【正文】 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 1 第一章 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概述 一、引言 二、數(shù)據(jù)模型 三、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 2 167。 引言 一、什么是數(shù)據(jù)庫(kù) ?數(shù)據(jù)庫(kù)是計(jì)算機(jī)軟件的一個(gè)重要分支，是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的定義有不同提法。 從三方面描述數(shù)據(jù)庫(kù)： ?存儲(chǔ)在外存介質(zhì)上的數(shù)據(jù)集合； ?存在以這種數(shù)據(jù)為背景運(yùn)行的若干個(gè)批應(yīng)用程序，對(duì)其進(jìn)行檢索、修改、插入和刪除，另外可能有一些聯(lián)機(jī)用戶從遠(yuǎn)程終端與數(shù)據(jù)庫(kù)相互作用； 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 3 ?數(shù)據(jù)庫(kù)是集成的，即包含許多用戶的數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶只享用其中的小部分，且不同用戶使用的部分?jǐn)?shù)據(jù)以多種方式重疊 —— 即單獨(dú)的數(shù)據(jù)片能夠被許多不同用戶共享； ?首先指出，數(shù)據(jù)庫(kù)保存的是用于企業(yè)和事業(yè)部門、團(tuán)體和個(gè)人的有關(guān)數(shù)據(jù)。例如制造公司的生產(chǎn)管理和產(chǎn)品供銷數(shù)據(jù)、銀行帳目數(shù)據(jù)、醫(yī)院的患者病例數(shù)據(jù)、學(xué)校的教學(xué)管理數(shù)據(jù)、政府部門的管理、統(tǒng)計(jì)和計(jì)劃數(shù)據(jù)等。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 4 ?特別應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)保存這些數(shù)據(jù)的目的，不僅僅是為了擴(kuò)展人們的記憶而主要是幫助人們?nèi)タ刂婆c之相關(guān)的事物。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)往往不是孤立存在的，通常是一個(gè)更大的信息控制系統(tǒng)的一部分，兩者關(guān)系如圖 1． 1所示。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 5 控制決策機(jī)構(gòu) （ 用戶 ） 信息規(guī)范化 策略 客觀事物 觀測(cè)機(jī)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 6 ?該圖表示，人們從觀測(cè)客觀事物中得到大量信息，對(duì)這些信息進(jìn)行記錄、整理和歸類 (總稱規(guī)范 )，然后將規(guī)范信息數(shù)據(jù)化并送入數(shù)據(jù)庫(kù)中保存起來(lái)，其中一部分信息可直接送入控制決策機(jī)構(gòu)。另一方面，控制決策機(jī)構(gòu)向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出詢問(wèn)，并利用數(shù)據(jù)庫(kù)響應(yīng)后提供的信息(以及其他有關(guān)信息 )作出決策，再行控制客觀事物。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 7 ?例如，就一個(gè)教學(xué)信息控制系統(tǒng)而言，客觀事物可指學(xué)生、課程、學(xué)習(xí)情況等，決策控制機(jī)構(gòu)指教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)，策略是提高教學(xué)質(zhì)量的措施。當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理人員把觀測(cè)客觀事物 (學(xué)生、課程、學(xué)習(xí)情況 )得到的信息規(guī)范化、數(shù)據(jù)化并送入數(shù)據(jù)庫(kù)后，教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)即可通過(guò)詢問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)得到學(xué)生各門課程的學(xué)習(xí)情況，根據(jù)這些情況，參考其他學(xué)校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出改進(jìn)教學(xué)的措施 (策略 )，并在教學(xué)中付諸實(shí)行 (控制客觀事物 )。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 8 ?圖書館是存儲(chǔ)和負(fù)責(zé)借閱圖書的部門；而數(shù)據(jù)庫(kù)則是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并負(fù)責(zé)用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)。正象圖書館不能簡(jiǎn)單地與書庫(kù)等同起來(lái)一樣，我們也不能把數(shù)據(jù)庫(kù)僅僅理解為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的集合，而應(yīng)視為一個(gè)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。如果把書籍胡亂地堆放在書庫(kù)中，幾乎無(wú)法從數(shù)以百萬(wàn)冊(cè)計(jì)的浩瀚書海中查找出讀者要借的一本書來(lái)。因此，沒有一套完整的書卡作為圖書館藏書的模型，查借書籍就很困難，管理員也很難掌 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 9 ?