数据库—数据库系统概述

一、数据库的地位

       数据库技术产生于六十年代末，是数据管理的有效技术，是计算机科学的最重要分支。数据库技术是信息系统的核心和基础，它的出现极大地促进了计算机应用向各行各业的渗透。数据库已经成为每个人生活中不可缺少的部分。

数据库在计算机系统中的位置

 

二、数据库的四个基本概念

1、数据(Data)—数据库中存储的基本对象

• 定义：描述事物的符号记录
• 种类：数字、文字、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录等

       数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。

       例1：93是一个数据

         语义1：学生某门课程的成绩

         语义2：某人的体重

         语义3：计算机系2022级学生人数

       例2：学生档案中的学生记录（李明，男，200405，江苏南京市，计算机系，2022）

         语义：学生姓名、性别、出生年月、出生地、所在院系、入学时间

         解释：李明是个大学生，2004年5月出生，江苏南京市人，2022年考入计算机系

2、数据库(Database)

• 定义：数据库(Database，简称DB)是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合
• 数据库的基本特征：
  • 数据按一定的数据模型组织、描述和储存
  • 可为各种用户共享
  • 冗余度较小
  • 数据独立性较高
  • 易扩展

3、数据管理系统(DBMS)

• 定义：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件；是基础软件，是一个大型复杂的软件系统
• 用途：科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据
• 主要功能：
  • 数据定义功能：提供数据定义语言(DDL)；定义数据库中的数据对象
  • 数据组织、存储和管理：分类组织、存储和管理各种数据；确定组织数据的文件结构和存取方式；实现数据之间的联系；提供多种存取方式提高存取效率
  • 数据操纵功能：提供数据操纵语言(DML)；实现对数据库的基本操作(查询、插入、删除和修改)
  • 数据库的事务管理和运行管理：数据库在建立、运行和维护时由数据库管理系统同一管理和控制；保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用；发生故障后的系统恢复
  • 数据库的建立和维护功能：数据库初始数据的装载和转换；数据库转储、恢复功能；数据库的重组织；性能监视、分析等
  • 其他功能：数据库管理系统与网络中其它软件系统的通信；数据库管理系统系统之间的数据转换；异构数据库之间的互访和互操作

4、数据库系统(DBS)

     数据库系统的构成

• 数据库
• 数据库管理系统(及其应用开发工具)
• 应用程序
• 数据库管理员

 三、数据管理技术的产生和发展

1、什么是数据管理

• 对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护
• 数据处理的中心问题

2、数据管理技术的发展过程(详细解释见下篇)

• 人工管理阶段(20世纪50年代中之前)
• 文件系统阶段(20世纪50年代末--60年代中)
• 数据库系统阶段(20世纪60年代末--现在)

3、数据管理技术的发展动力

• 应用需求的推动
• 计算机硬件的发展
• 计算机软件的发展

四、数据库系统的特点

1、数据结构化

• 数据的整体结构化是数据库的主要特征之一
• 整体结构化—不再仅仅针对某一个应用，而是面向全组织；不仅数据内部结构化，整体是结构化的，数据之间具有联系；数据记录可以变长；数据的最小存取单位是数据项

2、数据的共享性高，冗余度低且易扩充

• 数据面向整个系统，可以被多个用户、多个应用共享使用
• 数据共享的好处
  • 减少数据冗余，节约存储空间
  • 避免数据之间的不相容性与不一致性
  • 使系统易于扩充

3、数据独立性高

• 物理独立性—指用户的应用程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。
• 逻辑独立性—指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，应用程序不用改变。
• 数据独立性由数据库管理系统的二级映像功能来保证

4、数据由数据库管理系统统一管理和控制

     数据库管理系统提供的数据控制功能

• 数据的安全性(Security)保护—保护数据以防止不合法的使用造成的数据的泄密和破坏
• 数据的完整性(Integrity)检查—保证数据的正确性、有效性和相容性
• 并发(Concurrency)控制—对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果
• 数据库恢复(Recovery)—将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态