二、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu)由外模式、模式和內(nèi)模式組成。外模式(external schema)，或子模式(subschema)或用戶模式(user schema)，是指數(shù)據(jù)庫用戶所看到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是用戶看到的數(shù)據(jù)視圖。模式(schema)或邏輯模式(logic schema)，是數(shù)據(jù)庫中對全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描述，是所有用戶所見到的數(shù)據(jù)視圖的總和。外模式是模式的一部分。內(nèi)模式(internal schema)，或存儲模式(storage schema)，或物理模式(physical schema)，是指數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)的存儲介質(zhì)上的表示，即對數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存取方式的描述。模式描述的是數(shù)據(jù)的全局的邏輯結(jié)構(gòu)，決定了DBmS的功能。外模式涉及的僅是局部的邏輯結(jié)構(gòu)，是模式的子集，是對模式的調(diào)用。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式是對數(shù)據(jù)進行三個層次抽象的工具。通過三級模式，把對數(shù)據(jù)的具體組織留給DBmS來完成，使得用戶能在高層次上處理數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)這三個層次這間的聯(lián)系，DBmS在溝通三級模式中提供了兩個映象:外模式-模式映象模式-內(nèi)模式映象

　　(1)模式 模式規(guī)定了數(shù)據(jù)庫中全部數(shù)據(jù)的一個邏輯表示或描述形式。模式既不同于內(nèi)模式，也不同于外模式。它比內(nèi)模式抽象，不涉及數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲介質(zhì)。它與具體的應(yīng)用程序或高級語言無關(guān)。

　　(2)外模式 外模式是個別用戶的數(shù)據(jù)視圖，即與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。

　　(3)內(nèi)模式 內(nèi)模式是全部數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部表示或底層描述，是用來定義數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存取方式的。

　　(4)二級映象 對于同一個模式，可以有任意多個外模式。外模式-模式的映象定義了某個外模式和模式之間的對應(yīng)關(guān)系。這些映象的定義通常包含在各自的外模式中。當模式改變時，外模式-模式的映象要做相應(yīng)的改變，以保證外模式的不變性。這是數(shù)據(jù)庫管理員(DBA)的責(zé)任。模式-內(nèi)模式的映象定義了數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。例如，字段的內(nèi)部表示等。當數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變時，模式-內(nèi)模式的映象也須做相應(yīng)的修改，以使得模式保持不變性。這仍是DBA的責(zé)任。正是由于上述二級映象的功能及其自動實現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有較高的邏輯獨立性和物理獨立性，從而大大地方便了用戶的使用。

　　(5)概念模式與模式ANSI研究組于1975年2月提出一個臨時報告。1978年提出一個最終報告，稱之為ANˉSI/SPARc報告，簡稱為SPARc報告。SPARc報告中指出，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)具有三級模式的結(jié)構(gòu)，即概念模式、外模式和內(nèi)模式。其中外模式和內(nèi)模多與上面所講的大致相當。但SPARc報告中的概念模式是指一個組織或部門所對應(yīng)的現(xiàn)實世界的真實模型，即概念模型。概念模式僅描述實體及其屬性和聯(lián)系，不涉及機器世界的概念。概念模型是信息世界范疇內(nèi)的信息的結(jié)構(gòu)，而模式是機器世界范疇內(nèi)的概念模型的邏輯表示。概念模型獨立于具體的計算機系統(tǒng)，甚至是和計算機無關(guān)的，是一個組織或部門的模型。常用的描述概念模式的方法是E-R方法。模式是依賴于具體的計算機及其DBmS的。模式通過三種具體模型:層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型來加以實現(xiàn)。概念模式必須轉(zhuǎn)換成具體的數(shù)據(jù)模型，然后才能在相應(yīng)的DBmS上實現(xiàn)。概念模型和模式都是描述信息或數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)的，然而它們是在不同的抽象層次上加以描述的。概念模型離機器更遠，形式化程度低。從遠離機器的觀點看，概念模型更抽象些，但更接近現(xiàn)實世界。而模式描述使用的是形式化的語言-模式DDL，而概念模型描述使用的是E-R圖和一些自然語言。