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程序设计与实例教程 第1章 数据库技术的发展及基本理论1 1.1 数据库技术的发展历史 1.2 数据库系统 1.3 数据库基本理论 1.4 关系数据库的设计与关系运算 1.5 Visual FoxPro 9.0高级数据库 1.1 数据库技术的发展历史 1.1.1 人工管理阶段 1.1.2 文件系统阶段 1.1.3 数据库系统阶段 1.1 数据库技术的发展历史 自从1946年第一台电子计算机ENIAC诞生以来，计算机的应用范围就迅速扩展。从最初单纯的科学计算到复杂的事务处理再到决策支持甚至人工智能，在这过程中，计算机所处理的数据量呈几何级急剧增长，数据间关系的复杂性也随之增加。 数据库技术发展大致经过三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段。 1.1.1 人工管理阶段 这个时期数据管理的特点是： （1）数据不保存。 （2）没有专用的软件对数据进行管理。 （3）只有程序（Program）的概念，没有文件（File）的概念。 （4）一组数据对应一个程序，数据是面向应用的。 1.1.1 人工管理阶段 以上特点可用图形来表示，如图1-1所示。 1.1.2 文件系统阶段 这一阶段的数据管理形成了如下几个特点： （1）计算机大量用于数据处理。 （2）用软件进行数据管理，程序和数据之间有软件提供存取方法进行转换，有共同的数据查询修改的管理模块。 （3）文件组织已多样化。 （4）数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用。 （5）上述特点比人工管理阶段有了很大的改进，但随着数据量的急剧增加，数据管理规模的扩大，文件系统显露出了三个缺点： ① 数据冗余度（Redundancy）大。 ② 数据不一致性。 ③ 数据和程序缺乏独立性。 1.1.2 文件系统阶段 这个时期程序与数据的关系如图1-2所示。 1.1.3 数据库系统阶段 特点如下： 1. 采用复杂的数据模型（结构） 数据模型描述数据本身的特点和数据之间的联系，这种联系通过存取路径实现。 2. 有较高的数据独立性 数据库的结构分成用户的逻辑结构、整体逻辑结构、物理结构三级。 3. 提供方便的用户接口 数据库系统为用户提供了方便的用户接口，用户可使用查询语言或简单的终端命令操作数据库，也可以用程序方式操作数据库。 1.1.3 数据库系统阶段 4. 提供数据控制功能 数据库管理系统提供以下四方面的数据控制功能： （1）数据完整性。保证数据库始终包含正确的数据。 （2）数据安全性。 （3）数据库的并发控制。 （4）数据库的恢复。 1.2 数据库系统 1.2.1 数据库 1.2.2 软件系统 1.2.3 硬件系统 1.2.4 数据库管理员 1.2 数据库系统 数据库系统（Database system）是采用数据库技术构建的复杂计算机系统。 数据库，软件系统，硬件系统，数据库管理人员被称为数据库系统的四要素。 1.2.1 数据库 数据库是按一定结构组织的，各种应用相关的所有数据的集合。它包含了数据库管理系统处理的全部数据。其内容主要分为两个部分：一是物理数据库，记载了所有数据；二是数据字典，描述了不同数据之间的关系和数据组织的结构。 1.2.2 软件系统 软件系统包括了数据库管理系统（DBMS）、操作系统（Operating System）、应用程序开发工具及各种应用程序。 图1-4详细描述了应用程序通过DBMS和操作系统访问（读取）数据库的过程。 1.2.3 硬件系统 硬件系统是指支持数据库系统运行的全部硬件，一般由中央处理器、主存、外存等硬件设备组成。不同的数据库对硬件系统的要求有所不同，普通的桌面数据库一般可以运行在个人计算机上，而一些大型数据库如Oracle，Sybase等，则对硬件系统有较高的要求。另外，如果是联网的数据库系统则还需要购买配套的网络设备。 1.2.4 数据库管理员 数据库管理员（Database administrator，简称DBA），是专门负责数据库系统设计、运行和维护的专职人员。他们在数据库系统的规划、设计、运行阶段都担任着重要的任务。 1)数据库规划设计阶段 2)管理方面 1.3 数据库基本理论 1.3.1 数据处理的抽象描述 1.3.2 数据模型 1.3 数据库基本理论 学习和熟悉以下所介绍的基础理论，有助于更加清晰的了解数据库技术原理和更透彻地掌握数据库技术。 1.3.1 数据处理的抽象描述 人们研究和处理数据的过程中，常常把数据的转换分为三个领域——现实世界、信息世界、机器世界，这三个世界间的转换过程，就是将客观现实的信息反映到计算机数据库中的过程。 1. 现实世界（Real Word） 客观存在的世界就是现实世界，它独立于人们的思想之外。 1