（1）数据管理技术的发展历史
（2）数据库系统特点及其相关概念
（3）数据模型
（4）数据库系统的结构
（5）网状数据库和层次数据库

一、了解数据管理技术的发展过程，数据库新技术的发展现状，数据库系统特点及其相关概念，数据库系统的特点；数据库系统与文件系统的主要差别，现实世界，信息世界和数据世界三者之间的关系；数据模式，数据库系统的三级模式结构和模式之间的映象；带有数据库的计算机系统构成；数据库系统三级模式结构对数据独立性的意义。
（1）了解数据管理技术的发展过程，数据库新技术的发展现状，数据库系统特点及其相关概念，数据库系统的特点
（2）数据库系统与文件系统的主要差别，现实世界，信息世界和数据世界三者之间的关系
（3）数据模式，数据库系统的三级模式结构和模式之间的映象
（4）带有数据库的计算机系统构成
（5）数据库系统三级模式结构对数据独立性的意义
二、理解数据，数据库，数据库管理系统等概念；数据库管理系统的基本功能；数据独立性，共享性，完整性的含义和意义；数据库管理系统(DSMS)及其功能；面向用户的数据库系统体系结构；用户访问数据库的过程；数据库管理员(DBA)的职责；数据定义语言(DDL)的功能；数据操纵语言( DML)的功能和分类。
(1)理解数据，数据库，数据库管理系统等概念
(2)数据库管理系统的基本功能
(3)数据独立性，共享性，完整性的含义和意义
(4)数据库管理系统(DSMS)及其功能
(5)面向用户的数据库系统体系结构
(6)用户访问数据库的过程
(7)数据库管理员(DBA)的职责
(8)数据定义语言(DDL)的功能
(9)数据操纵语言( DML)的功能和分类
三、掌握实体-联系模型(E-R模型)及其相关概念；三种实体集之间的联系类型；三种数据模型(层次模型，网状模型，关系模型)的概念；关系模型的三种完整性约束；用E-R模型描述现实世界的方法。

考核知识点
（1）数据管理技术的发展历史
（2）数据库系统特点及其相关概念
（3）数据模型
（4）数据库系统的结构
（5）网状数据库和层次数据库

一、了解数据管理技术的发展过程，数据库新技术的发展现状，数据库系统特点及其相关概念，数据库系统的特点；数据库系统与文件系统的主要差别，现实世界，信息世界和数据世界三者之间的关系；数据模式，数据库系统的三级模式结构和模式之间的映象；带有数据库的计算机系统构成；数据库系统三级模式结构对数据独立性的意义。

（1）了解数据管理技术的发展过程，数据库新技术的发展现状，数据库系统特点及其相关概念，数据库系统的特点

什么是数据管理
对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 数据处理的中心问题

数据管理技术的发展过程

人工管理阶段(20世纪40年代中–50年代中)
文件系统阶段(20世纪50年代末–60年代中)
数据库系统阶段(20世纪60年代末–现在)

数据库系统的特点

数据库系统（Database System），是由数据库及其管理软件组成的系统。
是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理系统，也是一个为实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质 、处理对象和管理系统的集合体。

数据结构化
数据的共享性高，冗余度低，易扩充
数据独立性高
数据由DBMS统一管理和控制

数据管理就是对各种数据进行分类、组织、编码、查询和维护，主要经历了 3 个阶段，即人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。每一个阶段都是以减小数据冗余、增强数据独立性和方便操作数据为目的进行发展。

1. 人工管理阶段
   在计算机出现之前，人们主要利用纸张和计算工具（如算盘和计算尺）来进行数据的记录和计算，依靠大脑来管理和利用数据。

到了 20 世纪 50 年代中期， 这时计算机刚刚开始萌芽，还没有类似于磁盘等专门管理数据的存储设备，只有纸带、卡片、磁带等外存。所以计算机只能局限于科学技术方面，主要用于科学计算。

也就是说，在人工管理阶段，数据主要存储在纸带、磁带等介质上，或者直接通过手工来记录。

人工管理阶段的特点如下：
数据不能长期保存
不便于查询数据
数据不能共享，冗余度大
数据不具有独立性
2. 文件系统阶段
在 20 世纪 50 年代后期到 20 世纪 60 年代中期，计算机中的磁盘和磁鼓等直接存取设备开始普及。这时，可以将数据存储在计算机的磁盘上。这些数据都以文件的形式存储，然后通过文件系统来管理这些文件。

