數(shù)據(jù)庫的概念及用途介紹

1、三、數(shù)據(jù)庫的概念與用途 ? 數(shù)據(jù)庫的概念 什么是數(shù)據(jù)庫呢?當人們從不同的角度來描述這一概念時就有不同的定義(當然是描述性的)。例如，稱數(shù)據(jù)庫是一個“記錄保存系統(tǒng)”(該定義強調了數(shù)據(jù)庫是若干記錄的集合)。又如稱數(shù)據(jù)庫是“人們?yōu)榻鉀Q特定的任務，以一定的組織方式存儲在一起的相關的數(shù)據(jù)的集合”(該定義側重于數(shù)據(jù)的組織)。更有甚者稱數(shù)據(jù)庫是“一個數(shù)據(jù)倉庫”。當然，這種說法雖然形象，但并不嚴謹。嚴格地說，數(shù)據(jù)庫是“按照數(shù)據(jù)結構來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫”。在經濟管理的日常工作中，常常需要把某些相關的數(shù)據(jù)放進這樣“倉庫”，并根據(jù)管理的需要進行相應的處理。例如，企業(yè)或事業(yè)單位的人事部門常常要把本單位職工的基

2、本情況(職工號、姓名、年齡、性別、籍貫、工資、簡歷等)存放在表20.6.3中，這張表就可以看成是一個數(shù)據(jù)庫。有了這個“數(shù)據(jù)倉庫”我們就可以根據(jù)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(shù)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(shù)據(jù)庫”，使其可以利用計算機實現(xiàn)財務、倉庫、生產的自動化管理。 J.Martin給數(shù)據(jù)庫下了一個比較完整的定義：數(shù)據(jù)庫是存儲在一起的相關數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)是結構化的，無有害的或不必要的冗余，并為多種應用服務；數(shù)據(jù)的存儲獨立于使用它的程序；對數(shù)據(jù)庫插入

3、新數(shù)據(jù)，修改和檢索原有數(shù)據(jù)均能按一種公用的和可控制的方式進行。當某個系統(tǒng)中存在結構上完全分開的若干個數(shù)據(jù)庫時，則該系統(tǒng)包含一個“數(shù)據(jù)庫集合”。 ? 數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點 使用數(shù)據(jù)庫可以帶來許多好處：如減少了數(shù)據(jù)的冗余度，從而大大地節(jié)省了數(shù)據(jù)的存儲空間；實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的充分共享等等。此外，數(shù)據(jù)庫技術還為用戶提供了非常簡便的使用手段使用戶易于編寫有關數(shù)據(jù)庫應用程序。特別是近年來推出的微型計算機關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)dBASELL，操作直觀，使用靈活，編程方便，環(huán)境適應廣泛(一般的十六位機，如IBM/PC/XT，國產長城0520等均可運行種軟件)，數(shù)據(jù)處理能力極強。數(shù)據(jù)庫在我國正得到愈來愈廣泛的應用，必將成為經濟

4、管理的有力工具。 數(shù)據(jù)庫是通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS-DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM)軟件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、管理與使用的dBASELL就是一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件。 ? 數(shù)據(jù)庫結構與數(shù)據(jù)庫種類 數(shù)據(jù)庫通常分為層次式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡式數(shù)據(jù)庫和關系式數(shù)據(jù)庫三種。而不同的數(shù)據(jù)庫是按不同的數(shù)據(jù)結構來聯(lián)系和組織的。 1.數(shù)據(jù)結構模型 (1)數(shù)據(jù)結構 所謂數(shù)據(jù)結構是指數(shù)據(jù)的組織形式或數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。如果用D表示數(shù)據(jù)，用R表示數(shù)據(jù)對象之間存在的關系集合，則將DS(D，R)稱為數(shù)據(jù)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

