文章目录
- 数据库基本概念
- 数据
- 信息
- 数据库
- 数据库管理系统DBMS
- 数据库系统DBS
- 数据管理技术的产生和发展
- 书面文件
- 人工管理阶段
- 文件系统管理阶段
- 数据库系统管理阶段
- 数据库系统组成
- 硬件
- 软件
- 数据库管理系统DBMS
- 操作系统
- 具有数据库访问接口的高级语言及其编程环境
- 数据库管理系统为核心的实用工具
- 人员
- 数据库管理员
- 系统分析人员
- 数据库设计人员
- 应用程序编程人员
- 用户
- 关键——DBMS——数据库核心
- DBMS的主要功能
- 数据定义功能
- 数据操纵功能
- 数据组织，存储和管理功能
- 数据库的事务管理和运行管理
- 目前使用的DBMS
- DBMS的发展
- 数据库系统的特点
- 数据结构化
- 数据共享性高，冗余度低，易扩充
- 数据独立性高
- 数据由DBMS统一管理和控制
- 数据库的应用
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数据库基本概念
数据
数据是数据库中存储的基本对象
数据有多种表现形式，可通过数字化将其保存在计算机中
数据的定义
描述事物的符号记录
数据的种类
文本，图形，图像，音频，视频，学生的档案记录，货物的运输情况等
数据的特点
数据的表现形式并不一定能完全表达其内容，需要经过解释才能明确其表达的含义
数据的解释是指对数据含义的说明
数据的含义称为数据的语义
数据和语义是不可分的
相同的数据经过不同的解释可以表达不同的含义
信息
信息是对现实世界事物存在方式或运动状态的反映，会对接收者的行为和决策产生影响
主要特征
信息传递需要物质载体，信息的获取和传递需要消耗能量
信息是可以感知的，不同信息源有不同的感知方式（如：感知器官，仪器，传感器）
信息是可以存储，压缩，加工，传递，共享，再生和增值的
人们将能源，物质，信息并列为人类社会活动的三大要素
数据与信息的关系
数据是信息的载体，信息是数据的内涵
同一信息可以有不同的数据表示形式，统一数据也可能有不同的解释，传递不同的信息
数据库
数据库（DB）：存放数据的仓库
定义
数据库是长期存储在计算机内有组织的，可共享的大量数据集合
特点
数据库中的数据按照一定的数据模型组织，描述，存储
冗余度较小（具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性）
可共享（并可以为各种用户共享）
永久存储
什么是数据库
数据库是数据表及相关操作对象的集合
数据表由一个或多个相关的数据项组成
数据库管理系统DBMS
DBMS是位于操作系统和用户之间的一种数据管理软件
数据库在建立，运用和维护时，由DBMS统一管理和控制
DBMS使用户可以方便的定义数据和操纵数据，同时保证了数据的完整性，安全性和多用户对数据的办法是用及发生故障后的系统恢复
数据库系统DBS
DBS是指在计算机中引入数据库后的系统
一个DBS是一个实际可运行的，按照数据库方式存储，维护，向用户和应用系统提供数据或信息支持的系统
DBS是存储介质，处理对象，管理系统的集合体
DBS通常由数据库，数据库管理系统（及开发工具），应用系统，数据库管理员四部分组成
数据管理技术的产生和发展
数据管理是指对数据进行收集，组织，编码，存储，检索和维护等活动
书面文件
在数据库出现之前，用书面文档来存储数据
缺点
容易丢失数据
数据重复冗余
难于查阅和使用
维护成本高
人工管理阶段
计算机硬件存储设备：磁带，卡片，纸带
计算机软件存储设备：无
数据处理方式：批处理
数据的组织和管理完全靠程序员手工完成（效率低）
特点
1.数据不保存
计算机主要用于科学计算，不对数据进行长期保存
2.应用程序管理数据
每个应用程序要考虑数据的逻辑结构，物理结构（存储结构，存取方法，输入方式），程序员工作量大
3.数据不共享，冗余度高
每个程序对应一组数据，多个应用程序涉及相同数据管理模型时，会造成数据重复存储现象，这种现象称为数据冗余
4.程序和数据不具有独立性
程序依赖于数据，一旦数据类型，格式或输入输出方式发生编谎话，必须对程序进行相应的修改
文件系统管理阶段
计算机硬件存储设备：磁盘，磁鼓
计算机软件存储设备：操作系统和专门用于管理数据的应用软件，一般称为文件系统
数据处理方式：批处理，联机实时处理
优点
1.数据可以长期保存
2.文件系统管理数据
文件系统把数据按照记录的结构进行组织，并且以文件的形式存储在存储设备上，程序只与存储设备上的文件打交道，不关心数据的物理存储，而由文件系统提供的存取方法对数据存取，从而实现按文件名访问，按记录进行存取的管理技术
3.程序和数据之间具有一定的独立性，改变存储设备时，无需改变应用程序，程序员维护程序的工作量减少
缺点
1.数据共享性差，冗余度大
