本文介绍了数据库的基本概念，强调了数据库相对于平面文件的优点，如冗余减少和数据一致性。DBMS（数据库管理系统）的组成部分和三层体系结构——内层、概念层和外层被详细阐述。关系模型作为最常用的数据库模型，其操作如插入、删除、更新和选择等通过SQL语言实现。此外，文章还涉及数据库设计，包括E-R模型、规范化过程以及分布式和面向对象数据库的概念。
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十四、数据库
14.1 引言
数据的存储传统上是使用没有关联的文件，有时称平面文件。在过去，组织中的每个应用程序都使用自己的文件。例如，学校里的教务处、财务处等部门都使用它们自己有关学生信息的文件。现在，这些平面文件都被组合成一个实体—数据库。
14.1.1 定义
虽然要给出一个广泛接受的数据库定义有一些困难，但我们通常使用下面的定义：
数据库是一个组织内被应用程序使用的逻辑相一致的相关数据的集合。
14.1.2 数据库的优点
与平面文件相比，数据库有以下优点：
1. 冗余较少。平面文件系统中存在着大量的冗余，在学校中，学生的信息就保存在多个文件中。
2. 避免不一致性。如果相同的信息存储在多个文件中，那么对数据的任何修改都必须修改所有的文件，否则就会造成数据不一致。
3. 效率。数据库通常比平面文件系统的效率高得多，因为数据库中一条信息存储在更少的地方。
4. 数据完整性。数据库系统更容易维护数据的完整性，因为数据库中一条信息存储在更少的地方。
5. 机密性。数据集中存储在一个地方，就更容易维护信息的机密性。
14.1.3 数据库管理系统（DBMS）
数据库管理系统是定义、创建和维护数据库的一种工具，也允许用户来控制数据库中数据的存取。数据库管理系统由5部分组成：硬件、软件、数据、用户和规程。
硬件：硬件是指允许存取数据的实际计算机硬件系统。
软件：是指允许用户存取、维护和更新物理数据的实际程序，软件还可以控制那些用户可以对哪部分数据进行存取。
数据：数据库中的数据存储在物理设备上。数据是独立于软件的一个实体，这使得组织可以在不改变物理数据的情况下更换使用的软件。
用户：分为最终用户和应用程序。最终用户可以分为数据库管理员和普通用户。数据库管理员拥有最大的权限，可以控制其他用户以及他们对数据库的存取。数据库管理员可以将他的一些特权授权给普通用户并保留随时收回特权的能力。普通用户只能使用部分数据库和有限的存取。应用程序有时也需要处理和存取数据，所以应用程序也会使用数据库。
规程：是必须被明确定义并为数据库用户所遵循的规程或规程的集合。
14.2 数据库体系结构
美国国家标准协会/标准计划和需求委员会为数据库管理系统建立了三层体系结构：内层、概念层和外层。
14.2.1 内层
内层决定了数据在存储设备中的实际位置。这个层次处理低层次的数据存取方法和如何在存储设备间传输字节。换句话说，内层直接与硬件交互。
14.2.2 概念层
概念层定义数据的逻辑视图，该层中定义了数据模式。数据库管理系统的主要功能（如查询等）都在该层。数据库管理系统把数据的内部视图转化为用户看到的外部视图。概念层是中介层，它使得用户不必与内层打交道。
14.2.3 外层
外层直接与用户交互。它将来自概念层的数据转化为用户熟悉的格式和视图。
14.3 数据库模型
数据库模型定义了数据的逻辑设计，曾使用过3种模型：层次模型、网状模型和关系模型。
14.3.1 层次模型
层次模型中，数据被组织成一棵倒置的树。每一个实体可以有不同的子节点，但只能有一个父节点。层次的顶端有一个节点，称为根。由于层次模型已经过时，不再过多叙述。
14.3.2 网状模型
网状模型中，实体通过图来组织，图中的部分实体可以通过多条路径来访问。网状模型已经过时，不再过多叙述。
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