Principios y aplicaciones de las bases de datos
Datos: En realidad es un registro simbólico que describe cosas.
Características de los datos: Tienen una determinada estructura, tipos y valores, como números enteros, reales y caracteres. Al valor de los datos se le asigna un valor que se ajusta al prototipo, por ejemplo el valor entero 15.
Base de datos: Es una colección de datos con una estructura unificada y almacenados en un medio de almacenamiento unificado. Es una integración de varios datos de aplicaciones y puede ser utilizado por todas las aplicaciones.
Los datos almacenados en la base de datos se almacenan de acuerdo con el esquema de datos proporcionado por los datos y tienen las características de integración y uso compartido.
Sistema de gestión de bases de datos: software del sistema responsable de la organización de los datos, las operaciones de los datos, el mantenimiento, el control y la protección de los datos y los servicios de los datos en la base de datos.
Funciones del sistema de gestión de bases de datos:
(1) Definición del esquema de datos: es decir, el marco de datos para construir la base de datos
(2) Construcción física de la base de datos; acceso a datos: el acceso físico y la construcción de esquemas de datos proporcionan métodos y medios de acceso efectivos;
(3) Operaciones de datos: brindan comodidad a los usuarios para usar datos en la base de datos, como consulta, inserción, modificación y eliminación. y operaciones aritméticas simples y estadísticas;
Definición e inspección de la integridad y seguridad de los datos;
(5) Control de concurrencia de bases de datos y recuperación de fallas;
(6) Servicios de Datos: tales como replicación, transferencia, reorganización, seguimiento y análisis del desempeño.
Para completar las seis funciones anteriores, el sistema de gestión de bases de datos proporciona los siguientes lenguajes de datos:
(1) Lenguaje de definición de datos: responsable de la definición del esquema de datos y la construcción del acceso físico a los datos. ;
(2) Lenguaje de operación de datos: responsable de las operaciones de datos, como consultar, agregar, eliminar y modificar;
(3) Lenguaje de control de datos: responsable de la definición e inspección de integridad y seguridad de datos, control de concurrencia, recuperación de fallos, etc.
Dependiendo de su uso, los lenguajes de datos se presentan en dos formas estructurales: comandos interactivos (también llamados lenguajes independientes o autónomos) lenguajes anfitriones (generalmente integrados en algún lenguaje anfitrión).
Administrador de Bases de Datos: Administrador profesional responsable de planificar, diseñar, mantener y monitorear bases de datos.
Sistema de base de datos: entidad operativa compuesta por cinco partes: base de datos (datos), sistema de gestión de bases de datos (software), administrador de bases de datos (personal), plataforma hardware (hardware) y plataforma software (software).
Sistema de aplicación de base de datos: consta de un sistema de base de datos, un software de aplicación y una interfaz de aplicación.
Etapa del sistema de archivos: proporciona funciones simples de administración e intercambio de datos, pero no puede proporcionar funciones completas y unificadas de administración e intercambio de datos.
Las etapas del sistema de base de datos jerárquica y de base de datos en red: brindan un fuerte soporte para la unificación y el intercambio de datos.
Etapa del sistema de base de datos relacional
Las características básicas del sistema de base de datos son: integración de datos, alto disfrute de datos y baja redundancia, independencia de datos (independencia física e independencia lógica) y datos unificados. gestión y control.
Modelo de sistema de base de datos de tres niveles:
(1) Modelo conceptual: descripción de la estructura lógica de datos globales en el sistema de base de datos, vista de datos públicos para todos los usuarios;
(2) Modo externo: también llamado submodo y modo usuario. Es la vista de datos del usuario, es decir, el modelo de datos visto por el usuario;
(3) Modelo interno: también llamado modelo físico, proporciona la estructura de almacenamiento físico y el método de acceso físico a la base de datos. .
Mapeo de dos niveles del sistema de base de datos;
(1) Mapeo del esquema conceptual al esquema interno
(2) Mapeo del esquema externo al esquema conceptual; cartografía.
4.2 Modelo de datos
El concepto de modelo de datos es la abstracción de las características de los datos. Describe las características estáticas, el comportamiento dinámico y las restricciones del sistema desde un nivel abstracto y proporciona información. Las tablas y restricciones para el sistema de base de datos proporcionan un marco abstracto. Se describen las estructuras de datos, las operaciones de datos y las restricciones de datos.
Conceptos básicos del modelo E-R
(1) Entidad: cosas del mundo real;
(2) Atributos: características de las cosas;
(3) Conexión: la relación entre cosas en el mundo real. Las relaciones de conjuntos de entidades incluyen relaciones uno a uno, uno a muchos y muchos a muchos.
La conexión entre los tres conceptos básicos del modelo E-R: la entidad es la unidad básica en el mundo conceptual, los atributos tienen dominios de atributos y cada entidad puede tomar valores en el dominio de atributos. Todos los valores de atributos de una entidad se denominan tuplas.
