数据库基础教材

第1章数据库概述

本章介绍数据库的一些基本术语和概念，介绍数据管理的几个阶段，以及关系数据库的一些特点。

本章目标：

完成本章容后我们将能够：

✧掌握数据库的术语和概念

✧了解数据管理的几个阶段

✧掌握关系型数据库

1.1 数据库常用的术语和基本概念

（1）数据[Data]：是数据库中存储的基本对象。数据在大多数人头脑中的第一个反映就是数字。其实数字只是最简单的一种数据，是数据的一种传统和狭义的理解。广义的理解，数据的种类很多，例如：文字、图形、图像、声音、学生的档案记录、货运的运输情况等。

描述事物的符号记录称为数据。

描述事物的符号可以是数字，也可以是文字、图像、图形、声音、语言等，数据有多种表现形式，它们都可以经过数字化后存入计算机。

举例：在学生档案中，描述一个学生的一条记录

（黎明，男，1988-08-08，，计算机专业，2001-07）

这就是数据。

（2）数据库[DataBase]，简称DB。

数据库，顾名思义，是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机存储设备上，而且数据是按一定的格式存放的。

所谓数据库是指长期储存在计算机的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

（3）数据库管理系统[DataBase Management System] 简称DBMS

如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取和维护数据，完成这个任务的是一个系统软件－数据库管理系统。

数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

数据库管理系统的主要功能：

1）数据定义功能：DBMS提供数据定义语言（Data Definition Language，简称DDL），用户通过它可以方便地对数据库中的数据对象进行定义。

2）数据操纵功能：DBMS还提供数据操纵语言（Data Manipulation Language，简称DML），用户可以使用DML操纵数据实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。

3）数据库的运行管理：数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、

统一控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据地并发使用及发生故障后的系统恢复。

4）数据库的建立和维护功能：它包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常是由一些实用程序完成的。

数据库管理系统是数据库系统的一个重要组成部分。

（4）数据库系统[DataBase System，简称DBS]

数据库系统一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。应当指出的是，数据库的建立、使用和维护等工作只靠一个DBMS远远不够，还要有专门的人员来完成，这些人被称为数据库管理员（DataBase Administrator，简称DBA）。

数据库系统是指计算机系统中引进了数据库后的系统，其计算机硬件、软件如下图所示。

下面用一个实体与数据库系统进行比较，例如数据库系统与图书馆的比较。

数据库图书馆

数据图书

外存书库

用户读者

数据模型书卡格式

数据库管理系统图书馆管理员

数据的物理组织方法图书馆图书存放方法

用户对数据库的操作读者对图书馆的访问

（使用数据操纵语言对数据检索、插入、删除、修改）（用普通语言借书、还书等）

1.2 数据管理技术的产生和发展

数据库技术是应数据管理任务的需要而产生的。

数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。数据管理则是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题。

伴随着计算机技术的不断发展，数据处理及时地应用了这一先进的技术手段，使数据处理的效率和深度大大提高，也促使数据处理和数据管理的技术得到了很大的发展，其发展过程大致经历了人工管理、文件管理、数据库管理及分布式数据库管理等四个阶段。

1.2.1数据管理三个阶段比较

（1）人工管理阶段

该阶段指20世纪60年代以前，这一时期的计算机功能比较简单，主要用于科学计算。计算机外存储设备只有磁带和卡片等，计算机软件系统方面，还没有操作系统，也没有数据库系统等专门的数据管理软件，只有汇编语言。由于缺乏软件系统的支持，数据管理的工作由应用程序完成。在应用程序中不仅要规定数据的逻辑结构，还要设计数据的物理结构。

这一阶段数据管理的特点是：

应用程序所对应的数据不单独存在，在程序运行时由数据卡片或数据磁带输入，运算后直接取走结果，源数据与结果都不保存。

应用程序完全依赖于数据，不具有数据独立性，一旦数据的逻辑结构或物理结构发生变化，应用程序必须做相应的修改。

数据是面向应用的，一个数据集只能对应一个应用程序。应用程序之间不能共享数据。

由于数据不能共享，因此即使两个应用程序使用到某些相同的数据，它们之间也无法相互利用对方的数据。

（2）文件管理阶段

该阶段指20世纪60年代早期到20世纪60年代后期。在这个时期，计算机开始大量用于非数值计算，磁盘，磁鼓等存储设备的出现大大增强了计算机的存取能力。软件方面，出现了操作系统，数据以文件的形式由操作系统的专门软件——文件管理系统，进行统一管理。

其具有以下特点：

数据统一由操作系统组织成数据文件，并长期保存在磁盘存储器上。用户通过文件管理系统可以方便地进行访问与修改。

由于文件的物理组织由操作系统完成，用户或者应用程序只须根据数据的逻辑结构，通过文件名进行访问，无须了解数据的物理结构，从而提高了数据的物理独立性。

文件管理系统还为用户提供了多种文件组织形式，如顺序文件组织，索引文件组织，直接文件存取组织等。

文件管理系统的出现，弥补了手工管理的一些缺陷，使得数据管理技术有了很大的提高，但是它在数据管理方面还存在一些不足，主要表现在以下几点：

由于数据只能以文件为单位进行共享，不能实现以记录或数据项为单位的共享，因此数据还存在大量的冗余。

数据缺乏逻辑独立性，应用程序与数据文件之间仍互相依赖，文件的逻辑结构一旦改变，应用程序也应做相应的修改。

文件与文件之间相互对立，无法实现文件之间的相互联系，不能反映客观世界事物间的复杂联系。

（3）数据库管理阶段

20世纪60年代后期至今，由于计算机技术的迅速发展，磁盘存储技术取得重要进展，计算机更广泛地应用于管理。随着数据量的剧增，对数据管理提出了更高的要求：要求具有更高的独立性与共享性。文件管理技术已经不能适应上述要求。为了进一步减少数据冗余，满足多用户，多应用程序的数据独立与高度共享的需求，使数据为尽可能多的应用程序服务，出现了统一管理数据的专门软件系统——数据库管理系统（database