论述数据库系统的三级模式结构，并说明这种结构的优点

数据库三级模式结构：

1.  模式：也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。一个数据库只有一个模式，数据库管理系统提供模式数据定义语言（模式DDL）来严格地定义模式。

2.  外模式：也称子模式或用户模式，一个数据库可以有多个外模式，但是一个应用程序只能使用一个外模式。它是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是保证数据库安全性的一个有力措施，因为每个用户只能看见和访问所对应的外模式中的数据，数据库中的其余数据是不可见的。数据库管理系统提供外模式数据定义语言（外模式DDL）来严格地定义模式。

3.  内模式：也称存储模式，一个数据库只有一个内模式。它是数据物理结构和存放方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。

优点：数据库系统的三级模式是数据的三个抽象级别，它把数据的具体组织留给数据库系统管理，使用户能逻辑地、抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的具体表现方式与存储方式。

为了能够在系统内部实现这三个抽象层次的联系和转换，数据库管理系统在这三级模式之间提供了两层映像：外模式/模式映像和模式/内模式映像，这两层映像保证了数据库系统中的数据能够具有较高的逻辑独立性和物理独立性。一个模式可以有任意多个外模式，对于每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映像，它定义了该外模式与模式之间的对应关系。数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映像是唯一的，他定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系。

而数据与程序之间的独立性使得数据的定义和描述可以从应用程序中分离出去。另外，由于数据的存取由数据库管理系统管理，从而简化了应用程序的编制，大大减少了应用程序的维护和修改。

数据逻辑独立性：当模式改变时（增加新的关系、新属性、改变属性的数据类型等），由数据库管理员对各个外模式/模式映像作出相应改变，可以使外模式保持不变，应用程序是依据数据的外模式编写的，从而应用程序不必修改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

数据物理独立性：当数据的存储结构改变时，由数据库管理员对模式/内模式映像作出相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。保证了数据与程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。