第02講 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展及基本概念

1、l同同 學(xué)學(xué) 們們 好！好！ 第二講 數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展及 其基本概念 l1張健沛,數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā),1999年4月 l2徐其鈞鄧習(xí)峰編著,數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用復(fù)習(xí)與應(yīng)試指 導(dǎo),北京,北京大學(xué)出版社，2002.1 l3史濟(jì)民湯觀全編著,visualfoxpro及其應(yīng)用系統(tǒng)開 發(fā),北京,清華大學(xué)出版社,2000.1 l4馮玉才，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ)（第二版），武漢，華 中理工大學(xué)出版社，1993 l5薩師煊王珊,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論，北京,高等教育出版 社,1997.9 l6劉云生盧正鼎盧炎生,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論第二 版，,1997.9 l數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是本世紀(jì)60年代開始興起的一門信息管理 自動(dòng)化的新興學(xué)科，是計(jì)算機(jī)科

2、學(xué)的一個(gè)重要分支。 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是一門綜合性的軟件技術(shù)，是編譯原理、 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)許多軟件知識(shí)的綜合 應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用從科 學(xué)計(jì)算、過(guò)程控制進(jìn)入數(shù)據(jù)處理，使計(jì)算機(jī)從少數(shù)科 學(xué)家手中的珍品成為人們?nèi)粘９ぷ髦刑幚頂?shù)據(jù)的得力 助手和有力工具。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，幾 乎深入到各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)部門，因此人們普遍要求掌 握數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本原理。本章首先介紹數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 的發(fā)展，有關(guān)數(shù)據(jù)的基本概念和持征，然后介紹數(shù)據(jù) 庫(kù)系統(tǒng)的主要構(gòu)成及其與信息系統(tǒng)的關(guān)系最后簡(jiǎn)要 地介紹數(shù)據(jù)庫(kù)在幾個(gè)方面發(fā)展的新概念。 l在信息社會(huì)中，信息是一種資源，其重要性可以物質(zhì) 能量相提并論。

3、對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)，各種必須的信息是其賴 以生存和發(fā)展的命根子。按信息論的觀點(diǎn)，任何社會(huì) 實(shí)踐活動(dòng)都可以抽象為人流、物流、財(cái)流、能源流和 信息流這五種流運(yùn)動(dòng)，其中起主導(dǎo)和支配作用的是信 息流，它調(diào)節(jié)和控制著其他各流的數(shù)量、方向、速度 和目標(biāo)，從而使社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)更具有目的性和規(guī)律性。 信息是維持生產(chǎn)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)必不可少 的資源，因此，信息是有價(jià)值的，信息成為構(gòu)成客觀 世界的三大要素（信息、能源和材料）之一。人們?yōu)?了獲取有價(jià)值的信息用于決策，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處 理和管理。 l信息信息 信息是現(xiàn)實(shí)世界各種事物的存在方式、 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及不同事物間的相互聯(lián)系等諸要素 的反映。信息向人們提供關(guān)于現(xiàn)實(shí)

4、世界新的事 實(shí)的知識(shí)。信息可以存儲(chǔ)、加工、傳遞和再生， 可以為人們所利用。 l信息是現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的反映。 具體地說(shuō)，信息是一種已經(jīng)被加工為特定形式的數(shù)據(jù)， 信息是以數(shù)據(jù)的形式表示的，即數(shù)據(jù)是信息的載體； 但不是所有的數(shù)據(jù)都能表示信息，信息是人們消化理 解了的數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)形式對(duì)接收者來(lái)說(shuō)是有意義的， 而且對(duì)當(dāng)前和將來(lái)的決策具有明顯的或?qū)嶋H的價(jià)值。 另一方面，信息是抽象的，不隨數(shù)據(jù)設(shè)備所決定的數(shù) 據(jù)形式而改變；而數(shù)據(jù)的表示方式卻具有可選擇性。 l信息與知識(shí)、消息意思相近。信息的本質(zhì)是事件、事 物或物質(zhì)特征的表征。由于每種事件、事物或物質(zhì)都 帶有區(qū)別于其它事件、事物或物質(zhì)的特性

5、，它們的存 在必然是通過(guò)它們的特性表現(xiàn)出來(lái)。比如，一個(gè)建筑 物是通過(guò)它的形狀、大小、色調(diào)等特性表現(xiàn)它的存在。 我們的視覺“捕捉”到這一物體的光學(xué)特性，便判斷 出這一物體是建筑物，從而得到建筑物坐落在這里的 信息。信息是客觀存在的，它不隨主觀意志而轉(zhuǎn)移， 我們不可能制造信息，改造信息，只能認(rèn)識(shí)信息。但 是信息又不同于一般的客觀存在，它只能說(shuō)是物質(zhì)的 而不能說(shuō)就是物質(zhì)，因?yàn)樗荒芟褚话阄镔|(zhì)一樣，可 以任意分解，也不能像一般物質(zhì)那樣，由這種物質(zhì)可 以直接作用于另一種物質(zhì)。信息可以傳播，傳播以后 自身并不損失與消耗，也不降低它本身的價(jià)值，相反 卻因?yàn)閭鞑ピ黾恿俗陨淼纳鐣?huì)價(jià)值。 l在諸多信息的載體中，數(shù)

6、據(jù)是信息的一個(gè)重要 載體，這個(gè)載體是通過(guò)符號(hào)的有序組合來(lái)表達(dá) 信息的。數(shù)據(jù)不等同于數(shù)字。數(shù)據(jù)可分為數(shù)值 數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)兩種。比如，一個(gè)街坊的宗地 法人代表名單完全都是中文漢字，這些漢字符 也認(rèn)為是一種數(shù)據(jù)，它表達(dá)了這個(gè)街坊的一則 信息。在實(shí)際工作中，表達(dá)信息常常用這兩種 數(shù)據(jù)的組合，比如，“北京位于北緯3950、 東經(jīng)11620”，這里數(shù)值數(shù)據(jù)和字符數(shù)據(jù)結(jié) 合在一起使用，構(gòu)成了北京地理位置的一則信 息。 l信息有如下一些重要特征： l信息傳遞需要物質(zhì)載體，信息的獲取和傳遞 要消耗能量。 l信息是可以感知的。 l信息是可以存儲(chǔ)、壓縮、加工、傳遞、共享、 擴(kuò)散、再生和增值的。 l數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 描述事物

7、的符號(hào)記錄稱為數(shù)據(jù)。描述事物的符 號(hào)可以是數(shù)字，也可以是文字、圖形、圖像、聲音、 語(yǔ)言等。數(shù)據(jù)本質(zhì)上是對(duì)信息的一種符號(hào)化表示、是 用來(lái)載荷信息的。 l數(shù)據(jù)是將現(xiàn)實(shí)世界中的各種信息記錄下的、可以識(shí)別 的符號(hào)，是信息的載體，信息的具體表現(xiàn)形式?？捎?多種不同形式的數(shù)據(jù)來(lái)表示同樣的信息，信息不隨它 的數(shù)據(jù)形式不同而改變。數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式多種多樣， 不僅有我們熟知的數(shù)字和文字，還可以有圖形、圖像、 聲音等形式。 l信息與數(shù)據(jù)的關(guān)系信息與數(shù)據(jù)的關(guān)系 信息與數(shù)據(jù)是兩個(gè)既有聯(lián)系、又 有區(qū)別的概念。數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示或稱為載體； 信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義的解釋。數(shù)據(jù)表示 了信息，而信息只有以數(shù)據(jù)形式表示

