外模式与数据库关系模型

一、数据库模式（Schema）是数据库中所有数据的逻辑结构和特征描述，是所有用户公共数据视图的综合体，反映了数据库系统的中间层结构。每个数据库只有一个模式，与具体的物理存储细节和应用程序无关。

当模式发生变化时，通过外模式/模式定义语句可以调整外模式/模式映射定义，从而保持外模式的稳定性。这种方式确保了数据与程序逻辑的独立性，是数据库设计中的重要策略。

外模式是用户与数据库系统交互的窗口，它建立在数据库模式之上，为不同用户或应用提供了定制化的数据视图。 外模式的特点： 位于模式与应用之间: 作为用户与数据库模式的桥梁，外模式屏蔽了底层数据结构的复杂性，使用户能够更专注于数据本身。 一对多关系: 一个数据库模式可以对应多个外模式，以满足不同用户或应用的特定需求。 数据子集: 外模式通常是模式的子集，只包含用户或应用所需的数据。 视图定制化: 同一数据在不同的外模式中可以拥有不同的结构、类型、长度甚至保密级别，从而实现数据访问的个性化定制。 外模式与应用的关系: 一个外模式可以服务于多个应用系统，但每个应用系统只能使用一个外模式。这种一对多的关系确保了数据访问的安全性，并简化了应用程序的开发。 通过使用外模式，数据库系统能够更好地满足用户多样化的数据访问需求，提高数据安全性，并降低应用程序的开发和维护成本。

外模式与模式映像概述 外模式 描述的是数据的局部逻辑结构，而 模式 则是数据的全局逻辑结构。在数据库中，同一个模式可以包含多个外模式，每个外模式都有其对应的外模式/模式映像。这种映像的作用在于建立数据局部逻辑结构与全局逻辑结构之间的映射关系。 外模式/模式映像的关键作用 当用户定义了一个外模式时，相应的外模式/模式映像也会随之定义。该映像的描述通常包含在各自的外模式定义中。比如，在现有记录类型间增加了新关系，或在某些记录类型中加入了新的数据项，数据库的总体逻辑结构发生变化，外模式/模式映像会随之调整，确保数据的局部逻辑结构保持不变。 保持数据与程序间的逻辑独立性 由于应用程序是基于数据的局部逻辑结构编写的，因此在局部结构不变的情况下，应用程序无需更改，从而实现了数据与程序之间的逻辑独立性。

内模式（续）：例如学生记录，如果按堆存储，则插入一条新记录总是放在学生记录存储的最后，如右图所示。这样的存储方式可能导致记录查找效率较低，因为每次插入都需要在现有记录的末尾进行操作，影响数据的检索速度。 在关系数据库中，内模式通常指的是数据库的物理存储结构，它直接影响数据的访问性能。堆存储虽然简单，但并不高效，尤其是在需要频繁检索或更新数据的情况下。因此，许多现代数据库采用其他更高效的存储结构，如B+树或哈希表，来优化数据存储和访问的效率。

外模式/模式映象：对于每一个外模式，都存在一个外模式/模式映象。当模式改变时，由DBA对各个外模式/模式的映像作相应改变，可以使外模式保持不变，保证数据库的逻辑独立性。 模式/内模式映象是唯一的。当数据库的存储结构改变时，由DBA对模式/内模式映像作相应的改变，可以使模式不变，从而应用程序不用更改，保证了数据与程序的物理独立性。 1.4.3 数据库的二级映象功能与数据独立性。

一、数据库系统中的外模式／模式映射概述：外模式描述数据的局部逻辑结构，每个模式可对应多个外模式。数据库系统通过外模式／模式映射定义了它们之间的对应关系，映射通常包含在各自外模式的描述中。

关系模式（Relation Schema）是描述关系的结构。 元组集合的属性来自的域，属性与域之间的映象关系。 元组语义以及完整性约束条件。 属性间的数据依赖关系的集合。

外模式（续）外模式在数据库中的角色是介于模式与应用之间的关键连接，每个数据库可以根据不同用户的需求定义多个外模式。外模式通常是模式的子集，反映了用户对数据的不同视角和处理方式。在外模式中，可以根据应用需求调整数据的结构、类型、长度以及保密级别，以保证数据的安全性和有效性。