數據與數據管理三階段

數據與數據管理三階段第1頁/共23頁什么是數據？數據是數據庫中存貯的基本對象。它包括：數字、文字、符號、圖形、圖像、聲音、視頻等。所以數據是描述事物的符號記錄。數據不等同于數字，數字只是一種最簡單的數據，是對數據的一種傳統(tǒng)和狹義的理解。數據有多種表現形式，但都可以經過數字化后存入計算機。計算機的存貯介質和處理過程中的數據是以二進制的形式存在的。能夠輸入到計算機中，可以供計算機處理的各種符號、

圖形、聲音和圖像等。第2頁/共23頁什么是信息？信息的概念：信息是關于現實世界事物的存在狀態(tài)或運動方式的反映。信息是經過處理的，能夠反映現實世界狀態(tài)及物理特性的數據。信息是一種被加工為特定形式的數據。信息是當前和將來的決策者進行判斷和決策的依據。信息的特點：信息源于物質和能量信息可以被感知信息可以存儲、加工、傳遞、處理和再生第3頁/共23頁數據與信息的關系？數據是信息的符號表示，數據是信息的載體。信息是數據的內涵，是對數據的語義解釋。很多專業(yè)和領域所從事的工作可以概括為一個過程，即處理數據→獲取信息→指導工作。數據處理是將數據轉換成信息的過程：數據+數據處理=信息數據是原料，是輸入，而信息是產出，是輸出結果?！靶畔⑻幚怼睉撌菫榱水a生信息而處理數據的過程。數據數據處理信息第4頁/共23頁數據處理與管理數據處理：是將數據轉換成信息的過程。它包括對數據的收集、存儲、加工和傳播等一系列活動。其目的是從大量的原始數據中抽取和推導出有價值的信息，作為決策的依據。數據管理：對數據的組織、分類、編碼、存儲、檢索和維護。第5頁/共23頁數據管理的三個階段數據處理的中心問題是數據管理。隨著計算機硬件和軟件的發(fā)展，數據管理經歷了三個發(fā)展階段：人工管理階段，50年代中期以前；文件系統(tǒng)階段，50年代后期至60年代中期；數據庫系統(tǒng)階段，60年代后期開始。第6頁/共23頁人工管理階段

應用背景（50年代中期以前）這一階段計算機主要用于科學計算。硬件中的外存只有卡片、紙帶、磁帶，沒有磁盤等直接存取設備。軟件只有匯編語言，沒有操作系統(tǒng)和管理數據的軟件。數據處理的方式基本上是批處理。第7頁/共23頁人工管理階段

四個特點：數據不保存：因為當時計算機主要用于科學計算，對于數據保存的需求尚不迫切。沒有管理數據的軟件系統(tǒng)：應用程序不僅要考慮數據的邏輯結構，還要設計其存儲結構、存取方法和輸入輸出方式數據不共享：數據是面向程序的，一組數據只能對應一個程序。多個應用程序涉及某些相同的數據時，也必須各自定義，因此程序之間有大量的冗余數據。數據不具有獨立性：程序依賴于數據，如果數據的類型、格式、或輸入輸出方式等邏輯結構或物理結構發(fā)生變化，必須對應用程序做出相應的修改。第8頁/共23頁人工管理階段

應用程序與數據之間的關系：應用程序1數據集1應用程序2數據集2數據集3應用程序3

人工管理階段第9頁/共23頁文件系統(tǒng)階段這一階段，計算機硬件、軟件都有了很大的發(fā)展：硬件方面，有了磁盤、磁鼓等直接存儲設備。軟件方面，出現了高級語言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中有了專門管理數據的軟件，一般稱為文件管理系統(tǒng)。處理方式有批處理，也有聯機處理。計算機不僅用于科學計算，還大量用于信息管理。因而大量的數據存儲、檢索和維護成為緊迫的需求。應用背景（50年代后期至60年代中期）第10頁/共23頁文件系統(tǒng)階段1.數據以文件形式可以長期保存：用戶可隨時對文件進行查詢、修改和增刪等處理。2.數據文件由記錄組成（記錄由數據組成）：數據的存取以記錄為單位。按文件名訪問，按記錄存取。數據的邏輯結構由使用數據的應用程序掌握。３.程序與數據間有一定獨立性：由專門的軟件即文件系統(tǒng)進行數據管理，應用程序通過文件系統(tǒng)提供的存取方法對數據進行使用和維護，數據的物理結構(存儲方式)由文件系統(tǒng)控制，數據存儲結構發(fā)生變化不會影響應用程序的運行。４.文件形式多樣化：由于有了直接存取的存儲設備，也就有了索引文件、鏈接文件和直接存取文件等文件形式。文件管理數據的四個特點：第11頁/共23頁文件系統(tǒng)階段程序與數據的關系：數據文件n應用程序1應用程序2應用程序n數據文件1數據文件2文件管理系

