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数据库和数据库系统 1．数据库 数据库（data base）是依照某种数据模型组织起来并存放二级存储器中的数据集合。这种数据集合具有如下特点：尽可能不重复，以最优方式为某个特定组织的多种应用服务，其数据结构独立于使用它的应用程序，对数据的增、删、改和检索由统一软件进行管理和控制。从发展的历史看，数据库是数据管理的高级阶段，它是由文件管理系统发展起来的。 ????? 数据库的基本结构分三个层次，反映了观察数据库的三种不同角度。 ????? (1)物理数据层。它是数据库的最内层，是物理存贮设备上实际存储的数据的集合。这些数据是原始数据，是用户加工的对象，由内部模式描述的指令操作处理的位串、字符和字组成。 ????? (2)概念数据层。它是数据库的中间一层，是数据库的整体逻辑表示。指出了每个数据的逻辑定义及数据间的逻辑联系，是存贮记录的集合。它所涉及的是数据库所有对象的逻辑关系，而不是它们的物理情况，是数据库管理员概念下的数据库。 ????? (3)逻辑数据层。它是用户所看到和使用的数据库，表示了一个或一些特定用户使用的数据集合，即逻辑记录的集合。 ????? 数据库不同层次之间的联系是通过映射进行转换的。数据库具有以下主要特点： ????? (1)实现数据共享。数据共享包含所有用户可同时存取数据库中的数据，也包括用户可以用各种方式通过接口使用数据库，并提供数据共享。 ????? (2)减少数据的冗余度。同文件系统相比，由于数据库实现了数据共享，从而避免了用户各自建立应用文件。减少了大量重复数据，减少了数据冗余，维护了数据的一致性。 ????? (3)数据的独立性。数据的独立性包括数据库中数据库的逻辑结构和应用程序相互独立，也包括数据物理结构的变化不影响数据的逻辑结构。 ????? (4)数据实现集中控制。文件管理方式中，数据处于一种分散的状态，不同的用户或同一用户在不同处理中其文件之间毫无关系。利用数据库可对数据进行集中控制和管理，并通过数据模型表示各种数据的组织以及数据间的联系。 ????? (5)数据一致性和可维护性，以确保数据的安全性和可靠性。主要包括：?????? ①安全性控制：以防止数据丢失、错误更新和越权使用；?????? ②完整性控制：保证数据的正确性、有效性和相容性；?????? ③并发控制：使在同一时间周期内，允许对数据实现多路存取，又能防止用户之间的不正常交互作用；?????? ④故障的发现和恢复：由数据库管理系统提供一套方法，可及时发现故障和修复故障，从而防止数据被破坏 ????? 数据库逻辑设计分为三个阶段，分别是：收集和分析用户要求、建立E －R 模型和数据库模式设计。主要任务是创建数据库模式。 ????? 数据库逻辑设计中的第一阶段收集和分析用户需求是按以下四步进行的：分析用户活动，确定系统范围，分析用户活动所涉及的数据和分析系统数据。 ????? 数据流图是一种从数据和对数据的加工两方面表达系统工作过程的图形表示法。含有四种基本成分：带箭头的线段表示数据及其流动方向，圆形框表示对数据的加工，卡片形框表示文件，方框表示源点和终点。 ????? 画数据流图应遵循：由外向内、自顶向下原则进行。 ????? 数据库系统的生命期可以分为五个阶段，依次是分析、设计、编码、测试、运行。 ????? 所谓分析用户活动所涉及的数据就是以数据流图的形式表示出数据的流向和对数据所进行的加工。 ????? 所谓分析系统数据就是对数据流图中的每一个数据流名、每个文件名、每个加工名，都要给出具体定义，都需要用一个条目进行描述。描述后的产物是数据字典。数据流图和数据字典结合在一起，加上必要的说明构成系统说明书。数据字典是对数据流图中的四个成分（数据流、数据项、文件、加工）的描述。 ??????逻辑设计第二阶段建立E-R 模型分两步，首先应进行局部E －R 模型设计，然后进行总体E －R 模型的设计。 ????? 逻辑设计第三阶段在数据库模式设计阶段分两步进行，第一步初步设计：把E －R 图转换为关系模型，第二步优化设计：对模式进行调整和改善。 ????? 优化是在性能预测的基础上进行的，一般用三方面指标来衡量：1 、单位时间内所访问的逻辑记录个数要少，2 、单位时间内数据传送量要少；3 、系统占用的存储空间尽量要少。 2．数据库系统 ?　 数据库系统由文卷系统发展而来。与文卷系统相比，这种系统具有数据、体系和控制三个方面的主要特征。 ????? 数据特征　? 在文卷系统中虽然 程序 与 数据 之间可用存取方法进行转换,但 文卷 还是与应用程序对应的,即数据仍面向应用。每一应用各自建立自己的一组文卷。不同的应用若涉及相同的数据，则这些数据分别纳入各自的文卷之中。文卷的各种记录之间没有建立联系，因而数据冗余