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文檔簡介
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(dāng)人們從不同的角度來描述這一概念時就有不同的定義(當(dāng)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(diào)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(wù),以一定的組織方式存儲在一起的相關(guān)的數(shù)據(jù)的集合”(該定義側(cè)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(dāng)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(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫”。在經(jīng)濟管理的日常工作中,常常需要把某些相關(guān)的數(shù)據(jù)放進這樣“倉庫”,并根據(jù)管理的需要進行相應(yīng)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(nèi)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(wù)管理、倉庫管理、生產(chǎn)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(wù)、倉庫、生產(chǎn)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(guān)數(shù)據(jù)的集合,這些數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的,無有害的或不必要的冗余,并為多種應(yīng)用服務(wù);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(dāng)某個系統(tǒng)中存在結(jié)構(gòu)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(shù)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(guān)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序。特別是近年來推出的微型計算機關(guān)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(yīng)廣泛(一般的十六位機,如IBM/PC/XT,國產(chǎn)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(yīng)用,必將成為經(jīng)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(jié)構(gòu)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(luò)式數(shù)據(jù)庫和關(guān)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(jié)構(gòu)來聯(lián)系和組織的。 1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型 (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 所謂數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(guān)系集合,則將DS(D,R)稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如,設(shè)有一個電話號碼簿,它記錄了n個人的名字和相應(yīng)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(yīng)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(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是DS(D,R),即一個數(shù)組。 (2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又分為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)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(guān)。數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)在計算機中存放的結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計算機中的實現(xiàn)形式,所以物理結(jié)構(gòu)也被稱為存儲結(jié)構(gòu)。本節(jié)只研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型以及按關(guān)系理論建立的關(guān)系結(jié)構(gòu)模型。 2.層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) (1)層次結(jié)構(gòu)模型 層次結(jié)構(gòu)模型實質(zhì)上是一種有根結(jié)點的定向有序樹(在數(shù)學(xué)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(xué)校的組織結(jié)構(gòu)圖。這個組織結(jié)構(gòu)圖像一棵樹,校部就是樹根(稱為根結(jié)點),各系、專業(yè)、教師、學(xué)生等為枝點(稱為結(jié)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(jié)構(gòu)模型的一般結(jié)構(gòu)見圖20.6.5所示。圖20.6.4 高等學(xué)校的組織結(jié)構(gòu)圖 圖20.6
7、.5 層次結(jié)構(gòu)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(jié)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(jié)點(即無子女的結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zé)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(guān)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(jié)構(gòu)就是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它的一般結(jié)構(gòu)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(jié)點無雙親(如R1、R2、R3)。 至少有一個結(jié)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(jié)點(M個醫(yī)生結(jié)點)無“雙親”,而“病房”集合有P個結(jié)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(guān)系圖20.6
9、.7 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型 按照網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(xué)方法可將網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 (3)關(guān)系結(jié)構(gòu)模型 關(guān)系式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)歸結(jié)為簡單的二元關(guān)系(即二維表格形式)。例如某單位的職工關(guān)系就是一個二元關(guān)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(dāng)于標(biāo)題欄中的標(biāo)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(wù)、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(jié)構(gòu)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(guān)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(yīng)有內(nèi)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(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 在關(guān)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(guān)系表格上,通過對這些關(guān)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(yīng)用問題(如人事管理問題),有時需要多個關(guān)系才能實現(xiàn)。用dBASEII建立起來的一個關(guān)系稱為一個數(shù)據(jù)庫(或稱數(shù)據(jù)庫文件),而把對應(yīng)多個關(guān)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(yīng)的命令序列文件,稱為該數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用系統(tǒng)。因此,可以概括地說,一個關(guān)系稱為一個數(shù)據(jù)庫,若干個數(shù)據(jù)庫可以構(gòu)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(yīng)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(fù),使數(shù)據(jù)具有最小的冗余度。計算機早期應(yīng)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(fù),浪費存儲空間。數(shù)據(jù)庫技術(shù)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(yīng)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(yù)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(xué)歷在人事檔案中是大學(xué)畢業(yè),而在科技檔案中卻是大學(xué)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(shè)保密措施。 (6)數(shù)據(jù)的查找率高,根據(jù)需要數(shù)據(jù)應(yīng)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(zhì)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(nèi)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(zhì)(屬性)相同。 (4)每一行各列的內(nèi)容是不能分割的,但行的順序和列的順序不影響文件內(nèi)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(yīng)用領(lǐng)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(jīng)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(wù)文件。事務(wù)文件包含著作為一個信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)活動(事務(wù))的那些記錄。這些事務(wù)被分批以構(gòu)成事務(wù)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(wù)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(shè)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(nèi)稅務(wù)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(chǎn)性文件的一個復(fù)
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