【正文】 的對應(yīng)關(guān)系文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)不能長期保存，一個程序中的數(shù)據(jù)無法被其他程序利用，程序與程序間存在大量的重復(fù)數(shù)據(jù)，稱為數(shù)據(jù)冗余。2．文件系統(tǒng)階段這一階段，計算機(jī)處理數(shù)據(jù)的速度和存儲能力大大提高，可直接存取的磁盤成為聯(lián)機(jī)的主要外存，軟件上也出現(xiàn)了高級語言和操作系統(tǒng)。這樣數(shù)據(jù)可長期保存在計算機(jī)外存上，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)處理，并支持文件的查詢、修改、插入和刪除等操作，這就是文件系統(tǒng)。但是這一時期的文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件主要是服務(wù)于某一特定的應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)和程序相互依賴，而且同一數(shù)據(jù)項可能重復(fù)出現(xiàn)在多個文件中，數(shù)據(jù)冗余量大，浪費(fèi)空間，增加更新開銷。由于冗余多，不能統(tǒng)一修改數(shù)據(jù)，造成了數(shù)據(jù)的不一致性。在文件系統(tǒng)階段，程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如圖18所示。文件系統(tǒng)是專門管理外存儲器的數(shù)據(jù)管理軟件。在文件系統(tǒng)階段，程序與數(shù)據(jù)有了一定的獨(dú)立性，程序和數(shù)據(jù)分開，有了程序文件和數(shù)據(jù)文件的區(qū)別。3．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段20世紀(jì)60年代后期，計算機(jī)性能得到了進(jìn)一步的提高，應(yīng)用范圍也越來越廣泛。同時多種應(yīng)用、多種語言互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求越來越強(qiáng)烈。更重要的是出現(xiàn)了大容量磁盤，存儲容量大大增加且價格下降。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)此時，為克服文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)時的不足，滿足和解決實際應(yīng)用中多個用戶、多個應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)的要求，從而使數(shù)據(jù)能為盡可能多的應(yīng)用程序服務(wù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)——數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，如圖19所示。4．技術(shù)特點(diǎn)的簡單比較用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)比文件系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，從文件系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)的飛躍。20世紀(jì)80年代后不僅在大、中型計算機(jī)上實現(xiàn)并應(yīng)用了數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，如Oracle、Sybase、Informix等，在微型計算機(jī)上也可使用數(shù)據(jù)庫管理軟件，如常見的SQL Server、Access、FoxPro等軟件，使數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用和普及。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫的框架，是數(shù)據(jù)模型用數(shù)據(jù)描述語言給出的精確描述。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般劃分為3個層次，它們是概念模式、外模式和內(nèi)模式，如圖110所示。這樣，整個數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)可以分為三級模式和二級映射，其中三級模式包含有以下3種。1．概念模式概念模式亦稱模式，是數(shù)據(jù)庫的總框架。描述數(shù)據(jù)庫中關(guān)于目標(biāo)存儲的邏輯結(jié)構(gòu)和特性，基本操作和目標(biāo)與目標(biāo)及目標(biāo)與操作的關(guān)系和依賴性，以及對數(shù)據(jù)的安全性、完整性等方面的定義。所有數(shù)據(jù)都按這一模式進(jìn)行裝配。概念模式由概念模式描述語言DDL來進(jìn)行描述。概念模式的一個具體值稱為模式的一個實例（Instance）。同一個模式可以有很多實例。模式是相對穩(wěn)定的，而實例是相對變動的。模式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其關(guān)系，而實例反映的是數(shù)據(jù)庫某一時刻的狀態(tài)。2．外模式外模式亦稱子模式，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖。它屬于概念模式的一部分，描述用戶數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、類型、長度等。所有的應(yīng)用程序都是根據(jù)外模式中對數(shù)據(jù)的描述而不是概念模式中對數(shù)據(jù)的描述而編寫的。一個數(shù)據(jù)庫可以有多個外模式。外模式是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施。3．內(nèi)模式內(nèi)模式亦稱存儲模式，是對數(shù)據(jù)庫在物理存儲器上的具體實現(xiàn)的描述。它規(guī)定數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的物理組織方式、記錄尋址技術(shù)、定義物理存儲塊的大小，溢出處理方 法等。為了實現(xiàn)上述3個抽象級別的模式聯(lián)系和轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在這三層結(jié)構(gòu)之間提供了二級映像。? 邏輯映像（外模式/模式映像）對于每一個外模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都有一個邏輯映像。它定義了該外模式與模式之間的對應(yīng)關(guān)系。這些映像定義通常包含在各自外模式的描述中。當(dāng)模式改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對各個外模式/模式的映像作相應(yīng)改變，可以使外模式保持不變，從而不必修改應(yīng)用程序，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。如：216。 在模式中增加新的記錄類型，而不破壞原有記錄類型之間的聯(lián)系；216。 在原有記錄類型之間增加新的聯(lián)系；216。 在某些記錄類型中增加新的數(shù)據(jù)項。? 物理映像（模式/內(nèi)模式）數(shù)據(jù)庫中只有一個模式，也只有一個內(nèi)模式，所以物理映像是唯一的。它定義了數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu)之間的對應(yīng)關(guān)系。該映像定義通常包含在模式描述中。當(dāng)數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)改變時，由數(shù)據(jù)庫管理員對物理映像作相應(yīng)改變，可以使模式保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。如：? 改變存儲設(shè)備或引進(jìn)新的存儲設(shè)備；? 改變數(shù)據(jù)的存儲位置；? 改變存儲記錄的體積；? 改變數(shù)據(jù)組織方式。 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型（Data Model）是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象。它不僅反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。 數(shù)據(jù)模型概述數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)庫是某個單位、企業(yè)、組織所涉及的數(shù)據(jù)的綜合，它不僅要反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且要反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。計算機(jī)不能直接處理現(xiàn)實世界中的具體事物，所以需要事先將具體事物轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)。描述從現(xiàn)實世界轉(zhuǎn)換為DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，如 圖111所示。不同的數(shù)據(jù)模型實際上所提供的模型化數(shù)據(jù)和信息也不相同。數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次可劃分為兩類。? 概念模型 它又稱信息模型，是一種面向客觀世界、面向用戶的模型，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計，例如ER模型、擴(kuò)充的ER模型等都屬于概念模型。? 數(shù)據(jù)庫模型 它是一種面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模型，主要用于DBMS的實現(xiàn)，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型等均屬于這類數(shù)據(jù)模型。 數(shù)據(jù)模型的組成數(shù)據(jù)模型是嚴(yán)格定義的一組概念的集合，是現(xiàn)實世界中的事物及其間聯(lián)系的一種抽象表示。通常，一個數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型由下列三部分組成。? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是所研究的對象類型的集合。這些對象描述數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容、性質(zhì)和數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是刻畫一個數(shù)據(jù)模型性質(zhì)的最重要的方面。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中通常按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型。例如，采用層次型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型分別稱為層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型。? 數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作是指對數(shù)據(jù)庫中各種對象（型）的實例（值）允許執(zhí)行的操作的集合，包括操作及有關(guān)的操作規(guī)則。例如，數(shù)據(jù)庫中主要的操作有查詢和更新（插入、刪除、修改）兩大類。數(shù)據(jù)模型要給出這些操作確切的含義、操作規(guī)則和實現(xiàn)操作的語言。因此，數(shù)據(jù)操作規(guī)定了數(shù)據(jù)模型的動態(tài)特性。? 數(shù)據(jù)的約束條件數(shù)據(jù)的約束條件是一組完整規(guī)則的集合。完整性規(guī)則是給定的數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則，用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)以