Representación gráfica del modelo E-R: (1) Representación del conjunto de entidades; (2) Método de tabla de atributos; (3) Representación de contactos.
La estructura básica del modelo jerárquico es una estructura de árbol, que tiene las siguientes características:
(1) Cada árbol tiene uno y sólo un nodo sin padres, llamado raíz <; /p >
(2) Todos los nodos del árbol, excepto la raíz, tienen un solo nodo principal.
Desde la perspectiva de la teoría de grafos, el modelo de cuadrícula es un gráfico no dirigido sin condiciones.
El modelo relacional está representado por una tabla bidimensional, denominada tabla, que consta de un marco de tabla y una tupla de tabla. Una tabla bidimensional es una relación.
El atributo más pequeño que puede identificar de forma única una tupla en una tabla bidimensional se llama clave o código. Seleccione una clave de todos los candidatos para que sea la clave principal del usuario. Si un atributo de la tabla A es una clave para la tabla B, el conjunto de atributos se denomina clave externa o código de clave externa para A.
Restricciones de datos en las relaciones:
( 1 ) Restricción de integridad de la entidad: el valor del atributo en la clave principal de la relación de restricción no puede estar vacío;
(2) Restricción de integridad de referencia: es la restricción básica entre relaciones;
(3) Restricciones de integridad personalizadas: refleja los requisitos semánticos de los datos en una aplicación específica.
4.3 Álgebra Relacional
Una de las características del sistema de base de datos relacional es que se basa en la teoría de datos. Existen muchas teorías de datos que pueden representar las operaciones de datos del modelo relacional. , el más famoso de los cuales es el álgebra relacional y el cálculo relacional.
Operaciones básicas del modelo relacional:
(1) Inserción (2) Eliminación (3) Modificación (4) Consulta (incluidas operaciones de proyección, selección y producto cartesiano)
4.4 Diseño y gestión de bases de datos
El diseño de bases de datos es el núcleo de la aplicación de datos.
Dos métodos de diseño de bases de datos:
(1) Orientado a datos: dar prioridad a las necesidades de información y tener en cuenta las necesidades de procesamiento;
(2) Proceso Orientado: dar prioridad a las necesidades de Procesamiento, teniendo en cuenta las necesidades de información.
El ciclo de vida de la base de datos: fase de análisis de requisitos, fase de diseño conceptual, fase de diseño lógico, fase de diseño físico, fase de codificación, fase de prueba, fase de operación y fase de modificación posterior.
Los métodos comúnmente utilizados para el análisis de requisitos incluyen el análisis estructural y los métodos orientados a objetos. Los métodos de análisis estructural (SA) analizan sistemas mediante descomposición de arriba hacia abajo y capa por capa. Utilice diagramas de flujo de datos para expresar la relación entre datos y procesamiento. Para el diseño de bases de datos, el diccionario de datos es el resultado principal de la recopilación y el análisis de datos detallados.
El diccionario de datos es una colección de varias descripciones de datos, que incluyen cinco partes: elementos de datos, estructuras de datos, flujos de datos (elementos de datos o estructuras de datos), almacenamiento y procesamiento de datos.
El propósito del diseño conceptual de una base de datos es analizar las relaciones semánticas inherentes a los datos. Hay dos formas de diseñar.
(1) Método de diseño de patrones centralizado (aplicable a unidades o departamentos pequeños o poco complejos);
(2) Método de diseño de integración de vistas.
Método de diseño: modelo E-R e integración de vistas.
El diseño de vista suele tener tres órdenes de diseño: de arriba hacia abajo, de abajo hacia arriba y de adentro hacia afuera.
Varios tipos de conflictos en la integración de vistas: conflictos de nombres, conflictos de conceptos, conflictos de dominio y conflictos de restricciones.
Diseño de vista relacional: El diseño de vista relacional también se denomina diseño de esquema externo.
Las funciones principales de la vista relacional:
(1) Proporcionar independencia lógica de los datos;
(2) Capaz de satisfacer las diferentes necesidades de datos de los usuarios;
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(3) Tiene ciertas funciones de seguridad de datos.
El objetivo principal del diseño físico de la base de datos es ajustar la estructura física interna de los datos y seleccionar una ruta de acceso razonable, aumentando así la velocidad de acceso a la base de datos y utilizando eficazmente el espacio de almacenamiento. En términos generales, el contenido que se deja a los usuarios para participar en el diseño físico en RDBMS es el diseño de índices, el diseño de clústeres integrados y el diseño de particiones.
Contenido de la gestión de la base de datos:
(1) Establecimiento de la base de datos
②Ajuste de la base de datos;
③Reorganización de la base de datos
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④Control de integridad y seguridad de la base de datos;
(5) Recuperación de fallas de la base de datos;
6.