图 1 是 Windows 下的文件系统。

图 1 中有很多文件夹，每个文件夹里又有很多文件，这就是文件系统。文件系统通过文件的存储路径和文件名来访问文件中的数据，我们可以查看、修改、添加和删除这些文件。

相对于人工管理阶段而言，文件系统使数据管理变得简单，不用再为了一个文件而翻箱倒柜的查找。但是，这些文件中的数据没有进行结构化管理，查询起来还是不方便。

文件系统阶段的特点如下：
数据可以长期保存
数据由文件系统来管理
数据冗余大，共享性差
数据独立性差
无法应对突发事故（文件误删，磁盘故障等）
3. 数据库系统阶段
在 20 世纪 60 年代后期，随着网络技术的发展，计算机软/硬件的进步，出现了数据库技术，该阶段就是所谓的数据库系统阶段。

数据库系统阶段使用专门的数据库来管理数据，用户可以在数据库系统中建立数据库，然后在数据库中建立表，最后将数据存储在这些表中。用户可以直接通过数据库管理系统来查询表中的数据。

相对于文件系统来说，数据库系统实现了数据结构化。在文件系统中，独立文件内部的数据一般是有结构的，但文件之间不存在联系，因此整体来说是没有结构的。 数据库系统虽然也常常分成许多单独的数据文件，但是它更注意同一数据库中各数据文件之间的相互联系。

数据库系统阶段的特点如下：
数据由数据库管理系统统一管理和控制
数据共享性高，冗余度低
数据独立性强
数据粒度小
数据粒度是数据库中数据的细化程度。细化程度越高，粒度越小；细化程度越低，粒度越大。

（2）数据库系统与文件系统的主要差别，现实世界，信息世界和数据世界三者之间的关系

文件系统和数据库系统之间的区别：

（1） 文件系统用文件将数据长期保存在外存上，数据库系统用数据库统一存储数据；

（2） 文件系统中的程序和数据有一定的联系，数据库系统中的程序和数据分离；

（3） 文件系统用操作系统中的存取方法对数据进行管理，数据库系统用DBMS统一管理和控制数据；

（4） 文件系统实现以文件为单位的数据共享，数据库系统实现以记录和字段为单位的数据共享。

文件系统和数据库系统之间的联系：

（1） 均为数据组织的管理技术；

（2） 均由数据管理软件管理数据，程序与数据之间用存取方法进行转换；

（3） 数据库系统是在文件系统的基础上发展而来的。

现实世界，信息世界和数据世界三者之间的关系

从现实世界的事物到存储到计算机的数据库中的数据，要经历现实世界、信息世界和计算机世界三个不同的世界，经历两级抽象和转换完成。

1. 现实世界
   即客观存在的世界，由客观存在的事物及其各种联系组成。

人们总是选用感兴趣的最能表征一个事物的若干特征来描述该事物；
客观世界中，事物之间是相互联系的，但人们只选择那些感兴趣的联系。
2. 信息世界（概念世界）
是现实世界在人们头脑中的反映，经过人脑的分析、归纳和抽象，形成信息，人们把这些信息进行记录、整理、归类和格式化之后，就构成了信息世界。
信息世界是对客观事物及其联系的一种抽象描述，如学生、教师。
从现实世界到概念世界是通过概念模型来表达的，比如E-R模型。
概念模型：又叫信息模型，是按用户的观点对数据和信息建模，不依赖于具体的计算机系统，只是用来表述某个特定组织所关心的信息结构。
相关概念
实体：客观存在并且可以相互区别的事物。

实体可以是具体的人、事、物、也可以是抽象的事件。

属性：实体所具有的某一特征。

型——属性名。值——具体值。

实体型：具有相同属性的实体必然具有共同的特征。用实体名及其属性名集合来抽象和描述同类实体，称为实体型。

实体集：同型实体的集合称为实体集。如所有的学生，所有的课程等。

码：能唯一标识一个实体的属性或属性集称为实体的码。如学生的学号就是学生实体的码。

域：某一属性的取值范围称为该属性的域。如性别的域为男和女。

两个实体型间的联系：两个不同的实体集间的联系。包括一对一联系、一对多联系、多对多联系。

3. 计算机世界
   又叫数据世界，是对现实世界的第二层抽象，即对信息世界中信息的数据化，将信息用字符和数值等数据表示，使用计算机存储并管理概念世界中描述的实体集、实体、属性和联系的数据。
   信息世界到数据世界，使用数据模型来描述，数据库中存放数据的结构是由数据模型决定的。
   相关概念
   字段（Field）：标记实体属性的命名单位称为字段，字段名往往和属性名相同。如学生由学号、性别、姓名、年龄等字段。
   记录（Record）：一个记录描述一个实体，字段的有序集合称为记录。
   文件（File）：用来描述实体集。同一类记录的集合称为文件。
   关键字（Key）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集。如学生的学号。
   