8、出來(lái)才能彼人們 理解，才能被計(jì)算機(jī)接受和處理。 l數(shù)據(jù)與信息是密切關(guān)聯(lián)的。信息是向人們（或機(jī)器）提供關(guān)于 現(xiàn)實(shí)世界有關(guān)事物的知識(shí)；數(shù)據(jù)則是載荷信息的物理符號(hào)，二 者是不可分離而又有一定區(qū)別的概念。例如，“今年大學(xué)招生 錄取錢為450分，張紅的高考成績(jī)?yōu)?00分?！边@段文字（數(shù)據(jù)） 提供了張紅可能被某一個(gè)大學(xué)錄取的信息。但是，在一些不很 嚴(yán)格的場(chǎng)合下，對(duì)它們不做嚴(yán)格的區(qū)分，當(dāng)作同義詞互換使用。 譬如，信息處理與數(shù)據(jù)處理、信息資源與數(shù)據(jù)資源、信息采集 與數(shù)據(jù)采集等。 l數(shù)據(jù)與信息之間的關(guān)系可以表示為：信息=數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)處理 l數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理是指從某些已知的數(shù)據(jù)出發(fā)、推 導(dǎo)加工出一些新的數(shù)

9、據(jù)，這些新的數(shù)據(jù)又表示了新的 信息。在具體操作中涉及到數(shù)據(jù)收集、存儲(chǔ)、加工和 傳播等一系列活動(dòng)。 數(shù)據(jù)處理也稱為信息處理。數(shù)據(jù)處理實(shí)際上就是利用計(jì)算機(jī) 對(duì)各種形式的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。它包括：數(shù)據(jù)采集、整理、編 碼和輸入，有效地把數(shù)據(jù)組織到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行一系列儲(chǔ)存、加工、計(jì)算、分類、檢索、傳輸、輸出等 操作過(guò)程。數(shù)據(jù)處理的目的是從大量原始的數(shù)據(jù)中抽取和推 導(dǎo)出對(duì)人們有價(jià)值的信息以作為行動(dòng)和決策的依據(jù)。例如， 一個(gè)企業(yè)，需要對(duì)其收集的大量的有關(guān)市場(chǎng)產(chǎn)品銷售的信息 （數(shù)據(jù)）進(jìn)行存儲(chǔ)加工。計(jì)算，生成市場(chǎng)銷售情況圖表，從 而獲得哪種型號(hào)的產(chǎn)品最受歡迎的信息，以指導(dǎo)生產(chǎn)計(jì)劃。 l數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管

10、理 數(shù)據(jù)管理是指數(shù)據(jù)的收集、整理、 組織、存儲(chǔ)、檢索、維護(hù)和傳送等各種操作， 是數(shù)據(jù)處理中的基本環(huán)節(jié)，是任何數(shù)據(jù)處理任 務(wù)必須具有的共同部分。 l在數(shù)據(jù)處理的一系列活動(dòng)中，數(shù)據(jù)收集、分類、 組織、編碼、存儲(chǔ)、檢索、傳輸和維護(hù)等操作 為基本操作，我們將這些基本操作環(huán)節(jié)稱為數(shù) 據(jù)管理，而加工、計(jì)算、輸出等操作是千變?nèi)f 化的，不同業(yè)務(wù)有不同的處理。 l數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本功能 l社會(huì)的一切組織、人類思想和行動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域 都離不開信息。在各種組織和個(gè)人的活動(dòng)中都 需要決策而決策正確與否主要依賴于信息是 否準(zhǔn)確、及時(shí)、完善和真實(shí)。數(shù)據(jù)是信息的載 體是表示信息的物理符號(hào)(可以是數(shù)字、字母 或其他形式

11、的符號(hào))、信息是數(shù)據(jù)處理過(guò)程的結(jié) 果。 l人類活動(dòng)的整個(gè)歷史，離不開對(duì)信息和數(shù)據(jù)的 收集、保存和處理。像銀行、統(tǒng)計(jì)、倉(cāng)庫(kù)等部 門的工作人員，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在和大量的數(shù)據(jù)打 交道。然而，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人類社會(huì) 積累的信息，正以“幾何級(jí)數(shù)”的速度增長(zhǎng)。 因此人們過(guò)去傳統(tǒng)的、落后的數(shù)據(jù)處理方法， 已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)適應(yīng)不了形勢(shì)發(fā)展的需要了。所以長(zhǎng) 期以來(lái)，如何妥善地保存和管理數(shù)據(jù)一直是 人們十分關(guān)注的課題。人們對(duì)數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代化 的要求日益迫切。 l電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為人類處理數(shù)據(jù)自動(dòng)化提供了可 靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。開始時(shí)，計(jì)算機(jī)只是單純?yōu)榭茖W(xué)計(jì)算 服務(wù)，所以人們又把它稱為數(shù)字計(jì)算機(jī)。隨著汁算機(jī) 硬件和軟件的發(fā)展，

12、計(jì)算機(jī)硬件成本的不斷降低和各 種新型外部設(shè)備的問世，特別是大容量磁盤存儲(chǔ)器的 生產(chǎn)和應(yīng)用，人們逐漸地認(rèn)識(shí)到，除了科學(xué)計(jì)算之外， 計(jì)算機(jī)還具有強(qiáng)大的處理數(shù)據(jù)的能力，而且計(jì)算機(jī)的 外存儲(chǔ)器還是保存數(shù)據(jù)資料的理想場(chǎng)所。于是，計(jì)算 機(jī)就不單純地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算，而是還在數(shù)據(jù)處理這 個(gè)廣闊的領(lǐng)域大顯身手。到了60年代后期,數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 出現(xiàn)了。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)研究的對(duì)象，就是高效地、巧妙 地進(jìn)行數(shù)據(jù)處地，而又開銷最小。 l目前，在整個(gè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)處理還是最龐 大、最活躍的應(yīng)用領(lǐng)域。在發(fā)達(dá)國(guó)家中，數(shù)據(jù)處理約 占8090。計(jì)算機(jī)工業(yè)歷史說(shuō)明，電子計(jì)算機(jī)是 在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域中誕生，卻在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中站穩(wěn)了 腳跟

13、，找到了真正的立足點(diǎn)，而數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處 理的核心機(jī)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的最新成果，反映了 數(shù)據(jù)處理技術(shù)的最新水平。 l一個(gè)計(jì)算機(jī)化的電子數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(electronic date processing system，簡(jiǎn)稱edp系統(tǒng))，包括了人和電子 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它執(zhí)行輸入、處理、存儲(chǔ)、輸出和控制 功能，用于完成對(duì)數(shù)據(jù)的一系列操作過(guò)程。一個(gè)計(jì)算 機(jī)化的電了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，一般由三個(gè)基本系統(tǒng)組成， 它們是電傳處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)。 如圖12所示。 l電傳處理系統(tǒng)的基本功能是，在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)和時(shí)間提供必要的 數(shù)據(jù)，即由它完成數(shù)據(jù)提供、通信(傳輸)利傳遞。 l數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)完成對(duì)數(shù)據(jù)的組

14、織、編目、定位、存儲(chǔ)、檢索和 維護(hù)等功能。 l科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的一部分，會(huì)大大地加強(qiáng)系統(tǒng) 的處理能力。它強(qiáng)調(diào)使用推理過(guò)程產(chǎn)生信息，好像紙和筆一樣， 成為人們?cè)诜治鰡栴}時(shí)的有力工具。但是有些復(fù)雜的推理問題， 電傳處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管地系統(tǒng)、科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)單靠紙和筆是不 能解決的，而要靠科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)來(lái)解決，因此它有助于提高人 們的邏輯推理和通信的功能。 由于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心是 數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中最重 要的組成都分，而數(shù)據(jù)庫(kù)管 理系統(tǒng)則是一種新的數(shù)據(jù)管 理軟件，它提供了種新的 數(shù)據(jù)管理方法。 l數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的關(guān)系可以從邏輯的和物 理的兩方面進(jìn)行描述和組織。數(shù)據(jù)

