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第二章 数据库技术 数据库基础 数据模型 数据库设计 数据库保护 SQL语言 第一节 数据库基础 一、数据库基本概念 二、数据管理方法的发展 三、数据库系统结构 一、数据库基本概念 1、数据库(DB 即Database) 数据库是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的、能为多个用户共享的、与应用程序彼此独立的相关数据的集合。 数据库的特点： 数据的共享性 数据的独立性 数据的完整性 数据库中的数据冗余少 例如：一个学校的全体学生信息可作为一个数据库 2、数据库管理系统 数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是用于管理数据库的计算机软件，在操作系统支持下工作，其职能是建立、维护数据库，接受和处理用户程序或命令访问数据库的各种请求。其功能可概括为三方面： 数据库的定义和建立 数据库的操纵 数据库的运行控制（完整性、安全性、并发控制） 常用的数据库管理系统有Oracle、SQL Server、FoxPro、Access等。 3、数据库系统 数据库系统（Database System，DBS）是引进数据库技术后的计算机系统，通常由以下部分组成： 硬件 软件：操作系统、高级程序语言、应用开发工具软件、DBMS、应用系统、数据库。 数据库管理员 用户 二、数据管理方法的发展 数据管理技术发展经历了三个阶段：人工管理、文件系统和数据库系统阶段。 1．人工管理阶段（20世纪50年代中期以前） 早期的数据处理都是通过手工进行的，因为当时的计算机主要用于科学计算。计算机上没有专门管理数据的软件，也没有磁盘之类的设备来存储数据。应用程序和数据之间的关系如图 1-1 所示。 人工管理阶段数据处理具有以下几个特点： 数据量较少。 数据不保存。 没有软件系统对数据进行管理。 数据不共享。 数据不具有独立性。 2．文件系统阶段 20 世纪50年代中期以后， 计算机硬件方面已有了磁盘、磁鼓等直接存取存储的设备；软件方面，操作系统中已有了专门的数据管理软件，即文件系统；处理方式上不仅有了批处理，而且能够联机实时处理。文件系统对数据的管理，实际上是通过应用程序和数据之间的一种接口实现的，如图 1- 2所示。 文件系统具有如下特点： 由于有了存储设备，数据可以保存在外存上反复处理。 由于有了专用的软件对数据进行管理，程序和数据之间就有了一定的独立性，数据和程序都以独立的文件形式存放。 文件组织形式的多样化，有数据文件、索引文件、链接文件等。 文件系统具有如下缺点： 数据冗余度大：文件与应用程序密切相关。相同的数据集合在不同的应用程序中使用时，经常需要重复定义、重复存储。 数据不一致性：由于相同数据的重复存储，单独管理，给数据的修改和维护带来难度，容易造成数据的不一致。 数据联系弱：文件系统中数据组织成记录，记录由字段组成，记录内部有了一定的结构。但是文件之间是孤立的，从整体上看没有反映现实世界事务之间的内在联系，因此很难对数据进行合理的组织以适应不同应用的需要。 数据独立性差：文件系统中的文件是为某一特定应用服务的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优化的，想对现有的数据再增加一些新的应用会很困难，系统不易扩充。一旦数据的逻辑结构改变，必须修改应用程序，修改文件结构的定义，因此数据与程序之间仍缺乏独立性。 3．数据库系统阶段 从20世纪60年代后期以来，计算机用于管理的规模更为庞大，数据量急剧增长，多种语言对数据的共享要求越来越强，实时处理要求也更多，这就需要有更好的数据管理手段，加上这个时期已有了大容量的磁盘，而且计算机硬件价格下降，为数据库系统的出现提供了可能性。数据库系统阶段的特点如下： （1）数据结构化。即采用复杂的数据模型表示数据结构。数据模型不仅描述数据本身的特点，还描述数据之间的联系。数据不再面向某个应用，而是面向整个应用系统。 （2）数据共享性高、冗余度小、易扩充。数据冗余明显减少，实现数据共享。 （3）有较高的数据独立性。 （4）数据由DBMS统一管理和控制。可以对数据进行安全性、完整性和并发行控制。 该阶段应用程序与数据库之间的对应关系如图1-3所示。 三、数据库系统结构 从数据库管理系统角度看，数据库系统通常采用三级模式结构。这是数据库管理系统内部的系统结构。 从数据库最终用户角度看，数据库系统的结构分为单用户结构、主从式结构、分布式结构、客户／服务器结构、浏览器／服务器结构。这是数据库系统外部的体系结构。 （一）数据库系统的模式结构 数据库系统是一个由外模式、模式和内模式组成的多级系统结构。这就是有名的SPARE分级结构。三级结构对数据库的组织从内到外分三个层次描述，分别称为内模式、模式和外模式。 1、模式 模式也称概念模式或逻辑模式（Schema） 是数据库中