1.1 数据库系统的基本概念

1.1.1 数据管理与数据处理

数据（Data）是描述事物的符号记录，是数据库中存储的基本对象。数据在大多数人头脑中的第一个反应就是数字。其实数字只是一种简单的数据，是对数据传统、狭义的理解。从广义上理解，数据的种类很多，文字、图形、图像、声音、语言、学生的档案记录、货物的运输情况等都是数据，即

数据 = 量化特征描述 + 非量化特征描述

例如，对天气预报中的温度的高低可以进行量化表示，而“刮风”、“下雨”等特征则需要用文字或图形符号进行描述，它们都是数据，只是数据类型不同而已。自然界的任何事物都可以通过记录的形式进行描述。

(1） 人：（王一，男，21,1988，吉林）

(2） 学生：（王一，男，21,1988，吉林，计算机系，计算机应用专业）

数据形式本身并不能完全表达其内容，需要经过数据语义解释。数据与其语义是不可分的。例如：

(1) （王一，78） 可以赋予它一定的语义，它表示王一的期末考试平均成绩为78分。如果不了解其语义，则无法对其进行解释，甚至解释为王一的年龄为78。

(2) 99:8179,7954,521舅舅：不要吃酒，吃酒误事，我爱你

(3) 1×1 = 1一成不变

(4) 10002= 100×100×100千方百计

(5) 7/8七上八下

(6) 7÷2不三不四

1.1.2 数据库

数据库（Database, DB）是存放数据的仓库。只不过这个仓库位于计算机存储设备上，而且数据是按一定的格式存放的。数据是描述自然界事物特征的符号，而且能够被计算机处理。对数据进行存储的目的是为了从大量的数据中发现有价值的数据，这些有价值的数据就是“信息”。

数据库是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并为各种用户所共享，数据库本身不是独立存在的，它是组成数据库系统的一部分，在实际应用中，人们面对的是数据库系统（Database System, DBS)。

1.1.3 数据库管理系统

数据库管理系统（Database Management System, DBMS）是一个系统软件，是数据库系统的一个重要组成部分，位于用户与操作系统之间。它的任务是科学地组织和存储数据，高效地获取和维护数据。DBMS负责对数据库的建立、运用和维护进行统一管理和控制，使用户能方便地定义数据和操纵数据，并能够保证数据的安全性、完整性，在多个用户同时使用数据库时进行并发控制，在发生故障后对系统进行恢复。它的主要功能有如下几个：

(1） 数据定义。

(2） 数据操纵。

(3） 数据库运行管理。

(4） 数据组织、存储和管理。

(5） 数据库建立和维护。

(6） 数据通信接口。

1.1.4 数据库系统

数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统（及开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。其中数据库管理员（Database Administrator, DBA）是负责数据库的建立、使用和维护等工作的专门人员。

1．数据库的基本特征

数据库是相互关联的数据的集合。数据库中的数据不是孤立的，数据和数据之间是相互关联的，也就是说，在数据库中不仅要能够表示数据本身，还要能够表示数据与数据之间的关系。

数据库有以下几个基本特征。

(1） 数据库具有较高的数据独立性。

(2） 数据库用综合的方法组织数据，保证尽可能高的访问效率。

(3） 数据库具有较小的数据冗余，可供多个用户共享。

(4） 数据库具有安全控制机制，能够保证数据的安全、可靠。

(5） 数据允许多用户共享，数据库能有效、及时地处理数据，并能保证数据的一致性和完整性。

2．数据管理技术的发展

如同其他科学技术的发展一样，数据管理技术也有一个发展的历程，大体上经历了3个阶段。

(1） 人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）。这一阶段计算机主要用于科学计算。硬件中的外存只有卡片、纸带、磁带，没有磁盘等直接存取设备。软件只有汇编语言，没有操作系统和管理数据的软件。数据处理的方式基本上是批处理。

人工管理数据具有以下特点。

① 数据不保存。

② 应用程序管理数据。

③ 数据不共享。

④ 数据不具有独立性。

(2） 文件系统阶段（20世纪50年代后期至60年代中后期）。计算机不仅用于科学计算，而且还逐渐扩大到非计算领域，如用于管理。硬件方面：已经有磁盘、磁鼓等直接存取存储设备，磁盘已经成为联机应用的主要存储设备。软件方面：有了操作系统和高级语言，而且还有了专门的数据管理软件，也就是文件管理系统（或操作系统的文件管理部分），处理方式不仅有了文件批处理，而且能够进行联机实时处理。

文件系统管理数据的优点有如下3个。

① 数据可以长期保存。

② 有专门的软件即文件系统用于管理数据。

③ 文件的形式多样化。

文件系统管理数据的缺点也有如下3个。

① 数据共享性差，冗余度大。

② 数据独立性差。

③ 数据联系弱。文件与文件之间是独立的，文件之间的联系必须通过程序来构造，可见，文件是一个不具有弹性的、无结构的数据集合，不能反映现实世界事务之间的内在联系。

文件管理系统示例如图1-1所示。

(3） 数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）。20世纪60年代后期，在硬件方面出现了大容量的磁盘，价格下降，在软件方面出现了数据库管理系统。在数据库系统阶段使用数据库技术来管理数据。它克服了文件系统的不足，并增加了许多新功能。在这一阶段，数据由数据库管理系统统一控制，数据不再面向某个应用而是面向整个系统，因此数据可以被多个用户、多个应用共享。

数据库系统的特点如下。

① 数据结构化，这是数据库与文件系统的根本区别。

② 由DBMS提供统一的管理控制功能（安全性、完整性、并发控制、数据库恢复）。

③ 数据的共享性好。

④ 数据的独立性高。

⑤ 可控数据冗余度低。

数据库管理系统示例如图1-2所示。