1.1 数据与信息

1.1.1 数据与信息

信息是关于显示世界事物的存在方式或运动状态反应的综合。

特征：①依附于物质载体和能量；

           ②信息是可以感知的；

           ③信息是可存储、加工、传递和再生的。

数据是描述事物的符号记录，是信息的具体表现形式，有文本、图像、音频等多种表现形式。

数据是信息的符号表示或载体，信息是数据的内涵。信息=数据+数据处理

1.1.2 数据管理技术的产生和发展

数据管理技术的好坏，将直接影响数据处理的效率；数据管理是数据处理的中心环节。

1.2 数据库（Database，DB）

数据库是长期存储在计算机中，有组织、可共享的大量数据集合。基本特点包括永久存储，有组织、可共享、冗余度小、数据独立性高以及易扩展。数据库管理数据。

1.3 数据模型

1.3.1 数据模型的分类

数据模型按不同的应用层次可以分成三种类型，分别为概念模型，逻辑模型，物理模型

①概念模型—按照用户的观点来对数据和信息建模。是现实世界到信息世界的第一层抽象，也是设计人员和用户之间交流的语言。（E-R图，实体-联系方法）

②逻辑模型—按照计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现，包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型等。

③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法和存取方法，是面向计算机系统的。

1.3.2 数据模型的组成

数据模型由数据结构、数据操作、数据的完整性约束条件三部分组成。

数据模型三要素：

①数据结构：描述数据的类型、内容和性质，以及数据间的联系（静态特征）。

②数据操作：允许对数据执行的操作及规则（动态特征）。

③数据约束：数据应遵守的完整性规则。

1.3.3 实体—联系方法

1.3.4 常用数据模型

层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型等

关系型数据库管理系统（RDBMS）

1.4 数据库系统（DBS）

数据库系统是由数据库、DBMS、应用开发系统和数据库管理员组成的。

1.4.1 数据库系统的特点

数据库系统核心特点：

①数据结构化（本质区别）

②数据冗余度小、共享性高、易扩展，避免了数据的不一致性

③数据独立性高

④数据由DBMS统一管理和控制（包括安全性、完整性、并发控制和恢复能力）

【了解】数据库管理员(DBA)负责全面管理和控制数据库系统。 

主要职责有: ①决定数据库中的信息内容和结构

                    ②决定数据库的存储结构和存取策略

                    ③定义数据的安全性要求和完整性约束条件

                    ④监控数据库的使用和运行

                    ⑤负责数据库性能的改进和数据库的重组及重构工作。

1.4.2 数据库系统的三级模式结构

模式（型）:数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。模式反映的是数据的结构及其联系。

实例（值）:  模式的一个具体值。 实例反映的是数据库某一时刻的状态。

 

（1）外模式

又称用户模式、子模式，位于概念模式和应用之间，是用户与数据库系统之间的接口，是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。外模式可以有多个。

（2）模式

又称逻辑模式、概念模式，是对数据库全部数据的整体逻辑结构和特征的描述。一个数据库系统只能有一个模式。

（3）内模式

又称存储模式、物理模式，是整个数据库的底层表示，是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库系统只能有一个内模式。

1.4.3 数据库的两级映像及数据独立性

保证数据库系统中的数据具有较高独立性。应用程序与数据库的数据结构之间相互独立，互不影响（数据独立性）。方便用户使用，简化用户接口，保证数据库安全性，有利于数据的共享性。

1.4.4 用户通过DBMS访问数据库的过程

1.5 数据库管理系统（DBMS）

DBMS是位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，用于建立、使用和维护数据库。（例如MySQL）它属于计算机系统软件，主要功能为数据定义、数据操纵、数据库运行管理功能、数据库的建立和维护功能。数据库管理系统管理数据库。

1.6 数据库应用系统（DBAS）

数据库应用系统指为特定应用开发的，包含数据库系统和应用程序的计算机系统。

1.6.1 单用户结构

 定义：个人计算机上的单用户数据库系统，整个数据系统都安装在一台计算机上，为一个用户独占，不同机器间无法共享数据。

核心特征：

• 基本实现DBMS的核心功能，
• 但数据完整性、安全性、并发控制能力不足；
• 适合小型单机场景。
• 数据存储层，业务处理层，界面表示层都在单台PC上

典型产品:Microsoft Access、Visual FoxPro。

1.6.2 集中式结构

定义：采用一台主机+多个用户终端的数据库系统，数据库系统（应用程序、DBMS、数据）集中存储在主机，所有处理任务由主机完成，用户通过终端并发存取、共享数据。

核心特征：

• 优点：易于管理、控制与维护；
• 缺点：主机性能要求高，终端数量过多时会成为“瓶颈”，使系统性能下降；系统可靠性完全依赖主机（主机故障则整体瘫痪）。
• 数据存储层、业务处理层在主机上，界面表示层在各个终端上。

1.6.3 分布式结构

定义：数据逻辑上是一个整体，但物理上分布在网络不同节点；每个节点可独立处理本地数据，执行局部应用，也可同时存取/处理多个异地数据库中数据，执行全局应用。

核心特征：

• 优点：适应地理分散的企业需求（如跨区域公司）；
• 缺点：数据分布导致处理、管理、维护难度大；频繁访问远程数据时，性能受网络传输制约。
• 界面表示层在终端，业务处理层在应用服务器，数据存储层在数据库服务器。

1.6.4 客户机/服务器结构(C/S)

 定义：将DBMS功能与应用系统分层，分为“客户机”与“服务器”两部分。（客户机：处理用户界面、接收数据，生成数据库服务请求并发送给服务器，最终呈现结果；服务器：执行DBMS核心功能（如数据存储、查询处理），接收并处理客户机请求，返回结果。）

核心特征：

• 优点：系统性能较好；仅返回处理结果，减少数据传输量；客户机处理一部分内容，服务器负载轻。
• 缺点：应用程序需重复安装在每台客户机，资源浪费；大规模部署时，安装维护代价极高；应用维护困难，安全性差。
• 界面表示层、业务处理层在客户机上，数据存储层在数据库服务器上。

1.6.5 浏然器/服务器结构(B/S)

 定义：将应用程序移至服务器端，客户端仅需通过浏览器访问（无需安装额外应用）。

核心机制：

• 核心组件：Web服务器，负责接收浏览器的HTTP请求，从数据库获取数据并翻译成HTML文件返回给浏览器；
• 通信流程：浏览器↔Web服务器（HTTP协议）↔应用服务器（CGI/API接口）↔DBMS（ODBC/JDBC接口）↔数据库。

核心特征：

• 优点：客户端界面统一，用户学习成本低；服务器端分层（Web、应用、数据库服务器），开发与维护代价低；支持数万级以上用户访问；
• 适用场景：需大规模用户访问、简化客户端维护的互联网/企业级应用。
• 界面表示层在客户机上，数据存储层、业务处理层在数据库服务器上。