   它们的对应关系是：
   在数据库中每个概念都有类型和值之区分，类型是概念的内涵，值是概念的外延

（3）数据模式，数据库系统的三级模式结构和模式之间的映象

数据库的三级模式结构
模式
模式是对数据库系统中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

模式介于内模式和外模式之间，并且一个数据库只有一个模式。例如，一个学生数据记录由(学号，姓名，性别，年龄，院系)等数据项组成，这些数据项也成为属性，这种数据的模型就是数据库的模式。

外模式
外模式也成为子模式或用户模式，通常是模式的子集，是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。
通过不同的外模式来满足用户的不同需求，规定了向用户展示哪部分数据。一个数据库中可以有多个外模式，一个应用程序只能对应一种外模式，但一个外模式可以被多个应用程序使用。
外模式就相当于视图，基于同一个数据库，不同的用户有不同的需求。例如学生成绩的数据库，每个学生只能看到自己的成绩，而老师只能看到自己所授课程的学生成绩，辅导员可以查看所有学生的成绩。

内模式
内模式也称存储模式，一个数据库只有一个内模式，是对数据的物理结构和存储方式的描述
比如，数据是否压缩，是否加密，存储方式是怎样的。规定了数据库以何种方式存储，在内部如何组织数据等等。

数据库的两级映像
自高而低为:

外模式/模式映像
模式/内模式映像
一句话概括:相邻层级有一个映像.

这两级映像保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性,而我们可以将每个映像理解为一个封装.

考虑到封装,数据的逻辑独立性和物理独立性可以说是显然的.

数据的逻辑独立性
修改了表结构(即概念模式)只需要修改外模式和概念模式之间的映像(改改外模式,如视图的定义),而不需要修改用户程序.

数据的物理独立性
修改了数据的物理存储方式(例如加了个密),而表结构(即概念模式)能保持不变.

（4）带有数据库的计算机系统构成

数据库系统（DBS）包含**【数据库】、【计算机硬件】、【软件】、【数据库管理员】**

（5）数据库系统三级模式结构对数据独立性的意义

上图，应用程序对应外模式，外模式对应着模式。当模式发生变化，变为新模式1和新模式2时，这时需要创建一个外模式/模式映像，让其告诉外模式，学号和姓名在新模式1中，院系在新模式2中。通过对外模式/模式映像做出相应改变，使应用程序不必改变，这样就保证了数据与程序的逻辑独立性。同理，模式/内模式映像，在内模式发生改变的情况下，通过改变模式/内模式映像，使模式不必改变，保证了数据与程序的物理独立性。

二、理解数据，数据库，数据库管理系统等概念；数据库管理系统的基本功能；数据独立性，共享性，完整性的含义和意义；数据库管理系统(DSMS)及其功能；面向用户的数据库系统体系结构；用户访问数据库的过程；数据库管理员(DBA)的职责；数据定义语言(DDL)的功能；数据操纵语言( DML)的功能和分类。

(1)理解数据，数据库，数据库管理系统等概念

(1) 数据(Data)：描述事务的符号记录称为数据。数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。数据与其语义是不可分的。解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。早期的计算机系统用于科学计算，处理的数据是正数、实数、浮点数等传统数学中的数据。
（2）数据库(DataBase,简称DB)：数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较少的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
（3）数据库系统(DataBas,简称DBS)：数据库系统是指在计算机系统中引用数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及开发工具）、应用系统、数据库管理员构成。数据库是数据库系统的一个组成部分，数据库是一个人一机系统。
（4）数据库管理系统(DataBase Management,简称DBMS)：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操作功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。

(2)数据库管理系统的基本功能

数据库管理系统(DBMS)的主要功能有以下几项：

（1）数据定义功能。DBMS提供相应数据语言来定义（DDL）数据库结构，它们是刻画数据库框架，并被保存在数据字典中。

（2）数据存取功能。DBMS提供数据操纵语言（DML），实现对数据库数据的基本存取操作：检索，插入，修改和删除。
（3）数据库运行管理功能。DBMS提供数据控制功能，即是数据的安全性、完整性和并发控制等对数据库运行进行有效地控制和管理，以确保数据正确有效。

