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數據庫原理

數據庫(Database)是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫,它產生于距今六十多年前,隨著信息技術和市場的發展,特別是二十世紀九十年代以后,數據管理不再僅僅是存儲和管理數據,而轉變成用戶所需要的各種數據管理的方式。數據庫有很多種類型,從最簡單的存儲有各種數據的表格到能夠進行海量數據存儲的大型數據庫系統都在各個方面得到了廣泛的應用。

在信息化社會,充分有效地管理和利用各類信息資源,是進行科學研究和決策管理的前提條件。數據庫技術是管理信息系統、辦公自動化系統、決策支持系統等各類信息系統的核心部分,是進行科學研究和決策管理的重要技術手段。

數據庫,簡單來說是本身可視為電子化的文件柜——存儲電子文件的處所,用戶可以對文件中的數據進行新增、截取、更新、刪除等操作。數據庫指的是以一定方式儲存在一起、能為多個用戶共享、具有盡可能小的冗余度的特點、是與應用程序彼此獨立的數據集合。

在經濟管理的日常工作中,常常需要把某些相關的數據放進這樣的“倉庫”,并根據管理的需要進行相應的處理。

例如,企業或事業單位的人事部門常常要把本單位職工的基本情況(職工號、姓名、年齡、性別、籍貫、工資、簡歷等)存放在表中,這張表就可以看成是一個數據庫。有了這個"數據倉庫"我們就可以根據需要隨時查詢某職工的基本情況,也可以查詢工資在某個范圍內的職工人數等等。這些工作如果都能在計算機上自動進行,那我們的人事管理就可以達到極高的水平。此外,在財務管理、倉庫管理、生產管理中也需要建立眾多的這種"數據庫",使其可以利用計算機實現財務、倉庫、生產的自動化管理。

數據庫是依照某種數據模型組織起來并存放二級存儲器中的數據集合。這種數據集合具有如下特點:盡可能不重復,以最優方式為某個特定組織的多種應用服務,其數據結構獨立于使用它的應用程序,對數據的增、刪、改、查由統一軟件進行管理和控制。從發展的歷史看,數據庫是數據管理的高級階段,它是由文件管理系統發展起來的。

處理系統 編輯數據庫是一個單位或是一個應用領域的通用數據處理系統,它存儲的是屬于企業和事業部門、團體和個人的有關數據的集合。數據庫中的數據是從全局觀點出發建立的,按一定的數據模型進行組織、描述和存儲。其結構基于數據間的自然聯系,從而可提供一切必要的存取路徑,且數據不再針對某一應用,而是面向全組織,具有整體的結構化特征。

數據庫中的數據是為眾多用戶所共享其信息而建立的,已經擺脫了具體程序的限制和制約。不同的用戶可以按各自的用法使用數據庫中的數據;多個用戶可以同時共享數據庫中的數據資源,即不同的用戶可以同時存取數據庫中的同一個數據。數據共享性不僅滿足了各用戶對信息內容的要求,同時也滿足了各用戶之間信息通信的要求。

數據庫通常分為層次式數據庫、網絡式數據庫和關系式數據庫三種。而不同的數據庫是按不同的數據結構來聯系和組織的。

所謂數據結構是指數據的組織形式或數據之間的聯系。

如果用D表示數據,用R表示數據對象之間存在的關系集合,則將DS=(D,R)稱為數據結構。

例如,設有一個電話號碼簿,它記錄了n個人的名字和相應的電話號碼。為了方便地查找某人的電話號碼,將人名和號碼按字典順序排列,并在名字的后面跟隨著對應的電話號碼。這樣,若要查找某人的電話號碼(假定他的名字的第一個字母是Y),那么只須查找以Y開頭的那些名字就可以了。該例中,數據的集合D就是人名和電話號碼,它們之間的聯系R就是按字典順序的排列,其相應的數據結構就是DS=(D,R),即一個數組。

數據結構又分為數據的邏輯結構和數據的物理結構。

數據的邏輯結構是從邏輯的角度(即數據間的聯系和組織方式)來觀察數據,分析數據,與數據的存儲位置無關;數據的物理結構是指數據在計算機中存放的結構,即數據的邏輯結構在計算機中的實現形式,所以物理結構也被稱為存儲結構。

這里只研究數據的邏輯結構,并將反映和實現數據聯系的方法稱為數據模型。

比較流行的數據模型有三種,即按圖論理論建立的層次結構模型和網狀結構模型以及按關系理論建立的關系結構模型。

層次結構模型實質上是一種有根結點的定向有序樹(在數學中"樹"被定義為一個無回的連通圖)。下圖是一個高等學校的組織結構圖。這個組織結構圖像一棵樹,校部就是樹根(稱為根結點),各系、專業、教師、學生等為枝點(稱為結點),樹根與枝點之間的聯系稱為邊,樹根與邊之比為1:N,即樹根只有一個,樹枝有N個。

按照層次模型建立的數據庫系統稱為層次模型數據庫系統。IMS(Information Management System)是其典型代表。

按照網狀數據結構建立的數據庫系統稱為網狀數據庫系統,其典型代表是DBTG(Database Task Group)。用數學方法可將網狀數據結構轉化為層次數據結構。

關系式數據結構把一些復雜的數據結構歸結為簡單的二元關系(即二維表格形式)。例如某單位的職工關系就是一個二元關系。

由關系數據結構組成的數據庫系統被稱為關系數據庫系統。

在關系數據庫中,對數據的操作幾乎全部建立在一個或多個關系表格上,通過對這些關系表格的分類、合并、連接或選取等運算來實現數據的管理。

dBASEⅡ就是這類數據庫管理系統的典型代表。對于一個實際的應用問題(如人事管理問題),有時需要多個關系才能實現。用dBASEⅡ建立起來的一個關系稱為一個數據庫(或稱數據庫文件),而把對應多個關系建立起來的多個數據庫稱為數據庫系統。dBASEⅡ的另一個重要功能是通過建立命令文件來實現對數據庫的使用和管理,對于一個數據庫系統相應的命令序列文件,稱為該數據庫的應用系統。

因此,可以概括地說,一個關系稱為一個數據庫,若干個數據庫可以構成一個數據庫系統。數據庫系統可以派生出各種不同類型的輔助文件和建立它的應用系統。

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