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数据库概述

时间:2009-6-19 10:00:59 点击:2631

 数据库概述

随着计算机科学与技术的发展,数据库技术应用领域已从数据处理、信息管理即事物处理扩大到计算机辅助设计、人工智能、决策支持系统和网络应用等新的领域。数据库系统的推广使用使得计算机应用迅速渗透到国民经济的各个部门和社会的每一个角落,并改变着人们的工作方式和生活方式。因此,数据库系统已成为计算机应用系统中的重要的支撑性软件。

数据管理技术是应数据管理任务的需要而产生的。在数据管理应用需求的推动下,在计算机硬件、软件发展的基础上,数据管理技术经历以下三个阶段:

人工管理阶段。50年代中期以前的计算机主要用于科学计算,数据处理都是通过手工方式进行的。当时外存没有磁盘等直接存取的存储设备;软件没有操作系统,数据的处理是批处理。

文件系统阶段。50年代后期到60年代中期,计算机不仅用于科学计算,还大量用于管理工程中,这时已有操作系统,在操作系统中有专门的数据管理软件,一般称为文件系统。文件系统是数据库系统发展的初级阶段,但不是真正的数据库系统,

数据库系统阶段。由于文件系统的缺陷,60年代末期,人们对文件系统进行了扩充,研制了一种结构化的数据组织和处理方式,才出现了真正的数据库系统。数据库为统一管理与共享数据提供了有力支撑,这个时期数据库系统蓬勃发展形成了有名的“数据库时代”。数据库系统建立了数据与数据之间的有机联系,实现了统一、集中、独立地管理数据,使数据的存取独立于使用数据的程序,实现了数据的共享。

数据库是以一定方式组织、存储及处理相互关联的数据的集合,它以一定的数据结构和一定的文件组织方式存储数据,并允许用户访问。这种集合具备下述特点:

 (1)数据的集成性。数据库系统中采用统一的数据结构方式,数据的结构化是数据库系统与文件系统的根本区别;数据库系统中的全局的数据结构是多个应用程序共用的,而每个应用程序调用的数据是全局结构的一部分,称为局部结构(即视图),这种全局与局部的结构模式构成数据库系统数据集成性的主要特征。

     数据库系统中采用统一的数据结构方式,数据的结构化是数据库系统与文件系统的根本区别;数据库系统中的全局的数据结构是多个应用程序共用的,而每个应用程序调用的数据是全局结构的一部分,称为局部结构(即视图),这种全局与局部的结构模式构成数据库系统数据集成性的主要特征。

 (2)数据的高度共享性与低冗余性。数据库系统从整体角度看待和描述数据,数据不再面向某个应用而是面向整个系统,因此,数据可以被多个用户、多个应用共享使用。尤其是数据库技术与网络技术的结合扩大了数据库系统的应用范围。数据的共享程度可以极大地减少数据的冗余度,节约存储空间,又能避免数据之间的不相容性和不一致性(所谓数据的不一致性,是指同一数据在系统的不同拷贝的值不一样)。

     数据库系统从整体角度看待和描述数据,数据不再面向某个应用而是面向整个系统,因此,数据可以被多个用户、多个应用共享使用。尤其是数据库技术与网络技术的结合扩大了数据库系统的应用范围。数据的共享程度可以极大地减少数据的冗余度,节约存储空间,又能避免数据之间的不相容性和不一致性。所谓数据的不一致性是指同一数据在系统的不同拷贝的值不一样。

 (3)数据独立性高。数据的独立性是指用户的应用程序与数据库中数据是相互独立的,即当数据的物理结构和逻辑结构发生变化时,不影响应用程序对数据的使用。数据的独立性是由DBMS的二级映象功能来保证的。数据的独立性一般分为两种:一种是物理独立性,另一种是逻辑独立性。物理独立性是指数据的物理结构(包括存储结构、存取方式等)的改变,如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构,从而不致引起应用程序的改变。逻辑独立性是指数据的总体逻辑结构改变时,如修改数据模式、改变数据间的联系等,不需要修改相应的应用程序。

     数据的独立性是指用户的应用程序与数据库中数据是相互独立的,即当数据的物理结构和逻辑结构发生变化时,不影响应用程序对数据的使用。数据的独立性是由DBMS的二级映象功能来保证的。数据的独立性一般分为两种:一种是物理独立性,另一种是逻辑独立性。

    物理独立性是指数据的物理结构(包括存储结构、存取方式等)的改变,如存储设备的更换、物理存储的更换、存取方式改变等都不影响数据库的逻辑结构,从而不致引起应用程序的改变。

    逻辑独立性是指数据的总体逻辑结构改变时,如修改数据模式、改变数据间的联系等,不需要修改相应的应用程序。

 (4)数据的管理和控制能力。数据由数据库系统统一管理和控制,保证了数据的安全性和完整性。数据库系统对访问数据库的用户进行身份及其操作的合法性检查,保证了数据库中数据的安全性;数据库系统自动检查数据的一致性、相容性,保证数据应符合完整性约束条件;数据库系统提供并发控制手段,能有效控制多个用户程序同时对数据库数据的操作,保证共享及并发操作;数据库系统具有恢复功能,即当数据库遭到破坏时能自动从错误状态恢复到正确状态的功能。