（4）数据库的建立和维护功能。包括数据库初始数据的装入，数据库的转储、恢复、重组织，系统性能监视、分析等功能。

（5）数据库的传输。DBMS提供处理数据的传输，实现用户程序与DBMS之间的通信，通常与操作系统协调完成。

(3)数据独立性，共享性，完整性的含义和意义

【数据独立性】
【数据独立性】是指应用程序和数据结构之间相互独立, 互不影响

【数据独立性】又可以分为【物理独立性】【逻辑独立性】

【物理独立性】如果【数据库物理结构】改变时，不影响数据库的整体逻辑结构、用户的逻辑结构和应用程序
【逻辑独立性】如果在【整体逻辑结构】改变时，不影响用户的逻辑结构及应用程序
【数据共享性】
是并发的共享，即多个用户可以同时存取数据库中的数据甚至可以同时存取数据库中同一数据。
共享的好处：降低数据的冗余度，节省存储空间，避免数据间的不一致性，使系统易于扩充
【数据完整性】
数据的正确性
数据的有效性
数据的相容性

(4)数据库管理系统(DSMS)及其功能

（1）数据定义功能。DBMS提供相应数据语言来定义（DDL）数据库结构，它们是刻画数据库框架，并被保存在数据字典中。
（2）数据存取功能。DBMS提供数据操纵语言（DML），实现对数据库数据的基本存取操作：检索，插入，修改和删除。
（3）数据库运行管理功能。DBMS提供数据控制功能，即是数据的安全性、完整性和并发控制等对数据库运行进行有效地控制和管理，以确保数据正确有效。
（4）数据库的建立和维护功能。包括数据库初始数据的装入，数据库的转储、恢复、重组织，系统性能监视、分析等功能。
（5）数据库的传输。DBMS提供处理数据的传输，实现用户程序与DBMS之间的通信，通常与操作系统协调完成。

(5)面向用户的数据库系统体系结构

数据库系统的体系结构
数据库的体系结构分为三级模式和两级映像。

数据库的三级模式结构是数据的3个抽象级别，它把数据的具体组织留给DBMS去处理，用户只要抽象地处理数据，而不必担心数据在计算机中的表示和存储，这样就减轻了用户使用系统的负担。为了实现这3个抽象级别的联系和转换，DBMS在三级结构之间提供了两级映像(Mapping)：外模式/模式映像、模式/内模式映像。正是这两个映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。

三级模式
模式(Schema)也称概念模式(Conceptual Schema)，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。它是数据库系统模式结构的中间层，既不涉及数据的物理存储细节和硬件环境，也不涉及具体的应用程序及使用的应用开发工具和高级程序设计语言。模式实际上是数据库数据在概念级上的视图，一个数据库只有一个模式。定义模式时不仅要定义数据的逻辑结构，而且要定义数据项之间的联系、不同记录之间的联系，以及与数据有关的完整性、安全性等要求。完整性是指数据的正确性、有效性和相容性，安全性主要是指保密性。数据库管理系统提供模式描述语言(Schema Data Definition Language, SDDL)来定义模式。

外模式(External Schema)也称子模式(Subschema)，它是对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，即个别用户设计的数据的逻辑结构。外模式通常是模式的子集，一个数据库可以有多个外模式。外模式是保证数据库安全性的一个有效措施，每个用户只能看见或访问对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。数据库管理系统提供外模式描述语言(外模式DDL)来定义外模式。

内模式(Internal Schema)也称存储模式(Storage Schema)，一个数据库只有一个内模式。内模式是对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。内模式的设计目标是将系统的模式组织成最优的物理模式，以提高数据的存取效率，改善系统的性能指标。数据库管理系统提供内模式描述语言(内模式DDL)来定义内模式。

二级映像
外模式/模式映像：模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构，同一个模式可以有任意多个外模式。对于每个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。这些映像定义通常包含在各自外模式的描述中。

模式/内模式映像：是唯一的，它定义了数据库全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。该映像定义通常包含在模式描述中。

两级数据独立性
数据独立性(Data Independence)是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。

逻辑数据独立性。当模式改变时，由数据库管理员对各个外模式/模式影响做相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，因而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性。

物理数据独立性。当数据库的存储结构改变了，由数据库管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以保证模式保持不变，因而应用程序也不必修改，保证了数据与程序的物理独立性。

