8.1 基本概念

8.1.1 数据管理技术的发展

人们对数据进行收集、组织、存储、加工、传播和利用的过程称为数据管理技术，它是向数据存储冗余不断降低、数据独立性不断增强、数据操作更加方便和简单的方向发展的，分为人工管理、文件系统管理、数据库系统管理三个阶段。

1.人工管理阶段

人工管理阶段约在20世纪50年代，数据处理的方式是批处理，计算机的主要用途是科学计算。 由于当时没有操作系统和管理数据的专门软件，只有纸带、卡片、磁带等外存，所以程序员在编写程序时负担很重，不仅要考虑数据的逻辑结构，还要对数据的物理结构、存取方法及输入/输出方式做具体的安排。 该阶段管理数据的特点是如下。

(1)数据不共享。 数据是面向程序的，一组数据只能对应一个程序，数据冗余度大。

(2)数据不具有独立性。 应用程序要随着数据的逻辑结构和物理结构的改变而改变。

2.文件系统管理阶段

20世纪50年代后期到20世纪60年代中期，随着计算机操作系统和磁盘的出现，数据管理技术进入了文件系统管理阶段。 这一时期的数据处理系统是把计算机中的数据组织成相互独立的被命名的数据文件，并可按文件的名称来进行访问，由操作系统中的文件管理系统来统一管理这些数据，应用程序则通过文件管理系统来处理数据。 由于各数据文件之间不是有机的，数据共享性、独立性差，且冗余度大，因此管理和维护的代价很大。

3.数据库系统管理阶段

从20世纪60年代后期起，数据管理技术进入了数据库系统阶段。 此阶段的特点如下。

(1)数据由数据库管理系统统一管理和控制。 其中，具体包括数据的安全性控制、数据的完整性控制、并发控制和数据恢复四个方面的数据控制功能。

(2)数据独立性高。 数据不再专门针对某一个应用程序，而是面向整个系统。

(3)数据共享性高、冗余度低。 数据共享可大大减少数据冗余。

(4)数据结构化。 在描述数据时不仅要描述数据本身，还要描述数据之间的联系。

8.1.2 数据库、数据库管理系统和数据库系统

1.数据库

在日常生活中，有很多数据库(DateBase，DB)的实例，如图书管理系统数据库、学生管理系统数据库、超市销售系统数据库等。 数据库即存放数据的仓库，数据库中的数据具有较高的完整性、独立性、共享性及较低的数据冗余度，其数据结构独立于使用它的应用程序。

数据库的基本结构分为三个层次：内模式、概念模式、外模式，反映了观察数据库的三种角度。

2.数据库管理系统

数据库管理系统(Database Management System，DBMS)是管理数据库的软件，是一种系统软件，可看作用户和数据库之间的接口，它帮助用户创建、维护和使用数据库。Access、MySQL 、SQL Server、PostgreSQL 和Oracle等都是数据库管理系统。 其主要功能如下。

(1)数据定义：DBMS拥有数据定义语言(Data Definition Language，DDL)，用户通过DDL可以方便地对数据库中的数据对象进行定义。

(2)数据操纵：DBMS拥有数据操纵语言(Data Manipulation Language，DML)，用户通过DML实现对数据的查询、追加、更新、删除等操作。

(3)数据库的运行管理：为了保证数据库系统的正常运行，DBMS提供了诸如并发控制、安全性和完整性检查、事务的管理和自动恢复等管理功能。

(4)数据库的维护：包括数据的载入、转换，数据库的转储、恢复、重组及性能监控等。

3.数据库系统

数据库系统(Database System，DBS)是由数据库及其管理软件组成的系统。 数据库系统一般由四个部分组成：数据库、硬件(硬件的配置应满足整个数据库系统的需要)、软件(包括操作系统、数据库管理系统及应用程序)和人员(数据库管理员和用户)。