1.1 數據庫的基本概念

數據庫是按一定方式把相關數據組織、存儲在計算機中的數據集合。數據庫不僅存放數據，而且還存放數據之間的聯系。

1.1.1 數據與數據處理

數據是指存儲在某一種媒體上的能夠識別的物理符號。數據的概念有兩個方面的涵義：描述事物特性的數據內容以及存儲在媒體上的數據形式。數據形式可以是多樣的，例如“2015年1月16日”是一個數據，它可以表示為“2015-1-16”“15/16/2004”等多種形式。

數據的概念在數據處理領域中已經大大地拓寬了，數據不僅包括各種文字或字符組成的文本形式的數據，而且包括圖形、圖像、動畫、影像、聲音等多媒體數據。

數據處理是指將數據轉換成信息的過程，通過數據處理可以獲得信息，如通過商店的進貨量和銷售量，就可以知道庫存量，從而為進貨提供依據。

1.1.2 數據庫的產生

計算機管理數據隨著計算機的發展而不斷發展，利用計算機對數據進行處理經歷了4個階段。

1．人工管理階段

計算機誕生之初，外存儲器只有紙帶、磁帶、卡片等，沒有像磁盤這樣的速度快、存儲容量大、隨機訪問、直接存儲的外存儲器。軟件方面，沒有專門管理數據的軟件，數據包含在計算或處理它的程序之中。數據管理的任務包括存儲結構、存取方法、輸入輸出方式等，完全由程序員通過編程實現。這一階段的數據管理稱為人工管理階段。

2．文件系統階段

20世紀50年代后期至20世紀60年代后期，計算機開始大量地用于各種管理中的數據處理工作，大量的數據存儲、檢索和維護成為緊迫的需求。此時，在硬件方面，可直接存取的磁盤成為外存儲器的主流；軟件方面，出現了高級語言和操作系統。

這一階段的數據處理采用程序與數據分離的方式，有了程序文件與數據文件的區別。數據文件可以長期保存在外存儲器上被多次存取，在操作系統中文件系統的支持下，程序使用文件名訪問數據文件，程序員只需關注數據處理的算法，而不必關心數據在存儲器上如何存取。這一階段的數據管理稱為文件（系統）管理階段。

文件系統中的數據文件是為了滿足特定的需要而專門設計的，為某一特定的程序而使用，數據與程序相互依賴。同一數據可能出現在多個文件中，這不僅浪費存儲空間，而且由于不能統一更新，容易造成數據的不一致。

3．數據庫系統階段

隨著社會信息量的迅猛增長，計算機處理的數據量也相應增大，文件系統存在的問題阻礙了數據處理技術的發展，于是數據庫管理系統便應運而生。

數據庫技術的主要目的是有效地管理和存取大量的數據資源，包括：提高數據的共享性，使多個用戶能夠同時訪問數據庫中的數據；減少數據的冗余度，提高數據的一致性和完整性；提供數據與應用程序的獨立性，從而降低應用程序的開發和維護費用。

數據庫管理系統從20世紀60年代末問世以來，一直是計算機管理數據的主要方式。

4．分布式數據庫系統階段

20世紀70年代以前，數據庫多數是集中式的，隨著網絡技術的發展，為數據庫提供了良好的運行環境，使數據庫從集中式發展到分布式，從主機/終端系統結構發展到客戶/服務器系統結構。

1.1.3 數據庫系統

1．基本概念

①數據庫（DataBase）：是指存儲在計算機存儲器中，結構化的相關數據的集合。它不僅存放數據，而且還存放數據之間的聯系。

數據庫中的數據面向多種應用，可以被多個應用程序共享。其數據結構獨立于使用數據的程序，對于數據的增加、刪除、修改和檢索由系統軟件進行統一的控制。

②數據庫管理系統（DBMS）：是指幫助用戶建立、使用和管理數據庫的軟件系統，主要包括3部分：數據描述語言（DDL）、數據操作語言（DML）以及其他管理和控制程序。

③數據庫應用系統（DBAS）：利用數據庫系統資源開發的面向某一類實際應用的應用軟件系統。一個DBAS通常由數據庫和應用程序兩部分構成，它們都需要在數據庫管理系統的支持下開發和工作。

④數據庫系統：是指引進數據庫技術后的計算機系統，包括硬件系統、數據庫集合、數據庫管理系統和相關軟件、數據庫管理員、用戶等5部分。

其中，硬件系統是指運行數據庫系統需要的計算機硬件，包括主機、顯示器、打印機等；數據庫集合是指數據庫系統包含的若干個設計合理、滿足應用需要的數據庫；數據庫管理系統和相關軟件包括操作系統、數據庫管理系統、數據庫應用系統等相關軟件；數據庫管理員是指對數據庫系統進行全面維護和管理的專門人員；數據庫系統最終面對的是用戶。

2．數據庫系統的特點

與文件系統相比，數據庫系統具有以下特點：

①數據的獨立性強，減少了應用程序和數據結構的相互依賴性。

②數據的冗余度小，盡量避免存儲數據的相互重復。

③數據的高度共享，一個數據庫中的數據可以為不同的用戶所使用。

④數據的結構化，便于對數據統一管理和控制。