【正文】 ?硬件有了磁盤 、 磁鼓等直接存儲(chǔ)設(shè)備 。 返回 18 文件管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)如下： 1. 數(shù)據(jù)以文件形式可長期保存下來 ? 用戶可隨時(shí)對(duì)文件進(jìn)行查詢 、 修改和增刪等處理 。 返回 19 在文件系統(tǒng)階段 ， 程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系可用圖 。 ?由于相同數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)、各自管理，在進(jìn)行更新操作時(shí)，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性。 返回 22 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)如下： 1. 數(shù)據(jù)共享性高 、 冗余少 ? 這是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的最大改進(jìn) ， 數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用程序而是面向整個(gè)系統(tǒng) ， 當(dāng)前所有用戶可同時(shí)存取庫中的數(shù)據(jù) 。 ?若采用文件處理方式，因?yàn)槲募到y(tǒng)只表示記錄內(nèi)部的聯(lián)系，而不涉及不同文件記錄之間的聯(lián)系，要想查找某個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名、所選課程的名稱和成績，必須編寫一段不很簡單的程序來實(shí)現(xiàn)。 ?例如 ， 在原有的記錄類型之間增加新的聯(lián)系 ， 或在某些記錄類型中增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng) ， 均可確保數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性 。 （ 1） 數(shù)據(jù)的安全性 （ security） 控制 ：防止不合法使用數(shù)據(jù)造成數(shù)據(jù)的泄露和破壞 ， 保證數(shù)據(jù)的安全和機(jī)密； ?例如 ， 系統(tǒng)提供口令檢查或其他手段來驗(yàn)證用戶身份 ， 防止非法用戶使用系統(tǒng)；也可以對(duì)數(shù)據(jù)的存取權(quán)限進(jìn)行限制 ， 只有通過檢查后才能執(zhí)行相應(yīng)的操作 。 返回 27 （ 4） 數(shù)據(jù)恢復(fù) （ recovery） ：當(dāng)數(shù)據(jù)庫被破壞或數(shù)據(jù)不可靠時(shí) ， 系統(tǒng)有能力將數(shù)據(jù)庫從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到最近某一時(shí)刻的正確狀態(tài) 。 ?數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷了以上三個(gè)階段的發(fā)展，已有了比較成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，但隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫技術(shù)仍需不斷向前發(fā)展。 2. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) ? 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的研究范圍包括： ?數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)方法 、 設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)理論的研究 ， ?數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)建模的研究 ， ?計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)及其軟件系統(tǒng)的研究 ， ?數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究等 。 返回 31 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成 ? 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通常是指數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng) 。 返回 32 數(shù)據(jù)庫特點(diǎn)如下： 1. 集成性： 把某特定應(yīng)用環(huán)境中的各種應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系全部地集中地并按照一定的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行存儲(chǔ) ， 或者說 ， 把數(shù)據(jù)庫看成為若干個(gè)單個(gè)性質(zhì)不同的數(shù)據(jù)文件的聯(lián)合和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)整體 。 3. 第三類用戶 ， 數(shù)據(jù)庫管理員 （ Dadabase Administrator，簡稱 DBA） ? DBA是指全面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的 “ 管理 、 維護(hù)和正常使用的 ”人員 ， 其職責(zé)如下： 返回 34 （ 1） 參與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的全過程 ， 決定數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容； （ 2） 定義數(shù)據(jù)的 安全性 和 完整性 ， 負(fù)責(zé)分配用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的 使用權(quán)限 和 口令管理 ； （ 3） 監(jiān)督控制數(shù)據(jù)庫的使用和運(yùn)行 ， 改進(jìn)和重新構(gòu)造數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 。 