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
  ①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
  ②数据的完整性检查
  保证数据的正确性、有效性和相容性
  ③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
  ④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。