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数据库

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数据库的定义

定义1

 

当人们从不同的角度来描述这一概念时就有不同的定义(当然是描述性的)。例如,称数据库是一个“记录保存系统”(该定义强调了数据库是若干记录的集合)。又如称数据库是“人们为解决特定的任务,以一定的组织方式存储在一起的相关的数据的集合”(该定义侧重于数据的组织)。更有甚者称数据库是“一个数据仓库”。当然,这种说法虽然形象,但并不严谨。

 

严格地说,数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。在经济管理的日常工作中,常常需要把某些相关的数据放进这样“仓库”,并根据管理的需要进行相应的处理。例如,企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的基本情况(职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、简历等)存放在表中,这张表就可以看成是一个数据库。有了这个"数据仓库"我们就可以根据需要随时查询某职工的基本情况,也可以查询工资在某个范围内的职工人数等等。这些工作如果都能在计算机上自动进行,那我们的人事管理就可以达到极高的水平。此外,在财务管理、仓库管理、生产管理中也需要建立众多的这种"数据库",使其可以利用计算机实现财务、仓库、生产的自动化管理。

 

J.Martin给数据库下了一个比较完整的定义:数据库是存储在一起的相关数据的集合,这些数据是结构化的,无有害的或不必要的冗余,并为多种应用服务;数据的存储独立于使用它的程序;对数据库插入新数据,修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。当某个系统中存在结构上完全分开的若干个数据库时,则该系统包含一个“数据库集合”。

 

定义2

 

数据库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

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。

数据库的主要特点

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。

数据库的种类

数据库通常分为层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。而不同的数据库是按不同的数据结构来联系和组织的。

 

1、数据结构模型

 

1)数据结构

 

所谓数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系。如果用D表示数据,用R表示数据对象之间存在的关系集合,则将DS=(DR)称为数据结构。例如,设有一个电话号码簿,它记录了n个人的名字和相应的电话号码。为了方便地查找某人的电话号码,将人名和号码按字典顺序排列,并在名字的后面跟随着对应的电话号码。这样,若要查找某人的电话号码(假定他的名字的第一个字母是Y),那么只须查找以Y开头的那些名字就可以了。该例中,数据的集合D就是人名和电话号码,它们之间的联系R就是按字典顺序的排列,其相应的数据结构就是DS=(DR),即一个数组。

 

2)数据结构种类

 

数据结构又分为数据的逻辑结构和数据的物理结构。数据的逻辑结构是从逻辑的角度(即数据间的联系和组织方式)来观察数据,分析数据,与数据的存储位置无关。数据的物理结构是指数据在计算机中存放的结构,即数据的逻辑结构在计算机中的实现形式,所以物理结构也被称为存储结构。这里只研究数据的逻辑结构,并将反映和实现数据联系的方法称为数据模型。

 

目前,比较流行的数据模型有三种,即按图论理论建立的层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。

 

2、层次、网状和关系数据库系统

 

1)层次结构模型

 

层次结构模型实质上是一种有根结点的定向有序树(在数学中“树”被定义为一个无回的连通图)。

 

按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库系统。IMSInformation Manage-ment System)是其典型代表。

 

2)网状结构模型

 

按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统,其典型代表是DBTGData Base Task Group)。用数学方法可将网状数据结构转化为层次数据结构。

 

3)关系结构模型

关系式数据结构把一些复杂的数据结构归结为简单的二元关系(即二维表格形式)。例如某单位的职工关系就是一个二元关系。

 

由关系数据结构组成的数据库系统被称为关系数据库系统。

 

在关系数据库中,对数据的操作几乎全部建立在一个或多个关系表格上,通过对这些关系表格的分类、合并、连接或选取等运算来实现数据的管理。dBASEII就是这类数据库管理系统的典型代表。对于一个实际的应用问题(如人事管理问题),有时需要多个关系才能实现。用dBASEII建立起来的一个关系称为一个数据库(或称数据库文件),而把对应多个关系建立起来的多个数据库称为数据库系统。dBASEII的另一个重要功能是通过建立命令文件来实现对数据库的使用和管理,对于一个数据库系统相应的命令序列文件,称为该数据库的应用系统。因此,可以概括地说,一个关系称为一个数据库,若干个数据库可以构成一个数据库系统。数据库系统可以派生出各种不同类型的辅助文件和建立它的应用系统。

常用的数据库

1BMDB2

 

作为关系数据库领域的开拓者和领航人,IBM1997年完成了SystemR系统的原型,1980年开始提供集成的数据库服务器——System/38,随后是SQL/DSforVSEVM,其初始版本与SystemR研究原型密切相关。DB2forMVSV11983年推出。该版本的目标是提供这一新方案所承诺的简单性,数据不相关性和用户生产率。1988DB2forMVS提供了强大的在线事务处理(OLTP)支持,1989年和1993年分别以远程工作单元和分布式工作单元实现了分布式数据库支持。最近推出的DB2UniversalDatabase6.1则是通用数据库的典范,是第一个具备网上功能的多媒体关系数据库管理系统,支持包括Linux在内的一系列平台。

 

2Oracle

 

Oracle前身叫SDL,由LarryEllison和另两个编程人员在1977创办,他们开发了自己的拳头产品,在市场上大量销售,1979年,Oracle公司引入了第一个商用SQL关系数据库管理系统。Oracle公司是最早开发关系数据库的厂商之一,其产品支持最广泛的操作系统平台。目前Oracle关系数据库产品的市场占有率名列前茅。

 

3Informix

 

Informix1980年成立,目的是为Unix等开放操作系统提供专业的关系型数据库产品。公司的名称Informix便是取自InformationUnix的结合。Informix第一个真正支持SQL语言的关系数据库产品是InformixSEStandardEngine)。InformixSE是在当时的微机Unix环境下主要的数据库产品。它也是第一个被移植到Linux上的商业数据库产品。

 

4Sybase

Sybase公司成立于1984年,公司名称“Sybase”取自“system”和“database”相结合的含义。Sybase公司的创始人之一BobEpsteinIngres大学版(与System/R同时期的关系数据库模型产品)的主要设计人员。公司的第一个关系数据库产品是19875月推出的SybaseSQLServer1.0Sybase首先提出Client/Server数据库体系结构的思想,并率先在SybaseSQLServer中实现。

 

5SQLServer

 

1987年,微软和IBM合作开发完成OS/2IBM在其销售的OS/2ExtendedEdition系统中绑定了OS/2DatabaseManager,而微软产品线中尚缺少数据库产品。为此,微软将目光投向Sybase,同Sybase签订了合作协议,使用Sybase的技术开发基于OS/2平台的关系型数据库。1989年,微软发布了SQLServer1.0版。

 

6PostgreSQL

 

PostgreSQL是一种特性非常齐全的自由软件的对象——关系性数据库管理系统(ORDBMS),它的很多特性是当今许多商业数据库的前身。PostgreSQL最早开始于BSDIngres项目。PostgreSQL的特性覆盖了SQL-2/SQL-92SQL-3。首先,它包括了可以说是目前世界上最丰富的数据类型的支持;其次,目前PostgreSQL是唯一支持事务、子查询、多版本并行控制系统、数据完整性检查等特性的唯一的一种自由软件的数据库管理系统。

 

7mySQL

 

mySQL是一个小型关系型数据库管理系统,开发者为瑞典MySQLAB公司。在2008116号被Sun公司收购。目前MySQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。由于其体积小、速度快、总体拥有成本低,尤其是开放源码这一特点,许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了MySQL作为网站数据库。


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