文件系统中，一个文件面向一个应用程序，当不同应用程序具有相同数据时，造成应用程序重复存储，建立各自的文件，无法共享相同数据，并且相同数据重复存储并且各自管理可能会造成数据的不一致性，进而使得数据维护困难
2.数据独立性差
文件相同中的文件是为某个特定应用服务的，文件扩展性差（想为现有数据增加新的应用十分困难）
一旦数据逻辑结构发生改变，应用程序和文件结构的定义也就必须发生修改
一旦应用程序发生变化，也会引起文件数据结构的改变
总结
编写应用程序不方便
数据冗余不可避免
应用程序依赖性
不支持对文件的并发访问
无安全控制功能
可以以不同的文件格式进行数据保存，今天人们依然采用文件方式保存数据
数据冗余举例：
数据库系统管理阶段
数据管理模式：以数据库设计为核心，应用程序设计退居位次的数据管理模式
多用户，多个应用程序共享数据
管理数据的规模庞大，应用广泛
数据处理方式：联机实时和分布式处理
数据库系统组成
、数据库系统的组成图示
数据库系统包括应用程序，数据库，数据库管理系统，用户，计算机硬件环境和操作系统
数据库系统最基本的组成部分：数据库，数据库管理系统，应用程序
数据库是数据的汇集，以一定的组织形式存于存储介质上，提供数据源
DBMS是管理数据库的系统软件，实现数据库系统的各种功能，是数据库系统的核心（SQL Server）
应用系统是指以数据库为基础的应用系统（学生选课系统）
硬件
硬件资源要求高：
足够大的硬盘空间：存放数据库
足够大的内存：存放数据库管理系统，数据缓冲区和应用程序
足够大的磁盘：存放备份数据
软件
数据库管理系统DBMS
数据库系统的核心，建立使用维护数据库的系统软件
操作系统
数据库管理系统的很多底层操作是靠操作系统完成的
数据库中的安全控制的功能也是与操作系统共同实现的
DBMS和OS相互协调工作
不同数据库管理系统需要的操作系统不相同
具有数据库访问接口的高级语言及其编程环境
便于开发应用程序
数据库管理系统为核心的实用工具
数据库厂商提供
人员
数据库管理员
负责维护整个系统的正常运行，负责保证数据库安全可靠的运行
系统分析人员
负责应用系统的需求分析和规范说明，与最终用户，数据库管理员配合配合，确定系统的软硬件配置参与数据库系统的概要设计
数据库设计人员
主要负责确定数据库数据，设计数据库结构，参与用户需求调查和系统分析，大多数情况下由数据库管理员担任
应用程序编程人员
负责设计编写访问数据库的应用系统的程序模块，对程序进程调试和安装
用户
数据库应用程序的使用者，通过应用程序通过的操作界面操作数据库中的数据
关键——DBMS——数据库核心
DBMS的主要功能
数据定义功能
提供数据定义语言（DDL）
定义数据库中的数据对象
数据操纵功能
提供数据操纵语言（DML）
实现对数据库的基本操作（查询，插入，删除和修改）
数据组织，存储和管理功能
分类组织，存储和管理各种数据
确定组织数据的文件结构和存取方式
实现数据之间的联系
提供多种存取方法提高存取效率
数据库的事务管理和运行管理
数据库在建立，运行和维护时由DBMS统一管理和控制
保证数据的安全性，完整性，多用户对数据的并发使用
发生故障后的系统恢复
目前使用的DBMS
ACCESS，MySQL，ORACLE，SQL SERVER
DBMS的发展
集中式数据库系统
多个用户访问公用数据库
数据存储在一个公共的中央位置
分布式数据库系统
允许相互进行数据交换和数据访问
远程数据库连接主数据库
数据库系统的特点
数据结构化
数据库系统实现整体数据是结构化，是数据库是主要特征之一，也是数据库系统和文件系统的本质区别
整体数据结构化是指在数据库中数据不再针对某一应用，而是面向全组织的，数据之间有联系
数据共享性高，冗余度低，易扩充
数据库可以被多个用户，多个应用共享使用
数据共享大大减少数据冗余和节约存储空间，还能避免数据之间的不相容性和不一致性
（不一致性：同一数据不同拷贝结果的值却不一样）
由于数据面向整个系统，具有结构的数据还容易增加新的应用，数据库系统弹性大，易于扩充，可以适应各种用户需求，可以选取整体数据的各种子集用于不同的应用系统，满足不同的需求
数据独立性高
包括数据的物理独立性和逻辑独立性
由DBS的二级映像功能来保证
数据由DBMS统一管理和控制
数据库的共享是并发共享，多个用户可以同时存取数据库中的数据甚至同时存取数据库中的同一数据
DBMS：
数据安全性保护：防止不合法使用造成数据泄密和破坏，使数据只能按照规定对某些数据以某些方式进行使用和处理
数据完整性检查：数据的正确性，有效性，相容性
并发控制：多用户的并发操作时，可能会发生相互干扰而得到错误结果或使得数据库完整性得到破坏，故对多用户的并发操作加以控制和协调
数据库恢复：使数据库从错误状态恢复到正确状态
数据库的应用
管理信息系统
数据挖掘
决策支持系统
大数据
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