15、的邏輯描述 是指控用戶要求的數(shù)據(jù)間邏輯關(guān)系來(lái)組織和表 達(dá)數(shù)據(jù)的，而物理描述則將涉及數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī) 內(nèi)的存儲(chǔ)方式，是以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)空概念來(lái)描 述數(shù)據(jù)問的關(guān)系的，前者可稱為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié) 構(gòu)，后者則稱為數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。 l如何用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、編目、定位、存儲(chǔ)、 檢索和維護(hù)是數(shù)據(jù)管理的任務(wù)。數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)處理 的中心問題。數(shù)據(jù)管理技術(shù)與數(shù)據(jù)處理方式有密切的 關(guān)系，并且直接影響著數(shù)據(jù)處理的效率。在數(shù)據(jù)處理 的手工處理階段和機(jī)械處理階段，數(shù)據(jù)管理技術(shù)也是 手工的。但是，在計(jì)算機(jī)進(jìn)入數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域之后，原 來(lái)的那套手工管理方式就不能適應(yīng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理數(shù) 據(jù)的需要了。而且，在跨入信息社會(huì)的今天，需要管 理

16、的數(shù)據(jù)越來(lái)越多，如果仍然沿用原來(lái)那套方式，不 僅需要耗費(fèi)大量的人力，而且很難使這些數(shù)據(jù)發(fā)揮應(yīng) 有的作用。為此，許多計(jì)算機(jī)專家，特別是軟件工作 者，對(duì)數(shù)據(jù)管理技術(shù)做了大量的研究工作，使數(shù)據(jù)管 理技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)由筒單到復(fù)雜的不斷完善的發(fā)展過(guò) 程。 l數(shù)據(jù)處理的中心問題是數(shù)據(jù)管理。數(shù) 據(jù)庫(kù)技術(shù)所研究的問題就是如何科學(xué) 地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是數(shù)據(jù) 管理的最新技術(shù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是當(dāng)代 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。隨著計(jì) 算機(jī)的軟硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理 技術(shù)的發(fā)展大致經(jīng)歷了從人工管理、 文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)三個(gè)階段。 l 50年代初期，當(dāng)計(jì)算機(jī)一出現(xiàn)，人們就試圖使用計(jì)算 機(jī)來(lái)處理這些數(shù)據(jù)。在這一階段，

17、計(jì)算機(jī)除硬件外， 沒有任何軟件可供數(shù)據(jù)處理使用，因而計(jì)算機(jī)主要用 于科學(xué)計(jì)算。而對(duì)數(shù)據(jù)管理時(shí)，設(shè)計(jì)人員除考慮應(yīng)用 程序、數(shù)據(jù)的邏輯定義和組織外，還必須考慮數(shù)據(jù)在 存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)的存儲(chǔ)方式和地址，數(shù)據(jù)管理工作只能依 賴人工進(jìn)行。 圖1-2數(shù)據(jù)與程序之間的關(guān)系 應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)1 應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)2 應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)n l這個(gè)階段的數(shù)據(jù)管理有如下特點(diǎn)： l 數(shù)據(jù)不保存 由于沒有軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行管理和計(jì)算機(jī)硬件的限制，每次計(jì)算前， 先將程序和數(shù)據(jù)輸入。計(jì)算結(jié)束后，將結(jié)果輸 出，計(jì)算機(jī)不保存程序和數(shù)據(jù)。 l 數(shù)據(jù)面向程序 每個(gè)程序都有屬于自己 的一組數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)上稍有改變，就要 修改程序。程序與數(shù)據(jù)相

18、互結(jié)合成為一體，互 相依賴，獨(dú)立性差。各程序之間的數(shù)據(jù)不能共 享，因此數(shù)據(jù)就會(huì)重復(fù)存儲(chǔ)（冗余度大）。數(shù) 據(jù)與程序之間的關(guān)系如圖1-2所示。 l在50年代后期至60年代中期，計(jì)算機(jī)外存已有 了磁鼓、磁盤等存儲(chǔ)設(shè)備，軟件有了操作系統(tǒng)。 人們?cè)诓僮飨到y(tǒng)的支持下，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種專 門管理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟件，稱之為文件系統(tǒng)。 這時(shí)，計(jì)算機(jī)不僅是用于科學(xué)計(jì)算，而且還大 量用于數(shù)據(jù)處理。 圖1-3文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)與程序之間的關(guān)系 應(yīng)用程序1 數(shù)據(jù)1 應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)2 應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)n 文件系統(tǒng) l由于有了文件系統(tǒng)，這個(gè)階段的數(shù)據(jù)管理有如下特點(diǎn)： l數(shù)據(jù)與文件的形式長(zhǎng)期保存。由于計(jì)算機(jī)大量用于數(shù)據(jù)處理， 數(shù)據(jù)需要

19、長(zhǎng)期保留在外存上反復(fù)處理，即經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行查詢、 修改、插入和刪除等操作，因此，在文件系統(tǒng)中，按一定的規(guī) 則將數(shù)據(jù)組織為一個(gè)文件，存放在外存儲(chǔ)器中長(zhǎng)期保存。 l文件形式多樣化。為了便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查找，人們研究了 許多文件類型，如索引文件、鏈接文件、順序文件和倒排文件 等存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存取基本上是以記錄為單位。（注：字段 的有序集合稱為記錄，如一個(gè)學(xué)生的記錄由編號(hào)、姓名、年齡、 性別等字段組成。） l程序與數(shù)據(jù)之間有一定的獨(dú)立性。應(yīng)用程序通過(guò)文件系統(tǒng)對(duì) 數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取和加工，因此，管理數(shù)據(jù)時(shí)，不必 過(guò)多地考慮數(shù)據(jù)物理存儲(chǔ)的細(xì)節(jié)，文件系統(tǒng)充當(dāng)應(yīng)用程序和數(shù) 據(jù)之間的一種接口，這樣可使應(yīng)用

20、程序和數(shù)據(jù)都具有一定的獨(dú) 立性。這樣，程序員可以集中精力于算法，而不必過(guò)多地考慮 物理細(xì)節(jié)，并且，數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備上的改變不一定反映在程序 上，這可以大大節(jié)省維護(hù)程序的工作量。 l盡管文件系統(tǒng)有上述優(yōu)點(diǎn)，但是，這些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)文 件中只是簡(jiǎn)單地存放，文件中的數(shù)據(jù)沒有結(jié)構(gòu)，文件 之間并沒有有機(jī)的聯(lián)系，數(shù)據(jù)的存放仍依賴于應(yīng)用程 序的使用方法，基本上是一個(gè)文件對(duì)應(yīng)于一個(gè)或幾個(gè) 應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)面向應(yīng)用，獨(dú)立性較差，不同的應(yīng)用 程序很難共享同一數(shù)據(jù)文件。因此出現(xiàn)數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)， 冗余度大，一致性差（同一數(shù)據(jù)在不同文件中的值不 一樣）等問題，造成應(yīng)用程序編制繁瑣，數(shù)據(jù)的正確 性、安全性、保密等得不到保證。文件系

21、統(tǒng)中數(shù)據(jù)與 程序之間的關(guān)系如圖1-3所示。 圖1-3文件系統(tǒng)中數(shù)據(jù)與程序之間的關(guān)系 應(yīng)用程序1 數(shù)據(jù)1 應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)2 應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)n 文件系統(tǒng) l60年代末期開始，在這一時(shí)期，磁盤技術(shù)已經(jīng) 成熟，并作為主要外存而廣泛使用。計(jì)算機(jī)硬 件的價(jià)格大幅度下降，可靠性增強(qiáng)，為數(shù)據(jù)管 理技術(shù)的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。另外，計(jì)算機(jī) 用于管理，其規(guī)模更加龐大，從而使數(shù)據(jù)量急 劇增加。為了提高數(shù)據(jù)處理的效率，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn) 行集中控制，充分提供數(shù)據(jù)共享的要求日益迫 切。人們對(duì)文件系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)充，研制了一種 新的、先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理方法，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)克服了以前所有處理方式的缺點(diǎn)， 試圖提供一種完美的、更高

