数据库管理技术

数据库管理技术的产生和发展

数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。数据库管理是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题。而数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。
数据库管理技术经历了人工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。从文件系统到数据库系统标志着数据管理技术的飞跃。

一、人工管理阶段

20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，硬件：没有磁盘、硬盘等直接存取的存储设备；软件：没有操作系统，没有管理数据的专门软件；数据处理方式是批处理。特点：

1. 数据不保存。
2. 应用程序管理数据：程序员负担重。
3. 数据不共享：程序与程序之间有大量的冗余数据。
4. 数据不具有独立性：数据完全依赖应用程序。

二、文件系统阶段

20世纪50年代后期到60年代中期，硬件：有直接存取存储设备；软件：有专门的数据管理软件（文件系统）；处理方式上不仅有批处理，还有联机实时处理。特点：

1. 数据可以长期保存：可以反复进行增删改查操作。
2. 由文件系统管理数据
3. 数据共享性差，冗余度大。
4. 数据独立性差：是一个不具有弹性的无整体结构的数据集合，即文件之间是孤立的，不能反映现实世界事物之间的内在联系。

综述：使用文件系统时，程序员要关注记录的结构和不同文件中记录之间的联系，使用文件系统提供的fopen（打开）、fread（读）、fwrite（写）、fseek（移动读写位置）、fclose（关闭）等操作来编程，工作量大、编程复杂，且开发速度较慢。

三、数据库系统阶段

20世纪60年代后期以来，出现了统一管理数据的专门软件系统–数据库管理系统。特点：

1. 数据机构化：数据库系统实现整体数据的结构化是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。
   “整体”结构化：数据库中的数据不再仅仅针对某一个应用，而是面向整个组织或企业；不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。
2. 数据的共享性高、冗余度低且易扩充：大大减少数据冗余，节约存储空间，还能避免数据之间的不相容性与不一致性。
   备注：数据的不一致性是指同一数据不同副本的值不一样。
3. 数据独立性高
   1）物理独立性：用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。
   2）逻辑独立性：用户的应用程序与数据库的逻辑机构是相互独立的，数据的逻辑改变时用户程序可以不变。
4. 数据由数据库管理系统统一管理和控制
   1）数据的安全性保护
   保护数据以防止不合法使用造成的数据泄密和破坏。
   2）数据的完整性检查
   将数据控制在有效的范围内，并保证数据之间满足一定的关系。
   数据的完整性指数据的正确性、有效性和相容性。
   3）并发控制
   对多用户的并发操作加以控制和协调。
   4）数据库恢复
   将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态（完整状态或一致状态）的功能。

综述：数据库是长期存储在计算机内有组织、大量、共享的数据集合。它可以提供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。数据库管理系统在数据建立、运用和维护时对数据库进行统一控制，以保证数据的完整性和安全性，并在多用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对数据库进行恢复。

图为数据库管理三个阶段的比较