1.1 数据库的基本概念

数据库是按一定方式把相关数据组织、存储在计算机中的数据集合。数据库不仅存放数据，而且还存放数据之间的联系。

1.1.1 数据与数据处理

数据是指存储在某一种媒体上的能够识别的物理符号。数据的概念有两个方面的涵义：描述事物特性的数据内容以及存储在媒体上的数据形式。数据形式可以是多样的，例如“2015年1月16日”是一个数据，它可以表示为“2015-1-16”“15/16/2004”等多种形式。

数据的概念在数据处理领域中已经大大地拓宽了，数据不仅包括各种文字或字符组成的文本形式的数据，而且包括图形、图像、动画、影像、声音等多媒体数据。

数据处理是指将数据转换成信息的过程，通过数据处理可以获得信息，如通过商店的进货量和销售量，就可以知道库存量，从而为进货提供依据。

1.1.2 数据库的产生

计算机管理数据随着计算机的发展而不断发展，利用计算机对数据进行处理经历了4个阶段。

1．人工管理阶段

计算机诞生之初，外存储器只有纸带、磁带、卡片等，没有像磁盘这样的速度快、存储容量大、随机访问、直接存储的外存储器。软件方面，没有专门管理数据的软件，数据包含在计算或处理它的程序之中。数据管理的任务包括存储结构、存取方法、输入输出方式等，完全由程序员通过编程实现。这一阶段的数据管理称为人工管理阶段。

2．文件系统阶段

20世纪50年代后期至20世纪60年代后期，计算机开始大量地用于各种管理中的数据处理工作，大量的数据存储、检索和维护成为紧迫的需求。此时，在硬件方面，可直接存取的磁盘成为外存储器的主流；软件方面，出现了高级语言和操作系统。

这一阶段的数据处理采用程序与数据分离的方式，有了程序文件与数据文件的区别。数据文件可以长期保存在外存储器上被多次存取，在操作系统中文件系统的支持下，程序使用文件名访问数据文件，程序员只需关注数据处理的算法，而不必关心数据在存储器上如何存取。这一阶段的数据管理称为文件（系统）管理阶段。

文件系统中的数据文件是为了满足特定的需要而专门设计的，为某一特定的程序而使用，数据与程序相互依赖。同一数据可能出现在多个文件中，这不仅浪费存储空间，而且由于不能统一更新，容易造成数据的不一致。

3．数据库系统阶段

随着社会信息量的迅猛增长，计算机处理的数据量也相应增大，文件系统存在的问题阻碍了数据处理技术的发展，于是数据库管理系统便应运而生。

数据库技术的主要目的是有效地管理和存取大量的数据资源，包括：提高数据的共享性，使多个用户能够同时访问数据库中的数据；减少数据的冗余度，提高数据的一致性和完整性；提供数据与应用程序的独立性，从而降低应用程序的开发和维护费用。

数据库管理系统从20世纪60年代末问世以来，一直是计算机管理数据的主要方式。

4．分布式数据库系统阶段

20世纪70年代以前，数据库多数是集中式的，随着网络技术的发展，为数据库提供了良好的运行环境，使数据库从集中式发展到分布式，从主机/终端系统结构发展到客户/服务器系统结构。

1.1.3 数据库系统

1．基本概念

①数据库（DataBase）：是指存储在计算机存储器中，结构化的相关数据的集合。它不仅存放数据，而且还存放数据之间的联系。

数据库中的数据面向多种应用，可以被多个应用程序共享。其数据结构独立于使用数据的程序，对于数据的增加、删除、修改和检索由系统软件进行统一的控制。

②数据库管理系统（DBMS）：是指帮助用户建立、使用和管理数据库的软件系统，主要包括3部分：数据描述语言（DDL）、数据操作语言（DML）以及其他管理和控制程序。

③数据库应用系统（DBAS）：利用数据库系统资源开发的面向某一类实际应用的应用软件系统。一个DBAS通常由数据库和应用程序两部分构成，它们都需要在数据库管理系统的支持下开发和工作。

④数据库系统：是指引进数据库技术后的计算机系统，包括硬件系统、数据库集合、数据库管理系统和相关软件、数据库管理员、用户等5部分。

其中，硬件系统是指运行数据库系统需要的计算机硬件，包括主机、显示器、打印机等；数据库集合是指数据库系统包含的若干个设计合理、满足应用需要的数据库；数据库管理系统和相关软件包括操作系统、数据库管理系统、数据库应用系统等相关软件；数据库管理员是指对数据库系统进行全面维护和管理的专门人员；数据库系统最终面对的是用户。

2．数据库系统的特点

与文件系统相比，数据库系统具有以下特点：

①数据的独立性强，减少了应用程序和数据结构的相互依赖性。

②数据的冗余度小，尽量避免存储数据的相互重复。

③数据的高度共享，一个数据库中的数据可以为不同的用户所使用。

④数据的结构化，便于对数据统一管理和控制。