1.1　數據庫基礎知識

1.數據的產生和發展

（1）數據與數據處理

數據是對事實、概念或指令的一種特殊表達形式，是能存儲在計算機系統的物理介質上并能被計算機識別的物理符號。它包括兩類：一類是能參與數字運算的數值型數據；另一類是不能參與數字運算的非數值型數據，如文字、圖畫、聲音、活動圖像等。

數據處理是將數據轉換成信息的過程，它包括收集、存儲、排序、計算、查詢等。通過處理信息，可以獲得并提取對人們有用的信息。

（2）計算機數據管理

隨著計算機技術和應用范圍的不斷拓展，數據庫技術的發展使得數據處理進入了一個嶄新的階段。計算機數據處理的發展經歷了以下幾個階段：

①人工管理階段。20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算，計算處理的數據量比較小，數據管理處于人工管理階段。數據與程序不能分開，數據不能共享。

②文件系統階段。20世紀50年代后期至60年代中后期，數據管理進入文件系統階段。數據與程序分開存儲，但互相依賴，數據不能共享。

③數據庫系統階段。20世紀60年代后期開始，伴隨著計算機系統性價比的提高及軟件技術的不斷發展，進入數據庫管理階段。數據庫技術使數據有了統一的結構，對所有的數據實行統一管理，數據與程序分開存儲，數據可以共享。

④分布式數據庫系統階段。20世紀70年代后期以后，網絡技術的發展為數據庫提供了分布式運行環境。數據與程序可以分開存儲，通過網絡集中管理數據，共享網絡上數據資源。

⑤面向對象數據庫系統。開始于20世紀80年代，除具有分布式數據管理系統階段的特點外，在處理方式上是一個面向對象的系統，即按照人們的習慣表示數據，用嚴格高效的方法組織、處理數據，把客觀事物的表達和處理結合成一個有機整體。

2.數據庫系統

（1）數據庫系統基本概念

①數據庫。數據庫（DB）是按一定的組織方式存儲在計算機上的相互聯系的數據的集合。它不僅描述數據本身，還要描述數據之間的聯系。具有最小的冗余度、數據獨立性、實現數據共享、安全可靠、保密性能好等優點。

②數據庫管理系統。數據庫管理系統（DBMS）是對數據庫的建立、使用和維護管理的軟件。它包括數據定義語言（Data Define Language，DDL）、數據操縱語言（Data Manipulation Language，DML）、數據庫運行控制，是數據庫系統的核心。

③數據庫應用系統。數據庫應用系統（DBAS）是用數據庫系統資源面向某一實際應用而開發的具體應用程序軟件系統。例如，以數據庫為基礎的學生學籍管理系統、員工工資管理系統等。無論是面向內部業務和管理的管理信息系統，還是面向外部、提供信息服務的開放式信息系統，從實現技術角度而言，都是以數據庫為基礎和核心的計算機應用系統。

④數據庫管理員。數據庫管理員是負責全面管理和實施數據庫控制及維護的技術人員。

（2）數據庫系統組成

數據庫系統（DBS）是進行數據處理全過程的計算機系統，一般是由數據庫、數據庫管理系統、數據庫管理員、硬件系統和相關軟件系統組成。

（3）數據庫系統的特點

①數據的獨立性。數據的獨立性是指數據庫和應用程序獨立，與具體的程序無關。

②數據的共享性。數據的共享性是指可以為多個用戶或多種語言程序使用。

③數據的冗余度小。數據的冗余度小是指重復的數據少，節省資源且易于維護。

④數據的結構化。數據的結構化是指數據庫文件之間通過相同的字段建立聯系，可減少重復的數據，節省存儲空間，防止數據的不一致性。

⑤數據的安全性和完整性。數據的安全性和完整性是指為確保數據的安全性，允許采取安全措施。如規定密碼、口令和存取權限，不得隨意檢索或修改庫中的數據等。

3.數據模型

表示數據與數據之間聯系的數據結構稱為數據模型。

（1）層次模型

層次模型是用樹狀結構來表示數據之間的聯系。特點是只有一個數據無父結點，其他結點有且只有一個父結點，如圖1-1所示。

（2）網狀模型

網狀模型是用網狀結構來表示數據之間的聯系。網狀模型可以實現多對多的關系，特點是允許一個以上的數據無父結點，允許結點有多于一個的父結點。

（3）關系模型

關系模型是用二維表的形式表示數據之間的關系，每個二維表稱為一個“關系”。關系模型的示意圖如表1-1所示。

（4）面向對象模型

面向對象模型主要用于存儲、檢索、處理和管理多媒體信息，它支持多媒體的任何結構和類型的數據，允許用戶自行定義任何類型數據。面向對象的數據庫管理系統提供了數據的封裝、繼承等功能。

（5）對象關系模型

隨著多媒體數據的大量出現和應用的日益復雜，關系數據庫也在不斷吸收面向對象數據庫的優點，出現了對象關系型數據庫。其主要改進包括支持自定義類型（User-Defined Distinct Types，UDT）、方法、繼承（目前僅DB2-6支持）和直接引用。

數據庫系統發展的趨勢是面向對象數據庫和關系數據庫將不斷融合。而對象關系數據庫由于繼承了上述兩者的優點，將會成為數據庫發展的主流。