数据库系统ER模型和关系代数

数据库模式是数据库设计的基础，包括三级模式和二级映像。
三级模式包括外部模式、内部模式以及与视图、数据库表和物理文件对应的内部模式。
两层镜像保证了数据库的逻辑独立性和物理独立性。
逻辑独立性是指当逻辑结构发生变化时，用户程序对外部模式的调用不需要修改；物理独立性是指当数据库的内部模式发生变化时，数据的逻辑结构保持不变。
E-R模型是用于描述现实世界数据结构的实体关系模型。
实体由矩形表示，是现实世界中可区分的事件或对象。
弱实体由两侧矩形表示，通过圆圈连接到依赖实体，并表示为给定实体的专门对象。
关系用菱形表示，分为三种类型：1 -1 、1 对多和多对多。
属性用省略号表示，是实体的特征，反映在表中的属性列名称中。
E-R图可以转换为关系模板，实体类型可以转换为关系模板，联系人可以转换为关系模板，1 对1 联系人可以合并为任意一端的实体关系模板，1 -n联系人可以合并为n端实体关系模板，m对n联系人必须转换为单独的关系模板。
关系代数是数据库查询语言的基础，包括并、交、差、笛卡尔积、投影、选择和自然连接等运算。
并集运算的结果是元组的和以去除重复行，交集运算的结果是重复行，差运算的结果是去除重复行。
笛卡尔积结果的列数是两个属性的列数之和，行数是两个属性的元素数的乘积。
投影操作是属性列的选择列表，选择操作是元组行的选择列表。
自然连接结果的列数为两列的属性列总数减去重复列，行数为两个同名同值的属性列的结果集。
笛卡尔积、选择和投影的组合表示可以等效于自然连接。

数据库体系结构分为三级：外部级、概念级和什么？

数据库结构分为三个层次：外部层次、概念层次和内部层次。
1 . 外部级别 外部级别是单个用户可以看到的最接近用户的数据的属性。
对一个用户所使用的数据显示的描述称为“大纲”。
2 . 概念层 概念层涉及到为所有用户定义数据，即全局数据展示。
全面的数据显示描述称为“概念图”。
3 . 内部平面 内部平面最接近物理存储设备，包括物理数据存储结构。
对实物展示的描述称为“室内平面图”。
扩展信息：数据库的三级架构就是将数据库抽象为三个层次（level），让用户可以逻辑地、抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的物理表示和存储。
事实上，对于数据库系统来说，数据库是客观存在于物理层面的。
这是数据库操作的基础。
概念层面的数据库只是实际数据库的逻辑和抽象描述（即模式）。
用户级数据库是用户与数据库之间的接口。
它是概念级别上数据库的子集（外部模式）。

什么是内模式，模式，外模式

图也称为概念图或逻辑图，对应于概念层次。
它是数据库设计者从单一角度创建的集成所有用户数据的全局逻辑结构。
它是对数据库中所有数据的逻辑结构和特征的一般描述，也是所有用户对数据的共同视图（全局视图）。
外部模式也称为子模式，与用户级别相对应。
它是一个或多个用户可见的数据库数据的视图，也是与特定应用程序相关的数据的逻辑视图。
外部架构是从架构派生的子集，其中包含允许特定用户使用的架构数据部分。
内部电路也称为存储电路，对应于物理层。
它是数据库中所有数据的内部表示或低级描述。
这是数据库的最低级别逻辑描述。
它描述了数据在存储介质上的存储方式和物理结构，对应于外部存储介质上实际存储的数据库。
内部模式由内部模式描述语言来描述和定义，它是数据库存储的表示。
扩展信息 用户应用程序根据外部模式执行数据操作。
通过外部模式-模式映射，它识别并建立特定外部模式与模式之间的适当关系，并将外部模式与模式相关联。
当模式发生变化时，只要映射发生变化，外部模式保持不变，对应的应用程序也可能保持不变；另一方面，通过模式内模式的映射，确定数据的逻辑结构（模式）和存储结构（内部模式）之间的映射。
当数据存储结构发生变化时，只需改变schema内的schema映射即可保持schema不变，因此应用程序也可以保持不变。