22、級(jí)的數(shù)據(jù)管理方式。 它的基本思想是解決多用尸數(shù)據(jù)共享的問題， 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一管理，具有較高的數(shù)據(jù) 獨(dú)立性，并為數(shù)據(jù)提供各種保護(hù)措施。這一時(shí) 期，數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件作為用戶與數(shù)據(jù)的接口， 程序和數(shù)據(jù)的關(guān)系如圖14所示。 應(yīng)用程序1 應(yīng)用程序2 應(yīng)用程序n dbms 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 圖1-4數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的關(guān)系 l與人工管理和文件系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要有以下持點(diǎn)： l數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不再針對(duì)某一應(yīng)用，而是 面向整個(gè)組織，實(shí)現(xiàn)了整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，用數(shù)據(jù)模型描述數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)。這是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。 l數(shù)據(jù)共享性高，冗余度低數(shù)據(jù)共享性高，冗余度低從整

23、體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù) 據(jù)不再是面向某個(gè)應(yīng)用而是面向整個(gè)系統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)可以被多 個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享減低了數(shù)據(jù)冗余度，節(jié) 省存儲(chǔ)空間，而且可以避免數(shù)據(jù)的不一致性。 l數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)獨(dú)立性高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)具有高度的物理獨(dú)立性和一定的邏輯獨(dú)立性。 物理獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，即當(dāng)數(shù) 據(jù)的物理存儲(chǔ)改變時(shí)，應(yīng)用程序不用改變。邏輯獨(dú)立性是指用戶曲應(yīng)用程序 與數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨(dú)立的，即當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變時(shí)，應(yīng)用程序 不用改變。 l數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)由dbms統(tǒng)一管理和控制統(tǒng)一管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(dbms：chta databasemanagementsy

24、stem)作為用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的中間層軟件，不僅提 供數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等功能，而且提供數(shù)據(jù)控 制功能，包括數(shù)據(jù)安全性控制、數(shù)據(jù)完整性控制、并發(fā)控制和數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)等 控制。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)軟件的個(gè)重要分支，是 近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科。它和計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能被稱為當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)界的 三大熱門技術(shù)。目前，雖有人對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì) 原則和方法進(jìn)行總結(jié)和探討，使之通用化、標(biāo) 難化和理論化。但總的說(shuō)來(lái)，它的概念、原則 和方法還處于從工程實(shí)踐向理論過(guò)渡的階段， 它的概念，原理和方法處在繼續(xù)變化和發(fā)展。 另外，數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及面很 廣，難以用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言準(zhǔn)確

25、地概括其全部特征。 l這三個(gè)發(fā)展階段特點(diǎn)的比較如表11所示。 l數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及面很廣，難以用簡(jiǎn) 練的語(yǔ)言準(zhǔn)確地概括其全部特征。因此，給它下一個(gè) 確切的定義是困難的，所以我們先從簡(jiǎn)單分析入手， 逐步認(rèn)識(shí)什么是數(shù)據(jù)庫(kù)。 l庫(kù)，這個(gè)名詞在日常生活中經(jīng)常接觸到。我們知道各 種各樣的庫(kù)。例如：倉(cāng)庫(kù)、書庫(kù)、金庫(kù)、血庫(kù)等。稍 微留心一下，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些庫(kù)都具有這樣幾個(gè) 特點(diǎn)： l(1)可以存放現(xiàn)實(shí)世界中一定的東西； l(2)這些東西是有條理有組織地存放在庫(kù)中的； l(3)庫(kù)中這些東西由專人來(lái)進(jìn)行管理。 l例如，書庫(kù)中的書就是有次序地?cái)[在書架上的，并由 圖書管理員對(duì)它們進(jìn)行管理。顯然，庫(kù)中

26、的東西如果 不是按照一定的次序存放，并由專人管理，那么就不 能有效地利用庫(kù)中的空間，也不可能方便地找出所需 要的東西。 l顧名思義，數(shù)據(jù)庫(kù)就是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的“倉(cāng)庫(kù)”。但它和 我們前面講的庫(kù)是有所不同的。首先，數(shù)據(jù)不是存放 在容器或空間中，而是存放在計(jì)算機(jī)的外存儲(chǔ)器上(如 磁盤)，并且是有組織地存放的。數(shù)據(jù)的管理和利用是 通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)管理軟件數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)完 成的。因此，我們講的數(shù)據(jù)庫(kù)，不單是指存有數(shù)據(jù)的 計(jì)算機(jī)外存，而是指存放在外存上的數(shù)據(jù)集合以及管 理它們的計(jì)算機(jī)軟件的總和，通常稱為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 l目前，對(duì)于什么是數(shù)據(jù)庫(kù)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的、 公認(rèn)的定義。比較流行的有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的文獻(xiàn)中 常見的數(shù)

27、據(jù)庫(kù)定義合如下三種： ldbtg的定義數(shù)據(jù)庫(kù)是由個(gè)特定的模式控制 的所有記錄、系和域組成的。如果有多個(gè)數(shù)據(jù) 庫(kù)，則每一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)必須有自己的模式。并假 定不同數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是彼此無(wú)關(guān)的。 l它從三個(gè)方面描述數(shù)據(jù)庫(kù)：存儲(chǔ)在磁鼓、磁 盤或其他外存介質(zhì)上的數(shù)據(jù)集合這是指數(shù) 據(jù)庫(kù)自身；存在以這種數(shù)據(jù)為背景而運(yùn)行的 若干個(gè)應(yīng)用程序，可進(jìn)行檢索、修改、插入和 刪除等操作，另外可能有一些聯(lián)機(jī)用戶，利用 遠(yuǎn)程終端與數(shù)據(jù)庫(kù)相互作用；數(shù)據(jù)庫(kù)是集成 的，即包括許多用戶的數(shù)據(jù)；每個(gè)用戶只享用 其中的一小部分，且不同用戶使用的部分以多 種方式重疊，也就是單獨(dú)的數(shù)據(jù)片能夠被許多 不同用戶所共享。 l數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)在一起的相關(guān)數(shù)

28、據(jù)的集合，這些 數(shù)據(jù)去掉了有害的或不必要的冗余，為多種應(yīng) 用服務(wù)，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)獨(dú)立于使用它的程序；對(duì) 數(shù)據(jù)庫(kù)插入新數(shù)據(jù)，修改和檢索原有數(shù)據(jù)均能 按一種公用的和可控制方式進(jìn)行；數(shù)據(jù)被結(jié)構(gòu) 化，為今后的應(yīng)用研究提供基礎(chǔ)。當(dāng)某個(gè)系統(tǒng) 中存在結(jié)構(gòu)上完全分開的若干數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，則說(shuō) 該系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)報(bào)庫(kù)集合。 l綜合上述三種定義，通常一個(gè)數(shù)據(jù)序系統(tǒng)包含下列內(nèi)容： l(1)有一個(gè)結(jié)構(gòu)化的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。在這個(gè)數(shù)據(jù)集合中沒有有 害的或不必要?jiǎng)t冗余，能夠?yàn)槎喾N應(yīng)用服務(wù)，它獨(dú)立于應(yīng)用程 序而存在。這種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合就是數(shù)據(jù)庫(kù)本身，是數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)的核心和管理對(duì)象。 l(2)有一個(gè)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)管理和維護(hù)的軟件系統(tǒng)，稱為數(shù)

29、據(jù)庫(kù)管理 系統(tǒng)(databasemanagementsystemdbms)。它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中 數(shù)據(jù)的各種操作，提供一種公用的方法。它接受并完成用戶程 序或終端命令提出的訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的各種請(qǐng)求，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的維 護(hù)，保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不受破壞。 l(3)有個(gè)(或一組)負(fù)責(zé)整個(gè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的建立、維護(hù)和協(xié)調(diào)工作 的專門人員，這就是數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(databaseadministrator- dba)。他們負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的全面管理與監(jiān)督，并對(duì)運(yùn)行狀 況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不斷改進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。 l數(shù)據(jù)庫(kù)（db）是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織 的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫(kù)是按某種數(shù)據(jù) 模型進(jìn)行組織的、存放在外存儲(chǔ)器上，且可

