14、知识工程：数据库与规则式专家系统解析

知识工程：数据库与规则式专家系统解析

一、数据库概述

过去，信息系统设计常采用文件处理技术，该技术由文件集和应用程序组成，用于存储和处理数据。然而，这种方法存在诸多问题，如数据重复、缺乏一致性、数据共享困难、编程效率低和程序维护成本高。因此，数据库管理系统（DBMS）应运而生，它能高效管理共享的相关数据池，具备数据定义语言、数据操作语言、并发控制机制、崩溃恢复策略和安全机制等功能。

（一）数据库抽象

DBMS 旨在实现数据独立性，即用户请求在逻辑层面进行，无需了解数据在实际文件中的存储方式。为实现这一目标，美国国家标准协会（ANSI）的标准规划与需求委员会（SPARC）在 1977 年的报告中建议采用三个层次的数据库抽象：
1. 内部层 ：将数据库视为根据某种内部数据组织方式（如 B + 树数据组织）组织的文件集合。
2. 概念层 ：从抽象层面看待数据库，用户无需了解内部存储细节。
3. 外部层 ：每个用户组对数据库有自己的感知或视图，视图从概念数据库派生而来，旨在满足特定用户组的需求，确保了数据的隐私和安全。

DBMS 负责三个抽象层次之间的映射。当内部层的变化（如文件组织的更改）不影响概念层和外部层时，系统提供物理数据独立性；逻辑数据独立性则防止概念层的变化影响用户视图。这两种数据独立性都是数据库系统所期望的特性。

（二）数据模型

数据模型是用于描述数据及其结构、数据关系和数据约束的集成工具集。部分数据模型还提供用于更新和查询数据库的运算符。数据模型主要分为基于记录和