特定的应用程序是在外模式描述的数据结构上编制的，它依赖于特定的外模式，与数据库的模式和存储结构相独立。不同的应用程序可以共用同一外模式。数据库的两级映像保证了数据库外模式的稳定性，从而从底层保证了应用程序的稳定性，除非应用需求本身发生变化，否则应用程序一般不需要修改。

(6)用户访问数据库的过程

在用户访问数据的过程中，DBMS起着核心的作用，实现"数据三级结构转换"的工作

(7)数据库管理员(DBA)的职责

设计数据库的结构和内容
决定和优化数据库的存储与读取策略
定义数据的安全性和完整性
监督和控制数据库的使用和运行，及时处理问题
改进和重新构造数据库系统

(8)数据定义语言(DDL)的功能

用于改变数据库结构，包括创建、更改和删除数据库对象

用于操纵表结构的数据定义语言命令有：
CREATE TABL （创建表）
ALTER TABLE（修改表）
TRUNCATE TABLE（删除表中数据）
DROP TABLE（删除表

(9)数据操纵语言( DML)的功能和分类

数据操纵语言命令包括：
SELECT（查询）
INSERT（添加）
UPDATE（修改）
DELETE（删除）

三、掌握实体-联系模型(E-R模型)及其相关概念；三种实体集之间的联系类型；三种数据模型(层次模型，网状模型，关系模型)的概念；关系模型的三种完整性约束；用E-R模型描述现实世界的方法。

（1）掌握实体-联系模型(E-R模型)及其相关概念

**【数据模型】**的组成要素:【数据结构】、【数据操作】、【完整性约束】
【实体联系图】：【E-R图】提供了表示【实体型】、【属性】和【联系】的方法

实体型：用矩形表示，矩形框内写明实体名。

属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体型连接起来。

联系：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体型连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1∶1，1∶n或m∶n）。（联系可以具有属性）。

（2）三种实体集之间的联系类型

一对一联系
一对多联系
多对多联系

（3）三种数据模型(层次模型，网状模型，关系模型)的概念

【层次模型】：树状<层次>结构来组织数据的数据模型
层次模型：间接表示多对多联系，表示方法：将多对多联系分解成一对多联系
【网状模型】：用网络结构表示实体类型及其实体之间联系的数据模型
网状模型：允许一个以上的结点无双亲；一个结点可以有多于一个的双亲
【关系模型】：使用表格表示实体和实体之间关系的数据模型
关系模型：基本数据结构：在用户观点下，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成

(4)关系模型的三种完整性约束

【实体完整性】：实体完整性是指实体的主属性不能取空值
【参照完整性】：在关系数据库中主要是值得外键参照的完整性
【用户定义的完整性】：用户定义完整性是针对某一个具体关系的约束条件

(5)用E-R模型描述现实世界的方法

E-R 图（Entity-Relationship）：也称为实体-关系图 ，用于和项目团队的其他成员及客户沟通，讨论数据库设计是否满足客户的业务和数据处理需求，主要由一些含有特殊含义的图形符号构成

其中：

1、实体：指现实世界中具有区分其他事物的特征或属性并与其他事物有联系事物。

    实体一般是名词，对应表中的一行数据

2、属性：实体的特征

属性对应表中的列

3、联系：指两个或多个实体之间的关联关系

实体用矩形表示，一般是名词

属性用椭圆形表示，一般也是名词

联系用菱形表示，一般是动词

4、映射基数：表示通过联系与该实体关联的其他实体的个数。

对于实体集X与Y之间的关系有以下四个：一对一、一对多、多对一、多对多

一对一：X中的一个实体最多与Y中的一个实体关联，并且Y中的一个实体最多与X中的一个实体关联。
一对多：X中的一个实体可以与Y中的任意数量的实体关联，Y中的一个实体最多与X中的一个实体关联
多对一：X中的一个实体最多与Y中的一个实体关联，Y中的一个实体可以与X中任意数量的实体关联
多对多：X中的一个实体可以与Y中的任意数量的实体关联，Y中的一个实体可以与X中任意数量的实体关联
5、实体关系图

//E-R图

矩形表示实体 椭圆形表示属性 菱形表示联系集

直线用来连接属性与实体集，实体集与联系集，直线也可以是有方向的 （在末端有一个箭头），用来表示联系集的映射基数，箭头可以视为指向引用的实体。
主要就是三种方式：一对一（ 1：1）、一对多（1：N）、多对多（M:N）