30、被 多個(gè)用戶同時(shí)使用。因此，它具有較小的冗余 度，較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性。數(shù)據(jù)庫(kù)本 身不是獨(dú)立存在的，它是組成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的一 部分，在實(shí)際應(yīng)用中，人們面對(duì)的是數(shù)據(jù)庫(kù)系 統(tǒng)（dbs）。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是指具有管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)功 能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱dbs（databasesystem），它包 括和數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)的整個(gè)系統(tǒng)：硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù) 庫(kù)集合、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及相關(guān)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù) 管理員和用戶等等。當(dāng)然，人們也常把除人以 外與數(shù)據(jù)庫(kù)有關(guān)的硬件和軟件系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)。 l一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該是： l （1）允許用戶用一種叫做“數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言”的專 用語(yǔ)言來(lái)建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)。 l （2）允許

31、用戶用一種叫做“數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言”或者 “查詢語(yǔ)言”的專用語(yǔ)言來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查 詢和更新。 l （3）支持存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，保證對(duì)數(shù)據(jù)的正確及 安全使用。 l （4）控制多用戶的并發(fā)訪問，保證并發(fā)訪問不相 互影響，不損壞數(shù)據(jù)。 l 由于數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因此人們就 按數(shù)據(jù)模型來(lái)命名數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如數(shù)據(jù)模型為層次模 型、網(wǎng)狀模型或關(guān)系模型，則相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就稱 為層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系 統(tǒng)。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為軟件的一個(gè)分支，與其他基礎(chǔ) 軟件和系統(tǒng)軟件有密切的關(guān)系。它幾乎涉及及 到軟件的所有知識(shí)，是許多重要軟件技術(shù)的綜 合應(yīng)用。例如，大家以前學(xué)過(guò)的或以后要學(xué)的 數(shù)

32、據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯技術(shù)、程序設(shè)計(jì)等 知識(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)都將用到。所以數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一 門綜合性的軟件技術(shù)，是一門很有意義很有趣 味的學(xué)科。要更好的研究掌握它，必須了解軟 件的各個(gè)方面，以便更加理解和認(rèn)識(shí)到這些知 識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，并在一種觀念上將它們統(tǒng)一起 來(lái)。 l圖15表示了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的用戶、數(shù)據(jù)庫(kù)管理 系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的相互關(guān)系。 圖1-5數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) l另外，還應(yīng)該指出，數(shù)據(jù)庫(kù)保存的是屬于企業(yè)和事業(yè) 部門，團(tuán)體和個(gè)人的有關(guān)數(shù)據(jù)。例如，銀行帳目數(shù)據(jù)、 學(xué)校的教學(xué)管理數(shù)據(jù)、政府部門的管理、統(tǒng)計(jì)和計(jì)劃 數(shù)據(jù)等。特別應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)保存這些數(shù) 據(jù)的目的，不僅僅是為了擴(kuò)展人們的記憶，而

33、主要是 幫助人們?nèi)タ刂婆c之相關(guān)的事物。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)往往 不是孤立存在的，通常是一個(gè)更大的信息系統(tǒng)的部 分，兩者的關(guān)系如圖16所示。 圖1-6信息控制系統(tǒng) 該圖表示，人們從觀測(cè)客觀事 物產(chǎn)得到大量信息，對(duì)這些信 息進(jìn)行記錄、整理和歸類圖 (總稱規(guī)范)，然后將規(guī)范信息 數(shù)據(jù)化，送入數(shù)據(jù)庫(kù)中保存起 來(lái)，其中一部分信息可能直接 送入控制決策機(jī)構(gòu)。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是引進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由5部 分組成：硬件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)集合、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及 相關(guān)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和用戶。 l硬件系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，需要有足夠大的 內(nèi)存、足夠大容量的磁盤等聯(lián)機(jī)直接存取設(shè)備等。數(shù) 據(jù)庫(kù)集合是若干個(gè)設(shè)計(jì)合理、滿

34、足應(yīng)用需要的數(shù)據(jù)庫(kù)。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)是為數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、使用和維護(hù)而配 置的軟件，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心組成部分；相關(guān)軟件 是支持軟件，如操作系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員是全面負(fù) 責(zé)建立、維護(hù)和管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的人員。用戶是最終 系統(tǒng)的使用和操作人員。 l硬件硬件包括cpu、內(nèi)存和外部設(shè)備等。要求足夠大 的內(nèi)存，用以存放操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的核心 模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)等；要求足夠大的外存，用以存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)，日志文件等。 l 在數(shù)值計(jì)算中，主機(jī)的運(yùn)算速度決定程序的運(yùn)行 時(shí)間。但在數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)中，io所占時(shí)間決定了程序 的運(yùn)行時(shí)間，因此cpu的速度就不是數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行速度的 決定因素。 l數(shù)據(jù)庫(kù)要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在磁盤

35、容量已達(dá)每軸5 000兆字節(jié)，隨著光盤的使用，大容量數(shù)據(jù)庫(kù)的物質(zhì)條 件越來(lái)越優(yōu)越。數(shù)據(jù)庫(kù)還需要足夠的磁帶作備份。此 外還要求系統(tǒng)有較高的通道能力，以提高數(shù)據(jù)的傳輸 速度。 有足夠大的內(nèi)存以存放操作系統(tǒng)、有足夠大的內(nèi)存以存放操作系統(tǒng)、dbms 的核心模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和應(yīng)用程序；的核心模塊、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和應(yīng)用程序； 有足夠大的直接存取設(shè)備存放數(shù)據(jù)有足夠大的直接存取設(shè)備存放數(shù)據(jù)(如磁如磁 盤盤)，有足夠的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份；，有足夠的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份； 要求計(jì)算機(jī)有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力，以要求計(jì)算機(jī)有較高的數(shù)據(jù)傳輸能力，以 提高數(shù)據(jù)傳送率。提高數(shù)據(jù)傳送率。 由于一般數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所存 放和處理的數(shù)

36、據(jù)量很大，加 之dbms豐富的功能軟件， 使得自身所占用的存儲(chǔ)空間 很大，因此整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 對(duì)硬件資源提出了較高的要 求，這些要求是： l軟件軟件包括操作系統(tǒng)(os：operatingsystem)，數(shù)據(jù) 庫(kù)管理系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)工具等。dbms是專門用于數(shù) 據(jù)管理的軟件系統(tǒng)，在os支持下工作。 l應(yīng)用程序應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)的特定用戶根據(jù)自己的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)， 利用應(yīng)用開發(fā)工具而開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，供最終用戶直 接操作。 l 這一部分主要包括操作系統(tǒng)、各種宿主語(yǔ)言、實(shí) 用程序以及dbms等。dbms是管理數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件系統(tǒng)， 它是在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，而且 dbms是在操作系統(tǒng)支持下工作。為

37、了開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)， 還要有各種宿主語(yǔ)言，這些語(yǔ)言應(yīng)與數(shù)據(jù)庫(kù)有良好的 接口。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的軟件主要包括： l（1）dbms是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心軟件，它實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、 使用和維護(hù)。 l（2）支持dbms運(yùn)行的操作系統(tǒng)。通常，dbms運(yùn)行時(shí)都是 基于某一操作系統(tǒng)，并通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存取。 l（3）一般來(lái)講，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力較弱，所以 需要提供與數(shù)據(jù)庫(kù)接口的高級(jí)語(yǔ)言及其編譯系統(tǒng)，以便于開發(fā) 應(yīng)用程序。這種高級(jí)語(yǔ)言稱為“數(shù)據(jù)庫(kù)的主語(yǔ)言”。 l（4）以dbms為核心的應(yīng)用開發(fā)工具。應(yīng)用開發(fā)工具是系統(tǒng) 為應(yīng)用開發(fā)人員和最終用戶提供的高效率、多功能的應(yīng)用生成 器、第四代語(yǔ)言等各種軟件工

