立性。
3.数据库应用程序
（1）数据库模式中，数据的用户并不直接与DBMS交互，而是要通过数据库应用程序（Database Application）来完成。
（2）数据库应用程序的三个功能：
①为用户提供表达数据操作的界面；
②以SQL语言表达数据操作，向数据库服务器发出请求；
③显示用户所做数据操作的执行结果。
（3）不同的用户关注不同的数据，因此数据库应用程序和DBMS之间形成多对一的关系。
4.数据库系统的架构
（1）数据库、数据库管理系统、数据库应用程序三者结合起来构成数据库系统（Database System）或者Management Information System，MIS系统，或者信息系统、网站、门户。
（2）存储数据库并运行DBMS的计算机叫数据库服务器（Database Server）。
（3）系统架构特点：相互独立性，可组合性
（4）数据库系统的基本特征
①各种各类的数据将集中到数据库中，统一管理，实现共享。
②基本特征：数据库的拥有者相对明确，数据库的用户则在不断扩增，难以事先预测。
③用户建立的数据库应用程序也希望具有通用性，能够对不同的数据库进行访问。
④数据库管理系统、数据库应用程序即具有相互独立性，又具有可对接性，构成联邦式系统。这要求建立统一的数据库访问标准和规范。DBMS开发厂家和数据库应用程序开发商。
⑤数据库访问标准和规范：关系数据模型，数据操作表达语言，数据库访问编程接口。
（5）数据库系统架构特征
①分层
每层提供的服务接口国际标准化；
数据操作表达的标准化；
编程接口的标准化。
②模块化
模块化，可组装性。
5.数据库技术要解决的五个工程问题
①数据正确性问题；
②数据完整性问题；
③数据操作简单性问题；
④数据安全问题；
⑤数据处理性能问题。
五.数据库领域的从业人员
1.DBMS设计开发人员
2.数据库设计人员
（1）为企业设计数据库。从企业的业务、组织、人员、运作方式、外部环境、历史渊源和发展态势中提炼出企业的数据定义，清理出数据之间的关系，然后任用数据库设计方法定义出数据库中的表，标示出数据完整性控制的具体规则。
（2）数据库设计是数据库系统成功与否的关键。糟糕的数据库设计必是后患无穷，其隐含的问题随后表现为：
①业务需求不能得到满足；
②时常发生数据丢失，数据操作被无故抵否，数据不正确，数据不一致；
③出现新业务或业务变动时，系统适应性差。
（3）目前，数据库系统开发的成功率很低，不到20%。
3.数据库系统管理人员DBA
（1）负责数据库系统的日常维护，确保数据库的安全、可靠、可用。
（2）具体职责包括：
①数据库服务器的建立和配置；
②用户管理；
③安全管理；
④数据库访问审计；
⑤系统扩展与升级；
⑥数据备份，故障恢复；
⑦性能优化。
4.数据库应用程序开发人员
（1）数据库应用程序开发人员的主要工作是满足数据库用户的业务需求，为他们设计和开发出数据库应用程序。
（2）数据库应用程序设计与开发中，首要的宗旨有四条：
①界面规范友好，要求数据组织结构清晰，层次分明，表达简洁，符合习惯，操作简单方便。
②程序组织方面，要模块化，层次化。
③在可靠性和稳定性方面，凡是跨进程的调用都要检查是否成功，不成功要告知用户，并作恰当处理。
④在通用性方面，尽量采用标准技术，通用架构，符合标准规范，少用专有的东西。
六.数据库技术发展史
1.第一代的网状、层次型数据库系统
（1）通用电气公司采用数据模型研制了IDS系统。
（2）IBM采用层次数据模型研制IMS系统。
（3）层次模型采用树结构组织数据，网状模型对应的是有向图。这两种数据库都用存取路径来表示数据之间的关系。导航式的数据查询和定位为其基本特征。
2.第二代的关系型数据库系统
（1）IBM开发了System R，导致了SQL出现。
（2）1983年，SQL称为ANSI标准，1984年成为ISO标准。
（3）James Gray提出了事务处理概念，解决可靠性问题。
（4）微软1992推出ODBC，Sun公司1994推出了JDBC。
（5）1976年，Chen提出了基于实体-关系建模的数据库设计方法。
（6）关系模型，事务处理，数据库设计方法，SQL，ODBC/JDBC是数据库技术发展的标志性成果，也是数据库技术的核心内容。
3.第三代的以面向对象模型为主要特征的数据库系统
（1）产生于20世纪80年代。
（2）第三代数据库保持和继承了第二代数据库系统的技术，支持面向对象的数据模型，并和分布处理技术、并行计算技术、多媒体技术、人工智能技术等诸多新技术相结合，广泛应用于地理信息服务、电子商务、网络搜索、决策支持等诸多领域。
（3）分布式数据库、并行数据库、多媒体数据库。
4.第四代以分布式处理、互联网应用为特征的大数据技术
（1）云原生数据库
数据库云化之后，具有经济性，方便性，可靠性，稳定性，标准性，专业性，辐射性。
5.目前流行的DBMS产品
（1）Oracle：大型DBMS，应用于商业，政府部门。运行稳定，性能优越，吞吐量大，处理大批量的数据，数据安全性与数据完整性控制。价格昂贵。
（2）Microsoft的SQL Server：Windows平台上，大众化的DBMS，应用于中小型企业。事务处理功能，数据导出/导入功能。多种版本。
（3）IBM公司的DB2：开源的DBMS，价格昂贵，应用于银行、保险等可靠性要求很高的行业和领域。
（4）MySQL：开源的DBMS。体积小、性能高、可靠性好、成本低，被广泛应用于Internet上的中小型网站上。
6.国产DBMS产品
（1）天津南大通用数据技术股份有限公司，GBASE，金融、电信。
（2）武汉达梦数据库有限公司，DM数据库。
（3）北京人大金仓信息技术股份有限公司，KingbaseES，质监，审计等行业。
（4）神通数据库、SequoiaDB数据库，Hubble数据库等。
（5）腾讯，基于MySQL研发了TDSQL时序数据库。
（6）华为，基于PosgreSQL，研发了GaussDB数据库。
（7）阿里巴巴，研发了OceanBase数据库，支撑支付宝业务；以及PolarDB数据库。