数据库系统阶段应用程序与数据之间的对应关系如图9-1所示。

9-1 应用程序与数据之间的对应关系

根据数据模型,即实现数据结构化所采用的联系方式,数据库可以分为层次数据库、网状数据库和关系数据库。

层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系。每个结点表示一个记录类型,结点之间的连线表示记录类型间的联系,这种联系只能是父子联系。任何一个给定的记录值只有按其路径查看时,才能显出它的全部意义,没有一个子女记录值能够脱离双亲记录值而独立存在。这就使得层次数据库系统只能处理一对多的实体关系。IBM公司研制的IMS系统是典型的层次系统。层次模型数据库存在数据模型比较简单,操作也简单。它对于实体间联系是固定的,且预先定义好的应用系统,层次模型具有性能较高等优点。但层次模型数据库不适合于表示非层次性的联系,对插入和删除操作的限制比较多,查询子女结点必须通过双亲结点。

网状数据模型是一种比层次模型更具普遍性的结构,它去掉了层次模型的两个限制,允许多个结点没有双亲结点,允许结点有多个双亲结点,此外它还允许两个结点之间有多种联系(称之为复合联系)。网状数据模型更为直接地描述了现实世界,具有良好的性能,存取效率较高。不过,其数据定义语言(DDL)极其复杂且其数据独立性较差。

关系模型是建立在严格的数学概念的基础上的。在关系模型中,实体以及实体间的联系都是用关系表示的。在用户看来,一个关系模型的逻辑结构是一张二维表,它由行和列组成。无论实体还是实体之间的联系都用关系来表示,对数据的检索结果也是关系(即表),因此概念单一,其数据结构简单、清晰。关系模型的存取路径对用户透明,从而具有更高的数据独立性,更好的安全保密性,也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。正因为存取路径对用户透明,所以其查询效率往往不如非关系数据模型。

目前,关系型数据应用最为广泛,已经成为数据库设计事实上的标准。这不仅因为关系模型自身的强大功能,而且还由于它提供了叫做结构化查询语言(SQL)的标准接口。

关系数据库的结构由关系(即表,Table参见图9-2)组成,每个表都有一个名称,称作表名,一般来说,同一个数据库中的表名不能相同。表中存储了若干行的数据,每一行数据称作一条“记录”(Record)。表中纵向栏称作列,又称作“字段”(Field)。每一个字段(列)都有一个名称,称作字段名或列名。同一个表中,列名不能相同。应用程序通过表名和列名访问数据库中的数据。关系表中的某个字段或某些字段的组合在全表中是唯一的,这保证了可以通过这个唯一来标识一条记录,这种标识定义为主键(Primary Key)。

在许多数据库的访问过程中,要求表中的记录按照一定顺序排列,为了提高数据库的访问效率,通常建立一个较小的表——索引表,该表中只含有索引字段和记录号。索引是加快数据库访问的一种手段,目的是实现对数据行的快速、直接存取而不必扫描整个表。通过索引表可以快速确定要访问记录的位置(如用折半法查找记录)。

为了限制用户可以看到和修改的数据量,关系型数据库引入视图,它是一个虚拟表。同真实的表一样,视图包含一系列带有名称的列和行数据。但是,视图并不在数据库中以存储的数据集形式存在。行和列数据来自由定义视图的查询所引用的表,并且在引用视图时动态生成。

                                                         

9-2 关系

为了更好是实现对数据库的管理,需要使用专门的数据库管理软件,这就是数据库管理系统。数据库管理系统Database Management System)是一种操纵和管理数据库的大型软件,是用于建立、使用和维护数据库,简称DBMS。它对数据库进行统一的管理和控制,以保证数据库的安全性和完整性。用户通过DBMS访问数据库中的数据,数据库管理员也通过DBMS进行数据库的维护工作。它提供多种功能,可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立、修改和查询数据库。数据库管理系统通常具备下述功能:

l 数据库定义功能:提供数据定义语言DDL,用户使用数据定义语言能够定义数据库的结构、数据完整性和安全性等约束条件。

l 数据库操作功能:提供数据操作语言DML,用户使用数据操作语言完成数据查询、插入、删除等操作;

l 数据库运行、控制功能:提供数据安全性控制、数据完整性控制、多用户环境的并发控制以及数据库恢复等;

l 数据库维护功能:提供数据加载、转储、数据库重组、性能分析与监控等;

l 数据字典:存放数据库结构的描述等信息;

l 数据通讯功能:实现联机处理、分时处理、分布式处理等功能。

Visual Basic提供了一个功能强大的数据库开发平台,常作为开发数据库前台应用程序的工具。VB可以访问的数据库有以下3类:

1Jet数据库:数据库由Jet引擎直接生成和操作,不仅灵活而且速度快,Microsoft AccessVB使用相同的Jet数据库引擎。

2ISAM数据库:索引顺序访问方法(ISAM)数据库。有几种不同的形式,如DbaseFoxProText FilesParadox。在VB中可以生成和操作这些数据库。

3ODBC数据库:开放数据库连接。这类数据库包含遵守ODBC标准的客户/服务器数据库,如Microsoft SQL ServerOracleSybase等,VB可以使用任何支持ODBC标准的数据库。

Visual Basic 6.0编写的访问数据库的应用程序通常位于客户端,它向数据库管理系统(数据库服务器)发送访问请求,数据库服务器分析客户程序的请求、操作数据并向客户程序返回结果。这种数据访问模式称为客户/服务器访问模式,即C/SClient/Server)模式,如图9-3所示。

9-2 C/S访问模式

作者:Admin  
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