38、具，如報(bào)表生成系統(tǒng)、表格軟件、 圖形系統(tǒng)籌。它們?yōu)閿?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用提供了有力的支 持。當(dāng)前開發(fā)工回四記成為數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的有機(jī)組成部分。 l（5）為特定應(yīng)用開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)軟件為數(shù)據(jù) 的定義、存儲(chǔ)、查詢和修改提供支持，而數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟件是對(duì) 數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和加工的軟件，它面向特定應(yīng)用，如 基于數(shù)據(jù)庫(kù)的各種管理軟件、管理信息系統(tǒng)（mis）、決策支 持系統(tǒng)（dss）和辦公自動(dòng)化（oa）等都屬于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用軟 件。 l數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)(db：database)是一個(gè)長(zhǎng)期存儲(chǔ)在 計(jì)算機(jī)內(nèi)的結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，供系統(tǒng)中的用戶共享。 l數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心和管理對(duì)象，庫(kù)中的數(shù)據(jù) 是集

39、成的、共享的、最小冗余的，能為多種應(yīng)用服務(wù)。 其中“集成”是指某特定應(yīng)用環(huán)境中的各種應(yīng)用的數(shù) 據(jù)及其數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系（聯(lián)系也是一種數(shù)據(jù)）全部集 中地按照一定的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行存儲(chǔ)。“共享”是指數(shù) 據(jù)庫(kù)中的一塊塊數(shù)據(jù)可為多個(gè)不同的用戶，使用多種 不同的語(yǔ)言，為了不同的目的而同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)，甚 至同時(shí)存取同一塊數(shù)據(jù)。 l數(shù)據(jù)庫(kù)是與一個(gè)特定組織的與各項(xiàng)應(yīng)用相關(guān)的 全部數(shù)據(jù)的匯集。通常由兩大部分組成：一部 分是有關(guān)應(yīng)用所需要的工作數(shù)據(jù)的集合，稱作 物理數(shù)據(jù)庫(kù)，它是數(shù)據(jù)庫(kù)的主體；另一部分是 關(guān)于各級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，稱作描述數(shù)據(jù)庫(kù)， 通常由一個(gè)數(shù)據(jù)字典系統(tǒng)管理。 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有四個(gè)主要成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)有四個(gè)主要成 分

40、 ：分 ： 數(shù) 據(jù) 、 聯(lián) 系數(shù) 據(jù) 、 聯(lián) 系 （relationship）、）、約束約束 （constraint）和模式和模式 （schema）（見圖見圖1.5）。）。 數(shù)據(jù)是所存儲(chǔ)的邏輯實(shí)體數(shù)據(jù)是所存儲(chǔ)的邏輯實(shí)體 在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制表示；在計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制表示； 聯(lián)系表示數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的某聯(lián)系表示數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的某 種對(duì)應(yīng)；約束是定義正確種對(duì)應(yīng)；約束是定義正確 數(shù)據(jù)狀態(tài)的斷言；一種模數(shù)據(jù)狀態(tài)的斷言；一種模 式描述數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的組式描述數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的組 織和聯(lián)系?？椇吐?lián)系。 l最初的數(shù)據(jù)庫(kù)的概念只是指一個(gè)數(shù)據(jù)文件或一個(gè)數(shù)據(jù) 表格，對(duì)這個(gè)文件或表格的容量、數(shù)據(jù)格式限制很多， 修改、編輯也較困難，后來(lái)

41、系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)允許的數(shù)據(jù) 容量巨增，管理能力大幅度增強(qiáng)，逐漸產(chǎn)生了二次開 發(fā)語(yǔ)言，允許用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行二次開發(fā)，用批處理 而后又發(fā)展為以程序的形式對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多種方式的 管理，包括多種文件的溝通。再后來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)概念不再 是指一個(gè)數(shù)據(jù)文件，或一個(gè)數(shù)據(jù)二維表格，而且指一 個(gè)門類的數(shù)據(jù)文件的集合，這個(gè)集合逐漸發(fā)展為可以 跨越硬件，形成分布式的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系 統(tǒng)在指令的驅(qū)動(dòng)下可以對(duì)數(shù)據(jù)文件集合進(jìn)行一致性的 數(shù)據(jù)變更維護(hù)，即對(duì)有相互關(guān)聯(lián)關(guān)系的多個(gè)數(shù)據(jù)文件 表格進(jìn)行自動(dòng)一次性聯(lián)帶變更，這樣使諸如在會(huì)計(jì)賬 目管理、倉(cāng)庫(kù)物品臺(tái)賬管理、檔案管理等經(jīng)常遇到的 復(fù)雜繁瑣的人工勞動(dòng)變得自動(dòng)化了。 l數(shù)據(jù)庫(kù)管理員

42、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員數(shù)據(jù)庫(kù)管理員(dba：database administrator)是管理和控制數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，使之 始終處于最佳狀態(tài)的人員。dba是相關(guān)人員中 最重要的人員。 ldba的具體職責(zé)包括! l(1)決定數(shù)據(jù)庫(kù)中信息的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)； l(2)決定數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法； l(3)定義數(shù)據(jù)的安全性要求和完整性約束條件； l(4)監(jiān)督和控制數(shù)據(jù)庫(kù)的使用和運(yùn)行； l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中存在一組管理、開發(fā)、使用數(shù)據(jù)庫(kù)的用 戶。有的用戶需要從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢信息；有的用戶要 為查詢信息的用戶編寫處理程序；有的用戶專門來(lái)管 理維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)等。通常，將這些用戶根據(jù)他們的工作 分成三類，說(shuō)明如下： l終端用戶。這類用

43、戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的終端命 令語(yǔ)言或者菜單驅(qū)動(dòng)、表格驅(qū)動(dòng)。圖形顯示和報(bào)表生 成等對(duì)話方式來(lái)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。這類人員一般 為不精通計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)的各級(jí)管理人員。 l應(yīng)用程序員。這類人員是負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和編制應(yīng)用程序 的人員。他們通常使用c語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言或4gl（第 四代語(yǔ)言）等來(lái)設(shè)計(jì)和編寫應(yīng)用程序，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行 存取操作，所編應(yīng)用程序供終端用戶使用。 l需要注意的是，對(duì)于不同規(guī)模的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 用戶的人員配置是不相同的。只有大型數(shù)據(jù)庫(kù) 系統(tǒng)才配備有應(yīng)用程序員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員。對(duì) 于常見的微機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，通常只有一個(gè)用戶， 兼終端用戶、應(yīng)用程序員和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員。 l為了便于讀者更直觀地了解數(shù)據(jù)庫(kù)

44、系統(tǒng)，我們 不妨把它與圖書館做一比較（表1-1），大家知 道，圖書館是存儲(chǔ)和借閱圖書的部門，而數(shù)據(jù) 庫(kù)系統(tǒng)則是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并負(fù)責(zé)用戶訪問數(shù)據(jù)的機(jī) 構(gòu)。正像圖書館不能簡(jiǎn)單地與書庫(kù)等同起來(lái)一 樣，我們也不能把數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)僅僅理解成存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)的集合，而應(yīng)該理解成一個(gè)系統(tǒng)。 表1-1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與圖書館比較 數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)圖書館圖書館 數(shù)據(jù)圖書 外存書庫(kù) 用戶讀者 數(shù)據(jù)模型書卡格式 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)圖書館管理員 數(shù)據(jù)的物理組織方法圖書館圖書存放方法 用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作（ 使用數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言對(duì)數(shù) 據(jù)檢索、插入、刪除、 修改） 讀者對(duì)圖書館的訪問（ 用普通語(yǔ)言借書、還書 等） l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)際可運(yùn)行的，按照數(shù)據(jù)

45、庫(kù) 方式存儲(chǔ)、維護(hù)和向應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)或信息支持的 系統(tǒng)。一般而論， 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有以下幾方面的主要功 能：系統(tǒng)地管理信息、協(xié)調(diào)、控制管理活動(dòng)的功能、 優(yōu)化決策的功能。 l 1）系統(tǒng)地管理信息。信息涉及的范圍廣、內(nèi)容多， 且大都是以零星、隨機(jī)的形式存在的。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的 任務(wù)就是要對(duì)信息進(jìn)行系統(tǒng)的管理，包括采集、加工、 輸入、處理和輸出等等。具體說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及其各 子系統(tǒng)要對(duì)從不同途徑所獲得的信息，進(jìn)行分類、編 碼、評(píng)價(jià)等加工處理，使之系列化條理化，并有效地 存貯起來(lái)，同時(shí)提供各種統(tǒng)計(jì)、分析模型和查詢檢索 功能，以備隨時(shí)調(diào)用、處理和輸出應(yīng)用。 l2）協(xié)調(diào)、控制管理活動(dòng)的功能。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所貯存的

