1.1 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展

上古時期，人們使用“結(jié)繩記事”的方式來表示數(shù)量。繩子上有一個結(jié)表示發(fā)生了一件事，大結(jié)表示大事，小結(jié)表示小事。在農(nóng)業(yè)社會，農(nóng)民們?nèi)粘龆鳌⑷章涠ⅲㄟ^計日和計時來掌握氣候變化的規(guī)律。古埃及人開始使用十進(jìn)制的計數(shù)法。蘇美爾人開始使用賬單、收據(jù)和票據(jù)等物，這可謂是現(xiàn)代會計學(xué)的鼻祖。印度則發(fā)明了阿拉伯?dāng)?shù)字，并且創(chuàng)立了“0”的概念。后來阿拉伯人把古希臘的數(shù)學(xué)融進(jìn)自己的數(shù)學(xué)，又把這一簡便易寫的十進(jìn)制位值記數(shù)法傳遍歐洲，逐漸演變成今天的阿拉伯?dāng)?shù)字。20世紀(jì)計算機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，讓數(shù)字展現(xiàn)了不一樣的魅力。它不僅是一種量的概念，而且成為了一種信息儲存方式。如今，隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、傳輸、儲存、處理過程都發(fā)生了巨大變化，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為重要的資源。

在計算機(jī)科學(xué)中，凡是能輸入計算機(jī)中并被計算機(jī)程序處理的符號都被統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。隨著計算機(jī)處理能力的增強(qiáng)，網(wǎng)頁內(nèi)容、論壇評論、自然語言、圖像、視頻等均被納入數(shù)據(jù)的范疇。數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的價值也日益顯著。

所謂數(shù)據(jù)管理，是指利用計算機(jī)硬件和軟件技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的收集、存儲、處理和應(yīng)用的過程。其目的在于充分有效地發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用。數(shù)據(jù)管理的發(fā)展與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是同步的。數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：早期的人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段，以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的新發(fā)展階段，如圖1-1所示。

1. 人工管理階段

人工管理階段，應(yīng)用程序及其數(shù)據(jù)集是一一對應(yīng)關(guān)系，不同應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)集之間不能共享，如圖1-2所示。

2. 文件系統(tǒng)階段

文件系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的長期保存，還允許用戶直接通過文件名管理數(shù)據(jù)，但是程序及其數(shù)據(jù)之間依然是一一對應(yīng)關(guān)系。文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)如圖1-3所示。

假設(shè)某高校用文件系統(tǒng)管理在校學(xué)生的信息，在校學(xué)生的信息分別存儲在不同部門的文件中，如圖1-4所示。學(xué)生在校期間，除了要辦理學(xué)生證之外，出入寢室還需要辦理門禁卡，洗衣服需要辦理洗衣卡等。當(dāng)新生注冊時，人事處、宿管中心需要分別錄入學(xué)生的學(xué)號、姓名、性別、學(xué)院、專業(yè)等基本信息。當(dāng)學(xué)生換專業(yè)時，人事處和宿管中心都需要修改該生的學(xué)院和專業(yè)信息，如果修改不同步，會造成學(xué)生的信息不一致。當(dāng)學(xué)生辦理畢業(yè)手續(xù)時，相關(guān)部門都需要刪除該生的信息。

3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

數(shù)據(jù)集中管理提高了數(shù)據(jù)的共享程度，降低了數(shù)據(jù)冗余，如圖1-5所示。

假設(shè)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理在校學(xué)生信息，如圖1-6所示。當(dāng)新生注冊時，學(xué)生的學(xué)號、姓名、性別、出生年月、學(xué)院、專業(yè)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)只需要由有錄入權(quán)限的人事處一次性錄入，宿管中心、洗衣房等部門不需要重復(fù)錄入也可查看學(xué)生的信息。當(dāng)宿管中心為學(xué)生分配宿舍、發(fā)放門禁卡的時候，只需補(bǔ)充學(xué)生的住址信息即可；同時，宿管中心無權(quán)限錄入或修改學(xué)生基本信息，只能為已經(jīng)注冊的學(xué)生安排宿舍。當(dāng)學(xué)生換專業(yè)時，宿管中心和人事處在任何時間查看該生的學(xué)院和專業(yè)信息，結(jié)果都是一樣的，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致問題。數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一存取數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了在程序之間共享數(shù)據(jù)，有效緩解了數(shù)據(jù)冗余問題，保證了數(shù)據(jù)的一致性。

此外，數(shù)據(jù)庫技術(shù)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能。例如，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的完整性約束、權(quán)限管理和并發(fā)控制，保證了數(shù)據(jù)的完整性、安全性與一致性，提高了數(shù)據(jù)管理效率。

4. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的新發(fā)展階段

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與其他新興技術(shù)結(jié)合，形成了多種滿足特定應(yīng)用領(lǐng)域的新型數(shù)據(jù)庫。例如，數(shù)據(jù)庫技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融合的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，與面向?qū)ο蠹夹g(shù)融合的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)，與多媒體技術(shù)融合的多媒體數(shù)據(jù)庫，與人工智能技術(shù)融合的智能數(shù)據(jù)庫，與大數(shù)據(jù)融合的NoSQL（Not Only SQL）數(shù)據(jù)庫等都有著廣闊的發(fā)展前景。