5、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(shù)據(jù)的集合D就是人名和電話號碼，它們之間的聯(lián)系R就是按字典順序的排列，其相應的數(shù)據(jù)結構就是DS(D，R)，即一個數(shù)組。 (2)數(shù)據(jù)結構種類 數(shù)據(jù)結構又分為數(shù)據(jù)的邏輯結構和數(shù)據(jù)的物理結構。數(shù)據(jù)的邏輯結構是從邏輯的角度(即數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和組織方式)來觀察數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)的存儲位置無關。數(shù)據(jù)的物理結構是指數(shù)據(jù)在計算機中存放的結構，即數(shù)據(jù)的邏輯結構在計算機中的實現(xiàn)形式，所以物理結構也被稱為存儲結構。本節(jié)只研究數(shù)據(jù)的邏輯結構，并將反映和實

6、現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系的方法稱為數(shù)據(jù)模型。 目前，比較流行的數(shù)據(jù)模型有三種，即按圖論理論建立的層次結構模型和網(wǎng)狀結構模型以及按關系理論建立的關系結構模型。 2.層次、網(wǎng)狀和關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) (1)層次結構模型 層次結構模型實質上是一種有根結點的定向有序樹(在數(shù)學中“樹”被定義為一個無回的連通圖)。例如圖20.6.4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(yè)、教師、學生等為枝點(稱為結點)，樹根與枝點之間的聯(lián)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。這種數(shù)據(jù)結構模型的一般結構見圖20.6.5所示。圖20.6.4 高等學校的組織結構圖 圖20.6

7、.5 層次結構模型 圖20.6.5中，Ri(i1，2，6)代表記錄(即數(shù)據(jù)的集合)，其中R1就是根結點(如果Ri看成是一個家族，則R1就是祖先，它是R2、R3、R4的雙親，而R2、R3、R4互為兄弟)，R5、R6也是兄弟，且其雙親為R3。R2、R4、R5、R6又被稱為葉結點(即無子女的結點)。這樣，Ri(i1，2，6)就組成了以R1為樹根的一棵樹，這就是一個層次數(shù)據(jù)結構模型。 按照層次模型建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為層次模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。IMS(Information Manage-mentSystem)是其典型代表。 (2)網(wǎng)狀結構模型? 在圖20.6.6中，給出了某醫(yī)院醫(yī)生、病房和病人之間的聯(lián)系。即

8、每個醫(yī)生負責治療三個病人，每個病房可住一到四個病人。如果將醫(yī)生看成是一個數(shù)據(jù)集合，病人和病房分別是另外兩個數(shù)據(jù)集合，那么醫(yī)生、病人和病房的比例關系就是M:N:P(即M個醫(yī)生，N個病人，P間病房)。這種數(shù)據(jù)結構就是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結構，它的一般結構模型如圖20.6.7所示。在圖中，記錄Ri(i1，2，8)滿足以下條件： 可以有一個以上的結點無雙親(如R1、R2、R3)。 至少有一個結點有多于一個以上的雙親。在“醫(yī)生、病人、病房”例中，“醫(yī)生集合有若干個結點(M個醫(yī)生結點)無“雙親”，而“病房”集合有P個結點(即病房)，并有一個以上的“雙親”(即病人)。圖20.6.6 醫(yī)生、病房和病人之間的關系圖20.6

9、.7 網(wǎng)狀結構模型 按照網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結構建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。用數(shù)學方法可將網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結構轉化為層次數(shù)據(jù)結構。 (3)關系結構模型 關系式數(shù)據(jù)結構把一些復雜的數(shù)據(jù)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(見表20.6.8)。這個四行六列的表格的每一列稱為一個字段(即屬性)，字段名相當于標題欄中的標題(屬性名稱)；表的每一行是包含了六個屬性(工號、姓名、年齡、性別、職務、工資)的一個六元組，即一個人的記錄。這個表格清晰地反映出該單位職工的基本情況。表20.6.8 職工基本情況 通常一

10、個m行、n列的二維表格的結構如表20.6.9所示。 表中每一行表示一個記錄值，每一列表示一個屬性(即字段或數(shù)據(jù)項)。該表一共有m個記錄。每個記錄包含n個屬性。 作為一個關系的二維表，必須滿足以下條件： (1)表中每一列必須是基本數(shù)據(jù)項(即不可再分解)。 (2)表中每一列必須具有相同的數(shù)據(jù)類型(例如字符型或數(shù)值型)。 (3)表中每一列的名字必須是唯一的。 (4)表中不應有內容完全相同的行。 (5)行的順序與列的順序不影響表格中所表示的信息的含義。 由關系數(shù)據(jù)結構組成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被稱為關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 在關系數(shù)據(jù)庫中，對數(shù)據(jù)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、

