数据库的三级模式结构是数据库系统设计的基础，由美国ANSI/SPARC于1975年提出，用于实现数据的逻辑独立性和物理独立性。这三种模式分别是：

1. 外模式（External Schema / User Schema）

  • 定义：也称为用户模式、子模式（Subschema）或用户视图
  • 特点：
    • 是数据库系统中与用户交互的最高层次的模式
    • 描述了用户如何看待数据库中的数据
    • 每个用户可以有自己的外模式，满足不同用户的需求和访问权限
    • 定义了用户能够看到和操作的数据的逻辑结构、表、视图、索引等
    • 是数据库的最高层次的逻辑数据描述
    • 一个数据库可以有多个外模式
  • 作用：提供用户友好的界面，使用户可以方便地访问和操作数据；是保证数据库安全性的重要措施

2. 概念模式（Conceptual Schema / Logical Schema）

  • 定义：也称为模式、逻辑模式或全局模式
  • 特点：
    • 是数据库系统中的中间层次模式
    • 描述了整个数据库的逻辑结构和关系，以及数据之间的联系和约束
    • 定义了实体、属性、关系和约束等概念
    • 是对外模式和内模式的抽象
    • 是数据库管理员（DBA）定义的
    • 一个数据库只能有一个概念模式
    • 独立于具体的物理存储方式和硬件环境
  • 作用：提供数据库的全局逻辑视图，是数据库设计的核心，连接外模式和内模式

3. 内模式（Internal Schema / Storage Schema）

  • 定义：也称为存储模式、物理模式或内部模式
  • 特点：
    • 是数据库系统中最底层的模式
    • 描述了数据在物理存储介质上的存储方式和组织结构
    • 定义了数据在磁盘上的存储格式、索引组织方式、文件组织方式等
    • 与数据库管理系统紧密相关
    • 一个数据库只能有一个内模式
  • 作用：描述数据的物理存储结构，为数据库管理系统提供数据的物理存储和访问方式

三种模式的关系

  • 层次关系：外模式 → 概念模式 → 内模式
  • 映射关系：
    • 外模式通过概念模式与内模式进行映射
    • 概念模式作为中间层，将外模式与内模式进行解耦
  • 数据独立性：
    • 逻辑独立性：可以改变概念模式而不影响外模式
    • 物理独立性：可以改变内模式而不影响概念模式

通过三级模式结构，数据库系统实现了数据的抽象和隔离，使用户无需了解数据库的具体实现细节，只需关注自己所需的数据和操作，同时提高了数据库的灵活性、可维护性和安全性。