第一章 数据库原理

数据库原理及应用

第一章 数据库系统概述

1.1 数据管理的发展 1.2 数据库系统的概述 1.3 数据模型 1.4 数据库系统结构

1.1 数据管理的发展

1.1.1 人工管理阶段 1.1.2 文件系统阶段 1.1.3 数据库管理阶段

一、 人工管理阶段

① ②

在人工管理阶段(20世纪50年代中期以前), 计算机主要用于科学计算，其他工作还没有 展开。 人工管理阶段的数据管理有下列特点：数据不保存在计算机内。 没有专用的软件对数据进行管理。 只有程序(program)的概念，没有文件(file) 的概念。 数据面向程序。

③④

应用程序与数据的对应关系(人工管理)

应用程序1 应用程序2...…

数据集1 数据集2...…

应用程序n

数据集n

二、文件系统阶段

在这一阶段(20世纪50年代后期至60年代中 期),计算机不仅用于科学计算，还用于信息 管理。 文件管理阶段的特点是：

有了专用软件，数据的存储、转换均由操作系统的 文件系统完成，无须程序员考虑，使得程序和数据 具有一定的独立性。 文件组织已经多样化，除了顺序文件外，出现了随 机存取的索引文件和直接存取文件等

数据可长期保存在外存上，数据以文件的形式进行 组织，并对其进行操作。 应用程序和数据的维护都比人工管理阶段方便简单。 一个应用程序可以使用多个数据文件，不同的应用 程序也可以使用同一个数据文件。 以文件为单位共享数据，难以避免数据冗余。 文件不易扩充和修改。

应用程序1

数据组1

应用程序2

文件管 理系 统

数据组2

应用程序n

数据组n

随着数据管理规模的扩大，数据量急剧增加， 文件系统显露出三个缺陷：①

数据冗余(redundancy)

②③

数据不一致(inconsistency)数据联系弱(poor data relationship)

三、 数据库阶段 1. 2. 3. 4.

数据库阶段的数据管理具有以下特点：采用数据模型表示复杂的数据结构。 有较高的数据独立性。 数据库系统为用户提供了方便的用户接口。 数据库系统提供以下四方面的数据控制功能：数 据库的并发控制，数据库的恢复，数据的完整性 和数据安全性。 增加了系统的灵活性

5.

应用程序与数据的对应关系(数据库系统)应用程序1

应用程序2……

数据库管理系统DBMS

数据库

应用程序n

数据管理各阶段的比较 ： 人工管理阶段 应用需求 科学计算 产 硬件水平 无直接存储设备 生 没有操作系统和管 软件水平 背 理数据软件 景 处理方式 批处理 数据的管 应用程序，数据不 保存 特 理者 点 数据面向 某一应用程序 的对象 文件系统阶段 数据库系统阶 段

科学计算

机/信息管 大规模管理 理磁盘/磁鼓 高级语言和操作系 统(有文件系统) 联机实时处理、批 处理 文件系统，数据可 长期保存 某一应用程序 大容量磁盘 有数据库管理 系统 联机实时处理， 分批处理，批 处理 数据库管理系 统 现实世界

补充：信息、数据与数据处理

数据是指能被计算机存储和处理、反映客 观实体信息的物理符号，可以表示为数字、 文字、图形、图像、动画、影像、声音等 多种形式。

一是描述事物特性的数据内容 二是存储在某一媒体上的数据形式

信息是指数据经过加工处理后所获取的有用的 知识。 数据处理也称信息处理，就是数据的收集、整 理、组织、加工、分类、存储、排序、查询、 检索、维护和传送等各种操作。

1.2数据库系统的概述

数据库系统(Database System,简称DBS)由 硬件系统、数据库、数据库管理系统及相关软 件、数据库管理员和各级用户组成。

数据库系统的组成 数据库管理系统

1.2.1 数据库系统的组成

数据库——数据库是指以一定方式存储在计算机设备 上的、相互关联的数据的集合。硬件——构成计算机系统的各种物理设备。 软件——主要包括DBMS、支持DBMS运行的操作系 统、具有与数据库接口的高级语言及其编译系统、以 DBMS为核心的应用开发工具和为特定应用环境开发 的数据库应用系统。