46、數(shù)據(jù)和信息，是業(yè)務(wù)人員和業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)之間的聯(lián)系紐帶 和橋梁，因而能對(duì)業(yè)務(wù)活動(dòng)進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)、約束和 控制。而數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的信息反饋，又是發(fā)現(xiàn)問題和糾 正業(yè)務(wù)工作偏離目標(biāo)行為的重要依據(jù)。 l3）優(yōu)化決策的功能。決策是業(yè)務(wù)管理的核心，一項(xiàng)正 確的決策不僅要依靠決策者的智慧、膽略和才能，更 重要的是依靠及時(shí)、準(zhǔn)確和有效的信息支持?！爸?知彼，百戰(zhàn)不殆”，沒有準(zhǔn)確可靠的信息，就不可能 有克敵制勝的戰(zhàn)略決策?？梢哉f(shuō)，沒有信息的決策就 如同無(wú)源之水和無(wú)本之木，是不可能發(fā)生、不可能存 在的。由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能為各部門、各單位、各企業(yè) 提供豐富、及時(shí)和有價(jià)值的信息，因此，便成為管理 者優(yōu)化決策的可靠保證。 l數(shù)據(jù)庫(kù)

47、系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)記錄保存系統(tǒng)。它可以將 各種數(shù)據(jù)很方便地保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) 由一個(gè)稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的軟件進(jìn)行管理，對(duì)數(shù)據(jù) 庫(kù)的訪問必須通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。例如，在計(jì)算機(jī) 上有一個(gè)學(xué)生情況數(shù)據(jù)庫(kù)student，它幫助我們記錄學(xué) 生信息?，F(xiàn)在如果我們想查詢有關(guān)管理信息系學(xué)生的 學(xué)號(hào)、姓名、性別、年齡情況，可輸入下面的命令： lselect select 學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡 from student from student where where 系名系名=“=“管理信息系管理信息系” ” l于是，在計(jì)算機(jī)屏幕上就會(huì)顯示所需要的學(xué)生庫(kù)中管 理信息系全部學(xué)生

48、的信息。如表1-2所示。 學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名年齡年齡性別性別系名系名 97001王義19男管理信息系 94002李四20男管理信息系 94003張玉20女管理信息系 95001趙明19男管理信息系 表1-2顯示查詢結(jié)果 一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要功能之一就是允許數(shù)據(jù)操作，如檢索、更 新、刪除和插入這四種操作是最常用的操作，但是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)絕 非僅此而已，還需要有許多的附加功能（例如屏幕格式定義、菜 單定義、打印輸出控制等等）和數(shù)據(jù)定義（即建庫(kù)功能）功能。 上述這些功能，說(shuō)準(zhǔn)確一點(diǎn)，是支持一種數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言，用戶可以 用這種語(yǔ)言編寫程序去處理數(shù)據(jù)。每一種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都有它自己 支持的語(yǔ)言（命令）來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作，

49、但是，語(yǔ)言不同給不 同數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之間的交流帶來(lái)了困難。因而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 （iso）選定了sql語(yǔ)言作為數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)如下： l1 1）數(shù)據(jù)共享；）數(shù)據(jù)共享； l2 2）面向全組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化）面向全組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化； l3 3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性；）數(shù)據(jù)獨(dú)立性； l4 4）可控?cái)?shù)據(jù)冗余度）可控?cái)?shù)據(jù)冗余度 l1 1）數(shù)據(jù)共享。）數(shù)據(jù)共享。這是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)區(qū)別于文件系統(tǒng) 的最大特點(diǎn)之一，也是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)性 的重要體現(xiàn)。共享是指多用戶、多種應(yīng)用、多 種語(yǔ)言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合，所有用戶可 同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)是面向整個(gè) 系統(tǒng)的，以最優(yōu)的方式服務(wù)于一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用 程序

50、（用戶），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 l2 2）面向全組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化）面向全組織的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)不再 像文件系統(tǒng)那樣從屬于特定的應(yīng)用，而是按照某種數(shù) 據(jù)模型組織成為一個(gè)結(jié)構(gòu)化的整體。它不僅描述了數(shù) 據(jù)本身的特性，而且也描述了數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的種種 聯(lián)系，這使數(shù)據(jù)庫(kù)具備復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 l數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。比如，一個(gè)學(xué)校， 可以把學(xué)校所有的各個(gè)應(yīng)用（人事、學(xué)籍、科研、財(cái) 務(wù)、后勤等）的數(shù)據(jù)組織到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，并且結(jié)構(gòu) 化。數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一的存儲(chǔ)與管理，各種應(yīng)用存取 各自相關(guān)的數(shù)據(jù)于集，滿足各種應(yīng)用要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 共享。 l3 3）數(shù)據(jù)獨(dú)立性。）數(shù)據(jù)獨(dú)立性。文件系統(tǒng)管理中，應(yīng)用程序嚴(yán) 重

51、依賴于數(shù)據(jù)文件，如果把應(yīng)用程序使用的磁 帶順序文件改成為磁盤索引文件，則必須對(duì)應(yīng) 用程序進(jìn)行修改。而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的重要特征就 是數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序而存在，數(shù)據(jù)與程序相 互獨(dú)立，互不依賴，不因一方的改變而改變另 一方，這大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)與維護(hù)的 工作量。 l4 4）可控?cái)?shù)據(jù)冗余度。）可控?cái)?shù)據(jù)冗余度。數(shù)據(jù)共享、結(jié)構(gòu)化和數(shù)據(jù) 獨(dú)立性的優(yōu)點(diǎn)可使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不必重復(fù)，不僅可 以節(jié)省存儲(chǔ)空間，而且從根本上保證了數(shù)據(jù)的 一致性，這也是有別文件系統(tǒng)的重要特征。 l從理論上講，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完全不必重復(fù)，即冗余 度為零，但有時(shí)為了提高檢索速度，常有意安 排若干冗余，這種冗余由用戶控制，稱為可控 冗余度?？煽厝哂嘁?/p>

52、任何一個(gè)冗余的改變都 能自動(dòng)地對(duì)其余冗余加以改變，這個(gè)過(guò)程叫做 傳播更新。 l5 5）統(tǒng)一數(shù)據(jù)控制功能）統(tǒng)一數(shù)據(jù)控制功能。數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)中各用戶的共享資源， 因而計(jì)算機(jī)的共享一般是并發(fā)的，即多個(gè)用戶同時(shí)使用數(shù)據(jù)庫(kù)。 因此，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)必須提供以下四個(gè)方面的數(shù)據(jù)控制功能， 保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 l 數(shù)據(jù)安全性控制。數(shù)據(jù)的安全性是指采取一定安全保密措 施確保數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)不被非法用戶存取而造成數(shù)據(jù)的泄密和破壞。 l 數(shù)據(jù)完整性控制。數(shù)據(jù)的完整性指數(shù)據(jù)的正確性、有效性 與相容性。系統(tǒng)要提供必要的功能，保證數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)在輸入、修改過(guò)程 中始終符合原來(lái)的定義和規(guī)定。 l 并發(fā)控制。當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)進(jìn)

53、程同時(shí)存取，修改數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù) 時(shí)，可能會(huì)發(fā)生互相干擾而得到錯(cuò)誤結(jié)果，并使數(shù)據(jù)庫(kù)完整性遭到破壞，因 此必須對(duì)多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)。 l 數(shù)據(jù)恢復(fù)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障造成數(shù)據(jù)或當(dāng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的操作 發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)能進(jìn)行應(yīng)急處理，把數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)到正確狀態(tài)。 l現(xiàn)在，世界上使用的數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)萬(wàn)個(gè)以上，而且每年 以20的速度遞增。盡管傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)已經(jīng) 十分成熟，然而在“邁向信息社會(huì)”的今天，只有不 到10的商業(yè)和科學(xué)數(shù)據(jù)是用dbms管理的，同時(shí)新的 應(yīng)用要求急需新的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持。目前已出現(xiàn)的 新的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念有：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、演繹 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、模糊數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、巨型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、主

