数据库系统结构及三级模式原理详解

数据库系统结构是数据库管理系统中的重要组成部分，它包括三个级别的模式以及两个级别的映像。1978年，美国国家标准协会的数据库管理系统研究小组提出了将数据库结构分为3级的标准化建议。这三个级别分别是面向用户或应用程序员的用户级、面向建立和维护数据库人员的概念级以及面向系统程序员的物理级。用户级是某一用户能够看到和处理的数据，概念级是从全局角度理解和管理数据的层次，而物理级是存储在介质上的数据，包括存储路径、存储方式和索引方式等。 数据库管理系统（DBMS）管理数据的三个层次分别为外部级、概念级和内部级。外部级也称为用户级，是用户能够看到和处理的数据的层次；概念级也称为逻辑级，是从全局角度理解和管理数据的层次，包括相应的关联约束；内部级也称为物理级，是存储在介质上的数据，包括存储路径、存储方式和索引方式等。 数据库中的数据和数据的结构由模式来描述。模式是对数据库中数据的结构性描述，它包括了观察到的数据结构信息。数据的结构可以通过模式和视图来展现。视图是某一种表现形式下显示的数据库中的数据，而模式展现了数据的结构。举例来说，一个学生登记表的模式可能包括学号、姓名、性别、出生年月、入学日期和家庭住址等字段。 在数据库系统结构中，三级模式（或三级视图）包括外部模式、概念模式和内部模式。外部模式对应于外部视图，描述了某一用户能够看到和处理的数据的结构；概念模式对应于概念视图，描述了从全局角度理解和管理的数据的结构，其中包括相应的关联约束；内部模式则描述了存储在介质上的数据的结构，包括存储路径、存储方式和索引方式等。通过这种三级模式的设计，数据库系统能够实现数据之间的内在本质联系，并且能够在不同层次的用户和开发人员之间提供不同的数据抽象和访问接口，从而实现数据的有效管理和利用。 综上所述，数据库系统结构是数据库管理系统中需要设计和实现的重要组成部分，它通过三级模式和两级映像的方式，将用户级、概念级和物理级之间的关系进行了清晰的划分和描述。通过数据库系统结构的设计，不仅可以有效地管理和组织数据，还可以提供不同层次用户和开发人员的数据访问和管理接口，从而实现数据的高效利用和安全保护。