11、連接或選取等運算來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理。dBASEII就是這類數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)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(xiàn)。用dBASEII建立起來的一個關系稱為一個數(shù)據(jù)庫(或稱數(shù)據(jù)庫文件)，而把對應多個關系建立起來的多個數(shù)據(jù)庫稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。dBASEII的另一個重要功能是通過建立命令文件來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的使用和管理，對于一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相應的命令序列文件，稱為該數(shù)據(jù)庫的應用系統(tǒng)。因此，可以概括地說，一個關系稱為一個數(shù)據(jù)庫，若干個數(shù)據(jù)庫可以構成一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)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(tǒng)。 ? 數(shù)據(jù)庫的要求與特性 為了使各種類型的數(shù)據(jù)庫系

12、統(tǒng)能夠充分發(fā)揮它們的優(yōu)越性，必須對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的使用提出一些明確的要求。 1.建立數(shù)據(jù)庫文件的要求 (1)盡量減少數(shù)據(jù)的重復，使數(shù)據(jù)具有最小的冗余度。計算機早期應用中的文件管理系統(tǒng)，由于數(shù)據(jù)文件是用戶各自建立的，幾個用戶即使有許多相同的數(shù)據(jù)也得放在各自的文件中，因而造成存儲的數(shù)據(jù)大量重復，浪費存儲空間。數(shù)據(jù)庫技術正是為了克服這一缺點而出現(xiàn)的，所以在組織數(shù)據(jù)的存儲時應避免出現(xiàn)冗余。 (2)提高數(shù)據(jù)的利用率，使眾多用戶都能共享數(shù)據(jù)資源。 (3)注意保持數(shù)據(jù)的完整性。這對某些需要歷史數(shù)據(jù)來進行預測、決策的部門(如統(tǒng)計局、銀行等)特別重要。 (4)注意同一數(shù)據(jù)描述方法的一致性，使數(shù)據(jù)操作不致發(fā)生混亂

13、。如一個人的學歷在人事檔案中是大學畢業(yè)，而在科技檔案中卻是大學程度，這樣就容易造成混亂。 (5)對于某些需要保密的數(shù)據(jù)，必須增設保密措施。 (6)數(shù)據(jù)的查找率高，根據(jù)需要數(shù)據(jù)應能被及時維護。2.數(shù)據(jù)庫文件的特征無論使用哪一種數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，由它們所建立的數(shù)據(jù)庫文件都可以看成是具有相同性質的記錄的集合，因而這些數(shù)據(jù)庫文件都有相同的特性： (1)文件的記錄格式相同，長度相等。 (2)不同的行是不同的記錄，因而具有不同的內容。 (3)不同的列表示不同的字段名，同一列中的數(shù)據(jù)的性質(屬性)相同。 (4)每一行各列的內容是不能分割的，但行的順序和列的順序不影響文件內容的表達。 3.文件的分類 對文件引用

14、最多的是主文件和事物文件。其他的文件分類還包括表文件、備份文件、檔案的輸出文件等。下面將講述這些文件。 (1)主文件。主文件是某特定應用領域的永久性的數(shù)據(jù)資源。主文件包含那些被定期存取以提供信息和經常更新以反映最新狀態(tài)的記錄。典型的主文件有庫存文件、職工主文件和收帳主文件等。 (2)事務文件。事務文件包含著作為一個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)活動(事務)的那些記錄。這些事務被分批以構成事務文件。例如，從每周工資卡上錄制下來的數(shù)分批存放在一個事務文件上，然后對照工資清單文件進行處理以便打印出工資支票和工資記錄簿。 (3)表文件。表文件是一些表格。之所以單獨建立表文件而不把表設計在程序中是為了便于修改。例如，一個公用事業(yè)公司的稅率表或國內稅務局的稅率就可以存儲在表中文件。 (4)備用文件。備用文件是現(xiàn)有生產性文件的一個復