第一章 绪论 1.1 数据库系统概述

数据库的地位
① 数据库技术产生于六十年代末,是数据管理的有效技术,是计算科学的重要分支。
② 数据库技术是信息系统的核心和基础,它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。
③ 数据库已经成为每个人生活中不可缺少的部分。

1.1.1 数据库的 4 个基本概念

  • 数据(Data)
    定义:描述事物的符号记录

    种类:数字、文字、图形、图像、音频、视频、个人的档案记录

  • 数据库(Database 简称 DB)
    定义:长期储存在计算机内,有组织、可共享的大量数据的集合。

    基本特征
    ① 数据按一定的数据模型组织、描述和储存
    ② 可为各种用户共享
    ③ 冗余度较小
    ④ 数据独立性高
    ⑤ 易扩展

  • 数据库管理系统(Database Management System 简称 DBMS)
    定义
    ① 位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件
    ② 是基础软件,是一个大型复杂的软件系统

    用途:科学地组织和储存数据,高效地获取和维护数据

    主要功能
    ① 数据定义功能
    a. 提供数据定义语言(DDL)
    b. 定义数据库中的数据对象
    ② 数据组织、存储和管理
    a. 分类组织、存储和管理各类数据
    b. 确定组织数据的文件结构和存取方式
    c. 实现数据之间的联系
    d. 提供多种存取方式提高存取效率
    ③ 数据操纵功能
    a. 提供数据操纵语言(DDL)
    b. 实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)
    ④ 数据库的事务管理和运营管理
    a. 数据库在建立、运行和维护时由数据库管理系统统一管理和控制
    b. 保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用
    c. 发生故障后的系统恢复
    ⑤数据库的建立和维护功能
    a.数据库初始化数据的装载和转换
    b.数据库转储、恢复功能
    c.数据库的重组织
    d.性能监视、分析等
    ⑥其他功能
    a.数据库管理系统与网络中其他软件系统的通信
    b.数据库管理系统系统之间的数据转换
    c.异构数据库之间的互动和互操作

  • 数据库系统(Database System 简称 DBS)
    构成
    ① 数据库
    ② 数据库管理系统(及其应用开发工具)
    ③ 应用程序
    ④ 数据库管理员

1.1.2 数据库管理技术的产生和发展

数据管理定义
① 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护
② 数据处理的中心问题

  • 数据管理技术的发展过程
    ① 人工管理阶段
    时期:20 世纪 50 年代中之前

    产生的背景
    a. 应用背景 科学计算
    b. 硬件背景 无直接存取存储设备
    c. 软件背景 没有操作系统
    d. 处理方式 批处理

    特点
    a. 数据的管理者: 用户(程序员),数据不保存
    b. 数据面向的对象: 某一应用程序
    c. 数据的共享程度: 无共享,冗余度极大
    d. 数据的独立性: 不独立,完全依赖于程序
    e. 数据的结构化: 无结构
    f. 数据控制力: 应用程序自己控制

    ② 文件系统阶段
    时期:20 世纪 50 年代末 — 60 年代中

    产生的背景
    a. 应用背景 科学计算、数据管理
    b. 硬件背景 磁盘、磁鼓
    c. 软件背景 有文件系统
    d. 处理方式 联机实时处理、批处理

    特点
    a. 数据的管理者: 文件系统,数据可长期保存
    b. 数据面向的对象: 某一应用
    c. 数据的共享程度: 共享性差,冗余度大
    d. 数据的独立性: 独立性差
    e. 数据的结构化: 记录内有结构、整体无结构
    f. 数据控制力: 应用程序自己控制

    ③ 数据库系统阶段
    时期:20 世纪 60 年代末以来

    产生的背景
    a. 应用背景 大规模数据管理
    b. 硬件背景 大容量磁盘、磁盘阵列
    c. 软件背景 有数据库管理系统
    d. 处理方式 联机实时处理、分布处理、批处理

    文件系统到数据库系统,标志着数据管理技术的飞跃

  • 数据管理技术的发展动力
    ① 应用需求的推动
    ② 计算机硬件的发展
    ③ 计算机软件的发展

1.1.2 数据库系统的特点

  • 数据结构化

    数据的整体结构化是数据库的主要特征之一

    整体结构化
    ①不再仅仅针对某一应用,而是面向全组织
    ②不仅数据内部结构化,整体是既然勾画的,数据之间具有联系
    ③数据记录可以变长
    ④数据的最小存取单位是数据项

  • 数据的共享性高,冗余度低且易扩充

    数据面向整个系统,可以被多个用户、多个应用共享使用

    数据共享的好处
    ①减少数据冗余,节省存储空间
    ②避免数据之间的不相容性与不一致性
    ③使系统易于扩充

  • 数据独立性高

    物理独立性
    指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,当数据的物理存储改变时,应用程序不用改变。

    逻辑独立性
    指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的,数据的逻辑结构改变了,应用程序不用改变。

    数据的独立性由数据库管理系统的二级映像功能来保证。

  • 数据由数据库管理系统统一管理和控制

    数据库管理系统提供的数据控制功能
    数据的安全性保护
    保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏
    数据的完整性检查
    保证数据的正确性、有效性和相容性
    并发控制
    对多用户的并发操作加以控制和协调,防止相互干扰而得到错误的结果
    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

数据库概念小结

  • 数据库使长期存储在计算机内的有组织的大量的共享的数据集合
  • 可以供各种用户共享,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库建立、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、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。

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