對(duì)于常見的微機(jī)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) ， 通常只有一個(gè)用戶 ， 常常不設(shè)DBA， DBA的職責(zé)由應(yīng)用程序員或終端用戶代替 。 返回 36 ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)圖如下圖 由上圖看出： ? DBMS在操作系統(tǒng)（ OS）的支持下工作， ? 應(yīng)用程序在 DBMS支持下才能使用數(shù)據(jù)庫。 ?例如：學(xué)生記錄定義為 （ 學(xué)號(hào) 、 姓名 、 性別 、 系別 、 年齡 ） ，稱為 記錄型 ， ?而 （ 001101， 張立 ， 男 ， 計(jì)算機(jī) ， 20） 則是該記錄型的一個(gè)記錄值 。 三級(jí)模式結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 ? 它表示了數(shù)據(jù)庫的整體數(shù)據(jù) 。 ? 它由多種外記錄值構(gòu)成 ， 這些記錄值是概念視圖的某一部分的抽象表示 。 ? DBMS 提供子模式描述語言 （ 子模式 DDL） 來定義子模式 。 ? 內(nèi)模式是整個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)際存儲(chǔ)的表示 ， 而概念模式是整個(gè)數(shù)據(jù)庫實(shí)際存儲(chǔ)的抽象表示 ， 外模式是概念模式的某一部分的抽象表示 。 ? 按照外模式編寫應(yīng)用程序或敲入命令 ， 而不需了解數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ， 方便用戶使用系統(tǒng) 。 ? 在外模式下根據(jù)要求進(jìn)行操作，不能對(duì)限定的數(shù)據(jù)操作，保證了其他數(shù)據(jù)的安全。 ?它確定了數(shù)據(jù)的全局邏輯結(jié)構(gòu)與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。 ?例如 ， 在原有的記錄類型之間增加新的聯(lián)系 ， 或在某些記錄類型中增加新的數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí) ， 使數(shù)據(jù)的總體邏輯結(jié)構(gòu)改變 ， 外模式 /模式映象也發(fā)生相應(yīng)的變化 ， ?這一映象功能保證了數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)不變 ， 由于應(yīng)用程序是依據(jù)數(shù)據(jù)的局部邏輯結(jié)構(gòu)編寫的 ， 所以應(yīng)用程序不必須修改 ， 從而保證了數(shù)據(jù)與程序間的邏輯獨(dú)立性 。 2. 數(shù)據(jù)操縱 ? DBMS提供數(shù)據(jù)操縱語言 DML（ Data Manipulation Language） 實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的基本操作 ， 包括檢索 、 插入 、 修改 、 刪除等 。 5. 數(shù)據(jù)通信 ? DBMS提供與其他軟件系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能 。 1. 語言編譯處理程序 （ 1） 數(shù)據(jù)定義語言 DDL及其編譯程序 ?它把用 DDL編寫的各級(jí)源模式編譯成各級(jí)目標(biāo)模式 ， 這些目標(biāo)模式是對(duì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)信息的描述 ， 而不是數(shù)據(jù)本身 ， 它們被保存在數(shù)據(jù)字典中 ， 供以后數(shù)據(jù)操縱或數(shù)據(jù)控制時(shí)使用 。 返回 52 3. 系統(tǒng)建立 、 維護(hù)程序 ， 主要包括以下幾部分： ?裝配程序 ：完成初始數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)裝入； ?重組程序 ：當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性能變壞時(shí) （ 如查詢速度變慢 ） ， 需要重新組織數(shù)據(jù)庫 ， 重新裝入數(shù)據(jù)； ?系統(tǒng)恢復(fù)程序 ：當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)受到破壞時(shí) ， 將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)恢復(fù)到以前某個(gè)正確的狀態(tài) 。 返回 54 數(shù)據(jù)模型 數(shù)據(jù)模型的組成要素 ? 數(shù)據(jù)模型 是模型的一種 ， 是現(xiàn)實(shí)世界數(shù)據(jù)特征的抽象 。 ? 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中 ， 人們通常按照其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型來命名數(shù)據(jù)模型 。 ?如數(shù)據(jù)的檢索 、 插入 、 刪除和修改等 。 ? 數(shù)據(jù)模型還應(yīng)該提供定義完整性約束條件的機(jī)制 ， 以反映具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須遵守的特定的語義約束條件 。 ? 數(shù)據(jù)庫即是模擬現(xiàn)實(shí)世界中某應(yīng)用環(huán)境 （ 一個(gè)企業(yè) 、單位或部門 ） 所涉及的數(shù)據(jù)的集合 ， 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 。