統(tǒng)……

文件系統(tǒng)階段第12頁/共23頁文件系統(tǒng)階段局限性：

與人工管理階段相比，文件系統(tǒng)階段對數據的管理有了很大的進步，但一些根本性問題仍沒有徹底解決，主要表現在三個方面：數據獨立性低：數據和程序相互依賴，一旦改變數據的邏輯結構，必須修改相應的應用程序。而應用程序發(fā)生變化，如改用另一種程序設計語言來編寫程序，也需修改數據結構。數據冗余度大：各數據文件之間沒有有機的聯系，一個文件基本上對應于一個應用程序，數據不能共享。數據一致性差：由于相同數據的重復存儲、各自管理，在進行更新操作時，容易造成數據的不一致性。第13頁/共23頁數據庫系統(tǒng)階段上世紀60年代后期，計算機應用于管理的規(guī)模更加龐大，數據量急劇增加；硬件方面出現了大容量磁盤，使計算機聯機存取大量數據成為可能；硬件價格下降，而軟件價格上升，使開發(fā)和維護系統(tǒng)軟件的成本增加。文件系統(tǒng)的數據管理方法已無法滿足開發(fā)應用系統(tǒng)的需要。為解決多用戶、多個應用程序共享數據的需求，出現了統(tǒng)一管理數據的專門軟件系統(tǒng)，即數據庫管理系統(tǒng)。應用背景（上世紀60年代后期開始）第14頁/共23頁數據庫系統(tǒng)階段1、整體數據結構化人工管理階段，數據沒有結構；文件系統(tǒng)階段，數據文件是等長同格式的記錄的集合，記錄內部有結構，記錄之間無聯系；數據庫系統(tǒng)實現整體數據的結構化，不但記錄內部結構化，而且記錄之間建立了關聯。數據庫系統(tǒng)管理數據的特點：第15頁/共23頁數據庫系統(tǒng)階段2、數據共享性高、冗余少、易擴充：數據庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數據，數據不再面向某個應用而是面向整個系統(tǒng)，因此，數據可以被多個用戶、多個應用共享使用。共享可以大大減少數據冗余，節(jié)約存儲空間。共享還可以避免數據的不一致性和不相容性。不同的應用系統(tǒng)可以取整體數據的各種子集，當應用需求改變或增加時，只要重新選取不同子集或加上一部分數據便可以滿足新的需求。所以說數據庫系統(tǒng)彈性大，易于擴充。數據庫系統(tǒng)管理數據的特點：第16頁/共23頁數據庫系統(tǒng)階段3、數據具有很高的獨立性：數據的獨立性是指用戶的應用程序與數據庫中數據是相互獨立的，即當數據的物理結構和邏輯結構發(fā)生變化時，不影響應用程序對數據的使用。數據的獨立性是由DBMS的二級映象功能來保證的（以后介紹）。數據與程序的獨立，把數據的定義從程序中分離出去，加上數據的存取由DBMS負責，從而簡化了應用程序的編制，大大減少了應用程序的維護與修改的工作量。數據庫系統(tǒng)管理數據的特點：第17頁/共23頁數據庫系統(tǒng)階段4、具有高度的數據控制能力

：數據由DBMS統(tǒng)一管理和控制，保證了數據的安全性和完整性；DBMS對訪問數據庫的用戶進行身份及其操作的合法性檢查，保證了數據庫中數據的安全性；DBMS自動檢查數據的一致性、相容性，保證數據應符合完整性約束條件；DBMS提供并發(fā)控制手段，能有效控制多個用戶程序同時對數據庫數據的操作。保證共享及并發(fā)操作。DBMS具有數據庫恢復功能，當數據庫遭到破壞時DBMS能自動使數據庫從錯誤狀態(tài)恢復到正確狀態(tài)。數據庫系統(tǒng)管理數據的特點：第18頁/共23頁數據庫系統(tǒng)階段程序與數據的關系：應用程序1應用程序2應用程序n數據庫管理系統(tǒng)

數據庫數據庫系統(tǒng)階段第19頁/共23頁數據管理三階段小結應用程序1數據集1應用程序2數據集2應用程序n數據集n人工管理階段應用程序1應用程序2應用程序n數據庫管理系統(tǒng)數據庫數據庫系統(tǒng)階段三個階段應用程序與數據的關系圖應用程序1數據文件1應用程序2數據文件2存取方法應用程序n數據文件n文件系統(tǒng)階段第20頁/共23頁人工管理文件系統(tǒng)DataBase數據庫系統(tǒng)1）數據不保存在機器中；1）數據可以長期保存在磁盤上；1）數據結構化；2）沒有管理數據的軟件；2）文件系統(tǒng)管理數據；2）數據由DBMS統(tǒng)一控制。3）數據無共享；3）數據共享性差，冗余大；3）高共享，低冗余；4）數據不具有獨立性。4）數據獨立性差。4）數