握藏書全貌。所以如果不知道書卡與書架的對(duì)應(yīng)關(guān)系，管理員也難以按借書單找到讀書的存放位置。一個(gè)圖書館要想很好地為讀者服務(wù)，必須完成以下工作： ?建立完善的書卡。書卡的內(nèi)容和格式常包括：書號(hào) (分類號(hào) )、書名、作者名、出版社名、出版時(shí)間、內(nèi)容摘要和其他細(xì)節(jié)。有時(shí)為了方便讀者，也按不同分類編排書卡，加以書名、作者名或其它為索引進(jìn)行編排。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 10 ?圖書應(yīng)有組織地存放在書庫(kù)中。圖書館藏書數(shù)量很大，書庫(kù)中房間和書架很多，需要按照一定的順序和規(guī)則 (物理結(jié)構(gòu) )分放圖書，并列出各類書籍存放的對(duì)應(yīng)關(guān)系表，使管理人員能按此表快速查找。 ?規(guī)定借閱權(quán)限。 ?不同類型讀者的借閱權(quán)限不同。建立周密的借閱管理制度。 ?對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，也要完成類似于圖書館的上述工作。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 11 ?數(shù)據(jù)庫(kù)要建立數(shù)據(jù)模型，使用戶可以根據(jù)數(shù)據(jù)模型訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù) (如檢索、插入、刪除和修改 )，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的物理存儲(chǔ)位置，就象讀者可以按書卡填寫借書單，而不用顧及書籍存放在書庫(kù)的什么位置一樣。 ?數(shù)據(jù)也應(yīng)有組織地在存放在存儲(chǔ)設(shè)備上，并建立數(shù)據(jù)模型到物理存儲(chǔ)位置的對(duì)應(yīng)表（這種對(duì)應(yīng)稱為映射）。使數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠按照用戶的訪問(wèn)請(qǐng)求，找到被訪問(wèn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 12 ?建立數(shù)據(jù)模型和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)（組織）方法，其目的是使用戶對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用與數(shù)據(jù)的存放位置和存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，后者的變動(dòng)不影響前者（正象改變圖書的存放位置不影響讀者按書卡借書一樣），這一點(diǎn)也稱為數(shù)據(jù)獨(dú)立性，它是數(shù)據(jù)庫(kù)的重要特征之一?，F(xiàn)用表 來(lái)歸納數(shù)據(jù)庫(kù)與圖書館兩者的類似。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 13 序號(hào) 數(shù)據(jù)庫(kù) 圖書館 1 數(shù)據(jù) 圖書 2 外存 書庫(kù) 3 用戶 讀者 4 用戶標(biāo)識(shí) 借書證 5 數(shù)據(jù)模型 書卡格式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 14 6 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) 圖書管理員 7 數(shù)據(jù)的物理組織方法圖書的物理存放方法 8 用戶對(duì)數(shù)據(jù)的操作 （ 檢索、插入、刪除、修改）讀者對(duì)圖書館的訪問(wèn) （ 借書、還書）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 15 二、數(shù)據(jù)庫(kù)管理的進(jìn)展 ?數(shù)據(jù)管理是指對(duì)數(shù)據(jù)的組織、分類、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)。 ?計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理隨著計(jì)算機(jī)硬件 (主要是外存儲(chǔ)器 )、軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍的發(fā)展而不斷發(fā)展，多年來(lái)大致經(jīng)歷了如下四個(gè)階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 16 ? . 應(yīng)用程序 1 數(shù)據(jù)組 1 應(yīng)用程序 2 數(shù)據(jù)組 2 應(yīng)用程序 n 數(shù)據(jù)組 n 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 17 ?這個(gè)階段的特點(diǎn)是： ?數(shù)據(jù)不保存 ； ?沒有軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理； ?沒有文件概念； ?一組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)一個(gè)程序； 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 18 ? 應(yīng)用程序 2 數(shù)據(jù)組 2 應(yīng)用程序 n 數(shù)據(jù)組 n 存儲(chǔ) 方法 應(yīng)用程序 1 數(shù)據(jù)組 1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基礎(chǔ) 19 ?這個(gè)階段的優(yōu)點(diǎn)： ?程序與數(shù)據(jù)有一定的獨(dú)立性； ?數(shù)據(jù)與程序之間有設(shè)備獨(dú)立性，即程序只