所以說，數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界的兩級(jí)抽象的結(jié)果。 ? 實(shí)體可以是可觸及的對(duì)象 ， 如一個(gè)學(xué)生 ， 一本書 ， 一輛汽車；也可以是抽象的事件 ， 如一堂課 ， 一次比賽等 。 返回 60 3. 實(shí)體型 （ Entity Type） ? 若干個(gè)屬性型組成的集合可以表示一個(gè)實(shí)體的類型 ，簡稱實(shí)體型 。 5. 鍵 （ Key） ? 能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為實(shí)體的鍵 。 7. 聯(lián)系 （ Relationship） ? 在現(xiàn)實(shí)世界中 ， 事物內(nèi)部以及事物之間是有聯(lián)系的 ， 這些聯(lián)系同樣也要抽象和反映到信息世界中來 ， ? 在信息世界中將被抽象為實(shí)體型內(nèi)部的聯(lián)系和實(shí)體型之間的聯(lián)系 。 記作 1:1。 ?如：班級(jí)與學(xué)生 、 公司與職員 、 省與市 。 返回 63 ? 實(shí)際上 ， 一對(duì)一聯(lián)系是一對(duì)多聯(lián)系的特例 ， 而一對(duì)多聯(lián)系又是多對(duì)多聯(lián)系的特例 。 字段的命名往往和屬性名相同 。 3. 文件 （ File） ? 對(duì)應(yīng)于實(shí)體集的數(shù)據(jù)稱為文件 。 ? 實(shí)體模型和數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實(shí)世界事物及其聯(lián)系的兩級(jí)抽象 。 ?數(shù)據(jù)模型的選擇 ， 是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的一項(xiàng)首要任務(wù) 。 返回 67 ? 其中層次模型和網(wǎng)狀模型是早期的數(shù)據(jù)模型 ， 統(tǒng)稱為非關(guān)系模型 。 ?在樹中 ， 每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄類型 ， 結(jié)點(diǎn)間的連線 （ 或邊 ）表示記錄類型間的關(guān)系 ， 每個(gè)記錄類型可包含若干個(gè)字段 ，記錄類型描述的是實(shí)體 ， 字段描述實(shí)體的屬性 ， 各個(gè)記錄類型及其字段都必須命名 。 ? 例如：以下是一個(gè)層次模型的例子，如圖 。 返回 74 3. 層次模型的優(yōu)缺點(diǎn) ?層次模型的 優(yōu)點(diǎn) 主要有： （ 1） 比較簡單 ， 只需很少幾條命令就能操縱數(shù)據(jù)庫 ， 比較容易使用 。 返回 75 ?層次模型的 缺點(diǎn) 主要有： （ 1） 不能直接表示兩個(gè)以上的實(shí)體型間的復(fù)雜的聯(lián)系和實(shí)體型間的多對(duì)多聯(lián)系 ， 只能通過引入冗余數(shù)據(jù)或創(chuàng)建虛擬結(jié)點(diǎn)的方法來解決 ， 易產(chǎn)生不一致性 。 ? 20 世紀(jì) 70 年代 ， 數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言研究會(huì) CODASYL（ Conference On Data System Language） 下屬的數(shù)據(jù)庫任務(wù)組 DBTG（ Data Base Task Group） 提出了一個(gè)系統(tǒng)方案 ， DBTG系統(tǒng) ， 也稱 CODASYL系統(tǒng) ， 成為了網(wǎng)狀模型的代表 。 ?網(wǎng)狀模型中每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記錄型 （ 實(shí)體 ） ，每個(gè)記錄型可包含若干個(gè)字段 （ 實(shí)體的屬性 ） ，結(jié)點(diǎn)間的連線表示記錄類型 （ 實(shí)體 ） 間的父子關(guān)系 。 ?插入數(shù)據(jù)時(shí) ， 允許插入尚未確定雙親結(jié)點(diǎn)值的子女結(jié)點(diǎn)值 ， 如可增加一名尚未分配到某個(gè)教研室的新教師 ， 也可增加一些剛來報(bào)到 ， 還未分配宿舍的學(xué)生 。 返回 80 3. 網(wǎng)狀模型的優(yōu)缺點(diǎn) ?網(wǎng)狀模型的 優(yōu)點(diǎn) 主要有： （ 1） 能更為直接地描述客觀世界 ， 可表示實(shí)體間的多種復(fù)雜聯(lián)系 。 ?他發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)銀行數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”（ A Relation Model of Data for Large Shared Data Banks） ,在文中解釋了關(guān)系模型，定義了某些關(guān)系代數(shù)運(yùn)算，研究了數(shù)據(jù)的函數(shù)相關(guān)性，定義了關(guān)系的第三范式，從而開創(chuàng)了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系方法和數(shù)據(jù)規(guī)范化理論的研究， ?他為此獲得了 1981年的圖靈獎(jiǎng)。 ?數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域當(dāng)前的研究工作也都是以關(guān)系方法為基礎(chǔ) 。 ?教學(xué)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型及其實(shí)例 ， 包含五個(gè)關(guān)系：教師關(guān)系 T、 學(xué)生關(guān)系 S、 課程關(guān)系 C、 選課關(guān)系 SC和授課關(guān)系 TC， 分別對(duì)應(yīng)五張表 。 （ 3） 屬性 （ Attribute） ? 表格中的一列 ， 相當(dāng)于記錄中的一個(gè) 字段 ， 如 S表中有五個(gè)屬性 （ 學(xué)號(hào) ， 姓名 ， 性別 ， 年齡 ， 系別 ） 。 （ 7） 關(guān)系模式 ?