数据独立性及其实现

数据独立性及其实现

王欣

（中国矿业大学，徐州 221116）

摘要：数据独立性是指应用程序和数据结构之间相互独立，互不影响。ENRMS系统为用户提供了一个友好的界面，即允许用户交互访问数据库中的某一记录，也可由用户通过高级语言访问数据库中的数据，并保证程序与数据的独立性。

关键词：独立性；数据库；EDRMS

Data Independence and Its Realization

Xin Wang

(China University of Mining and Technology, Xu Zhou, 221116)

Abstract: Data independence indicates that the application programs and data structures are independent without affecting mutually. The ENRMS system provides the users with a friendly interface, that is, to permit interactive access to a certain record in database by the users, it also permits users to access data in the database through advanced language and guarantees dependence of programs and data.

key words: dependence; database; EDRMS

1引言

一个数据库结构从逻辑上可以分为外部模式，内部模式和概念模式三层。为了提高数据库系统中的数据独立性，DBMS在这三级模式之间提供了两层映像。作为数据库系统的基本特征的数据和程序的独立性正是依靠于这三级模式和两级映像。

2数据库的三级模式和两级映像

概念模式也称模式，是由数据库设计者综合所有用户数据，并且按照一定的观点构造的对数据库全局逻辑结构的描述。在数据库系统的三级模式中，概念模式处于中间层，一个数据库只有一个概念模式，它既不设计数据的物理存储细节和硬件环境也与具体的应用程序和程序设计语言无关。外部模式也称为子模式，子模式是用户和数据库之间的接口，是数据库用户能看得见的和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。内部模式也称为存储模式，是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内部模式。内部模式是DBMS管理的最底层，它是物理存储设备上存储数据时的物理抽象。

映像是一种对应规则，它指出了映像双方是如何进行转换的。为了实现以上三个抽象级别的联系和

转换，即提高数据库系统中的数据独立性，DBMS在这三级模式之间提供了两层映像。两层映像分别是外模式/模式映像和模式/内模式映像。

3数据独立性

数据的独立性是数据库系统的最基本的特征之一。数据独立性是指应用程序和数据结构之间相互独立，互不影响。在三层模式体系结构中数据独立性是指数据库系统在某一层次模式上的改变不会使它的上一层模式也发生改变的能力。正是三级模式间的两层映像保证了数据库系统中的数据具有较高的数据独立性。数据独立性包括数据逻辑独立性和数据物理独立性。逻辑独立性表示一旦模式发生变化，无需改变外模式或者应用程序的能力。物理独立性表示不会因为内模式发生改变而导致概念模式发生改变的能力。

程序与数据的独立性是数据库的主要特征之一。在使用数据库时，应用程序对数据的存储界噢股和存取方法有很高的独立性。简单地说，程序与数据的独立性就是存储结构和存取方法发生改变时，由于系统具有以上两层映像关系而使程序不需要改变就能访问数据的内容。

4数据独立性实现举例

4.1CAD简介

CAD即为计算机辅助设计，是研究计算机在工程设计中综合应用的学科。它综合了计算机硬/软件的最新成就，如图形技术、数据库技术等，从而形成了一个应用范围较广的工程设计工具。在计算机辅助设计的过程中，要先将和设计有关的数据、标准和图形等以信息库的形式存入计算机（这样方便于在进行具体设计时对信息库中所存放的数据和图形等资料进行随时检索和调用），然后通过图形显示的交互设计方法，对设计模型反复进行综合分析、计算、修改和审定，直到得到满意的设计方案。在计算机辅助设计系统中，所需要的数据量非常大，一方面包括产品设计、分析和作图所需要的数据另一方面还包括综合处理的数据，其中既有普通的文字信息，又有复杂的图形信息。因此在CAD系统中必须要有一个方便而且实用的对图形信息和大量其他数据资料进行合理组织和管理的管理软件。EDRMS作为一个主要用于图形信息管理的工程数据库管理系统就叫好地解决了这一问题。

4.2EDRMS系统和Datatrieve简介

EDRMS 系统是利用VAX—11 Datatrieve 和VAX—11 软件在V AX—11 VMS 操作系统支持下开发的管理软件它通过在VAX 11 Datatrieve 管理软件基础上增加一层接口进行工程数据管理EDRMS系统结构如图1 所示

ENRMS系统为用户提供了一个友好的界面，即允许用户交互访问数据库中的某一记录，也可由用户通过高级语言访问数据库中的数据，并保证程序与数据的独立性。V AX—11 Datatrieve是一种数据检索语言，是信息管理的工具。VAX—11 Datatrieve提供调用，并允许运用其他语言编写程序，利用VAX—11 Datatrieve可以访问、存储和更新文件中的信息并产生报告。使用V AX—11 Datatrieve中的检索服务等可以访问数据库。

V AX—11 Datatrieve结构如图2

DMF是数据操纵部件，VAX—11 Datatrieve调用接口在其上面，所有对DMF数据管理服务的请求都要经过该调用接口。通过调用接口访问DMF的访问方式有以下三种：一终端服务；二是远程服务；三是用户书写的高级语言程序。

4.3EDRMS系统的独立性实现

EDRMS工程数据库管理系统对于所支持的高级语言，为了保证程序与数据的独立性以及为了方便用户，实现简洁灵活的要求，在系统初始化建库的时候可以为每种高级语言自动生成两个include文件。

以FORTRAN语言为例，自动生成的两个include文件的名字分别为记录名其前6个字符加.FOR及加O.FOR。而PASCAL语言中自动产生的两个文件名字分别为记录名或其前6个字符加.PAS及加O.PAS。

5结束语

数据独立性在三级结构的两级映像中已得到较好的实现，本文提供的ENRMS系统的VAX—11 Datatrieve方法也较为适用。对于程序和数据的独立性，上文中以PASCAL语言和FORTRAN为例介绍了自动产生的include文件，其他语言的include文件的产生道理相同。

参考文献：

[1]萨师煊. 数据库系统概论[M]. 北京: 高等教育出版社1989.20.

[2]姜宏伟, 吕励吴雅芬,工程数据库管理系统程序与数据的独立性实现.农机化研究2001,(8)：106-108

[3] 孙坤. 工程数据库中复杂物体和事务处理的管理[J].计算机研究与发展1988,(3)：35-37.