54、動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、多媒體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、集成的工程數(shù)據(jù) 庫(kù)系統(tǒng)、聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以及時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，等 等。 l在講本部分前先介紹兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中常用到的兩 個(gè)概念：模型和模式 l模型人們對(duì)實(shí)體或?qū)ο蟮某橄竺枋?，可以用?字或圖形來(lái)描述 l模式用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)描述或定義的模型或?qū)ο?l在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶看到的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)中存放的 數(shù)據(jù)是兩回事，兩者之間是有聯(lián)系的，實(shí)際上它們之 間已經(jīng)過(guò)了兩次變換。一次是系統(tǒng)為了減少冗余，實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，把所有用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，抽象成一 個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)視圖；第二次是為了提高存取效率，改 善性能，把全局視圖的數(shù)據(jù)按照物理組織的最優(yōu)形式 存放。 l用戶使用的數(shù)據(jù)視圖叫做外模型，

55、是一種局部的邏輯 數(shù)據(jù)視圖，表示用戶所理解的實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體 關(guān)系。 l全局的邏輯數(shù)據(jù)視圖叫做概念模型，是數(shù)據(jù)庫(kù)管理員 所看到的實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體之間的聯(lián)系。 l數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)模型叫做內(nèi)模型。 l整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)分為三層：外層、概念層和內(nèi)層。 l在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，對(duì)于同一意義下的數(shù)據(jù)，比如學(xué)生 數(shù)據(jù)，從計(jì)算機(jī)中處理的二進(jìn)制到用戶處理的諸如學(xué) 生姓名、年齡等概念的數(shù)據(jù)之間，存在著許多層 抽象和轉(zhuǎn)換。 l由圖1-8可知，為了提高數(shù)據(jù)庫(kù)的獨(dú)立性，dbms把數(shù)據(jù)庫(kù)從邏輯 上分為三層（三級(jí)），面向用戶或程序員的用戶層（或稱為外 部級(jí)），面向數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和系統(tǒng)分析員的概念層（或稱為概 念級(jí)）和內(nèi)層（或稱

56、為內(nèi)部級(jí)），它反映了看待數(shù)據(jù)庫(kù)的三種 不同角度。 用戶數(shù)據(jù)庫(kù)1 用戶數(shù)據(jù)庫(kù)2 用戶數(shù)據(jù)庫(kù)n 概念數(shù)據(jù)庫(kù) 圖1-8數(shù)據(jù)庫(kù)的三個(gè)抽象層次 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù) l盡管目前世界上大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)種類不同，支 持的數(shù)據(jù)模型不同，使用的語(yǔ)言不同，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不同， 但它們的結(jié)構(gòu)基本是相同的，都支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的三級(jí)抽象描述。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，用戶看到的數(shù)據(jù) 與計(jì)算機(jī)中存放的數(shù)據(jù)是兩回事。用戶只能看到外層， 而其他兩層是看不到的。它們之間實(shí)際上經(jīng)過(guò)兩次抽 象和轉(zhuǎn)換：一次是把所有用戶的數(shù)據(jù)綜合抽象成一個(gè) 統(tǒng)一的全局?jǐn)?shù)據(jù)共同視圖，即中間層，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共 享和減少數(shù)據(jù)冗余；第二次是把全局?jǐn)?shù)據(jù)的共同視圖 抽象為計(jì)算機(jī)的數(shù)

57、據(jù)實(shí)際存儲(chǔ)，即把全局?jǐn)?shù)據(jù)按照存 儲(chǔ)的最優(yōu)組織形式進(jìn)行物理存放，以提高性能和存放 效率。當(dāng)計(jì)算機(jī)向用戶提供數(shù)據(jù)時(shí)則做相反的變換。 因此，對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)而言，實(shí)際上只有物理數(shù) 據(jù)庫(kù)是存在的，概念層數(shù)據(jù)庫(kù)只是物理數(shù)據(jù)庫(kù)的一種 抽象描述，用戶層數(shù)據(jù)庫(kù)則是用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口。 圖1-9 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 dbms 數(shù)據(jù)庫(kù)操 作 系 統(tǒng) 模式 內(nèi)模式 模式/內(nèi)模式映象 用戶程序a1 工作區(qū) 用戶程序a2 工作區(qū) 用戶程序b1 工作區(qū) 用戶程序b2 工作區(qū) 外模式/模式映象a 外模式a外模式b 外模式/模式映象b 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用三級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是保證了數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，簡(jiǎn)化了用戶接 口，有利于數(shù)據(jù)共享和數(shù)

58、據(jù)的安全保密。這也正是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)優(yōu)于文件 系統(tǒng)之處。圖1-9給出了內(nèi)模式、模式，外模式的三級(jí)結(jié)構(gòu)以及它們之 間的兩級(jí)映象，還給出了dbms和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員與三級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 l模式為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)各部件的使用和應(yīng)用的安全定義數(shù)據(jù)庫(kù) 的各種視圖。一種模式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的物理外表與邏輯表示分開 （見圖4.2）。內(nèi)部模式定義數(shù)據(jù)在物理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中如何組織 以及放在何處。概念模式模型按照適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型（如 關(guān)系模型或?qū)ο竽Ｐ停┒x所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。外部模式為特 定用戶（們）定義數(shù)據(jù)庫(kù)的一個(gè)或多個(gè)視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)模型是 數(shù)據(jù)庫(kù)的一種抽象定義或模型，它提供一種描述數(shù)據(jù)的表示法。 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系

59、統(tǒng)為 訪問數(shù)據(jù)庫(kù)提供服訪問數(shù)據(jù)庫(kù)提供服 務(wù)，同時(shí)維護(hù)存儲(chǔ)務(wù)，同時(shí)維護(hù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)所要求的正確數(shù)據(jù)所要求的正確 性和一致性性和一致性 l數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可用圖形和語(yǔ)言描述。圖形描 述就是數(shù)據(jù)模型圖（簡(jiǎn)稱視圖），是我們看到 的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的圖形表示，非常直觀，但不嚴(yán) 格。視圖分為外視圖、概念視圖（也稱為視圖） 和內(nèi)視圖。模式就是用 dbms提供的數(shù)據(jù)定義語(yǔ) 言 ddl（data descriptive language）來(lái)編寫 的精確地定義（描述）數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)（視圖）的 程序。其語(yǔ)言描述嚴(yán)格。準(zhǔn)確，可描述許多細(xì) 節(jié)，是計(jì)算機(jī)可接收的方式。對(duì)應(yīng)三個(gè)不同的 視圖，分別用數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言去定義得到三個(gè)對(duì) 應(yīng)的模式，

60、即外模式、模式和內(nèi)模式。 l用數(shù)據(jù)描述語(yǔ)言精確地定義數(shù)據(jù)模型的全部語(yǔ) 句稱為模式。對(duì)應(yīng)于不同的模型，也有三個(gè)相 應(yīng)的模式。 l外模式定義外模型的模式叫做外模式，又稱子 模式，用于模式定義語(yǔ)言來(lái)定義。 l概念模式定義概念模型的模式叫做概念模式， 簡(jiǎn)稱為模式，用模式定義語(yǔ)言來(lái)定義。 l內(nèi)模式定義內(nèi)模型的模式叫做內(nèi)模式，又稱物 理模式，用設(shè)備介質(zhì)語(yǔ)言來(lái)定義。 l子模式是概念模式的子集，可以從概念模式推導(dǎo)出來(lái)， 圖19表示各級(jí)模式之間的關(guān)系。其中有兩層映象： l子模式一模式映象定義了各子模式與模式之間的映 射關(guān)系。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)要求改變模式時(shí)，可以改變映射 關(guān)系而保持子模式不變。這種用戶數(shù)據(jù)獨(dú)立于全局的