對(duì)關(guān)系的描述 ， 一般表示為：關(guān)系名 （ 屬性 1，屬性 2， …… 屬性 n） ， 如：學(xué)生 （ 學(xué)號(hào) ， 姓名 ，性別 ， 年齡 ， 系別 ） 。 返回 92 關(guān)系模型的優(yōu)缺點(diǎn) ? 關(guān)系模型的 優(yōu)點(diǎn) 主要有： （ 1） 與非關(guān)系模型不同 ， 它有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)理論根據(jù) 。 返回 93 數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展 ?數(shù)據(jù)模型 是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)模型的發(fā)展經(jīng)歷了格式化數(shù)據(jù)模型（層次數(shù)據(jù)模型和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)稱）、關(guān)系數(shù)據(jù)模型和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型三個(gè)階段，按照這種劃分，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。 數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系在層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中是用存取路徑來表示和實(shí)現(xiàn)的 。在訪問數(shù)據(jù)庫時(shí) ， 每次只能存取一條記錄值 。所以在關(guān)系模型提出后 ， 很快便從實(shí)驗(yàn)室走向了社會(huì) ， 20世紀(jì) 80年代幾乎所有新開發(fā)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 。 ? 由于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫尤其是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn) ，人們紛紛采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理 ， 數(shù)據(jù)庫技術(shù)被應(yīng)用到了許多新的領(lǐng)域 ， 如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) /計(jì)算機(jī)輔助制造 （ CAD/CAM） ， 計(jì)算機(jī)輔助工程 （ CASE） ，圖像處理等 ， 這些新領(lǐng)域的應(yīng)用不僅需要傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所具有的快速檢索和修改數(shù)據(jù)的特點(diǎn) ， 而且在應(yīng)用中提出了一些新的數(shù)據(jù)管理的需求 ， 如要求數(shù)據(jù)庫能夠處理聲音 、 圖像 、 視頻等多媒體數(shù)據(jù) 。 例如 ， 不能定義包含三個(gè)實(shí)數(shù)分量 （ x,y,z） 的數(shù)據(jù)類型 circle來表示圓 ，而只能分別定義三個(gè)實(shí)型的字段 。 例如 ， 對(duì)于多媒體數(shù)據(jù) ， 雖然可以在帶有前面所提到的缺陷的情況下以簡單的二進(jìn)制代碼形式存儲(chǔ)其結(jié)構(gòu) ， 但卻無法存儲(chǔ)其行為 （ 如播放聲音 、 顯示圖像等 ） 。 而在實(shí)際應(yīng)用中 ， 往往要求一個(gè)系統(tǒng)能夠管理它本身的狀態(tài) ， 在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)通知用戶；能夠主動(dòng)響應(yīng)某些操作或外部事件 ， 自動(dòng)采取規(guī)定的行動(dòng)等等 。 ? 由于存在上述種種缺陷 ， 使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫無法滿足新領(lǐng)域的應(yīng)用需求 ， 數(shù)據(jù)庫技術(shù)遇到了挑戰(zhàn) ， 在這種情況下 ， 新一代數(shù)據(jù)庫技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生 。 返回 103 ? 除提供傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理服務(wù)外 ， 第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)管理 、 對(duì)象管理和知識(shí)管理 ， 支持更加豐富的對(duì)象結(jié)構(gòu)和規(guī)則 ， 以提供更加強(qiáng)大的管理功能 ， 支持更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型 ， 以便能夠處理非傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)元素 （ 如超文本 、 圖片 、 聲音等 ） 。 返回 104 3． 第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)必須具有開放性 ?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開放性 （ open） 是指必須支持當(dāng)前普遍承認(rèn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ， 如支持 SQL語言 ， 支持多種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 ， 使得任何其他系統(tǒng)或程序只要支持同樣的計(jì)算機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即可使用第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；開放性還包括系統(tǒng)的可移植性 、 可連接性 、 可擴(kuò)展性和可互操作性