计算机基础篇-数据库

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1、第一部分第一部分 基础篇基础篇本部分从 Visual FoxPro 的基本理论入手，介绍数据库的基本概念，Visual FoxPro 的基本知识，数据库、表、视图、查询的创建和使用，以及报表设计器和项目管理器的基 本操作。第一章第一章数据库基础数据库基础本章主要介绍数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的基本概念，数据库的发 展历史，数据库的基本模型及相关概念。1.11.1 数据库相关概念数据库相关概念早期的计算机主要用于科学计算，当它应用于生产管理、气象分析、情报检索等领域 时，它面对的是数量惊人的各类数据。人们很自然的就会提出疑问：什么是数据呢？我们应该怎样对数据进行处理才能得 到对我们

2、有用的信息呢？1.1.11.1.1 数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统 1、数据（Data） 数据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 实数字只是最简单的一种数据，是数据的一种传统和狭义的理解。广义的理解，数据的种 类很多，文本、图形、图像、声音、视频、教师的工资记录、货物的运输情况等，这些都 是数据。 可以对数据做如下定义：描述事物的符号记录称为数据。描述事物的符号可以是数字， 也可以是文本、图形、图像、声音、视频等，数据有多种表现形式，他们都可以经过数字 化后存入计算机。 为了了解世界，交流信息，人们需要描述这

3、些事物。在日常生活中直接用自然语言 （如汉语、英语等）描述。在计算机中，为了存储和处理这些事物，就要抽出对这些事物 感兴趣的特征组成一个记录来描述。例如：在毕业生的档案中，用人单位感兴趣的是这个 学生的姓名、性别、年龄、出生年月、籍贯、所学专业、入学时间、特长等，那么可以这 样描述：（王刚，男，22，1983，甘肃天水，电子商务，2001，写作） 这里的毕业生记录就是数据。对于上面的这条记录，了解其含义的人会得到如下的信 息：王刚是个大学毕业生，男，1983 年出生，甘肃天水人，2001 年考入大学，学的是电第一章第一章 数据库基础数据库基础2子商务专业，他的特长是写作。而不了解其语义的人则无

4、法理解其含义。可见，数据的形 式还不能完全表达其内容，需要经过解释。所以数据和关于数据的解释是不可分的，数据 的解释是对数据含义的说明，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。 2、数据库（DataBase, 简称 DB） 数据库，顾名思义，是存放数据的仓库。只不过这个仓库是在计算机存储设备上，而 且数据是按一定的格式存放的。 人们收集并抽取出一个应用所需要的大量数据之后，应将其保存起来以供进一步加工 处理，进一步提取有用信息。在科学技术飞速发展的今天，人们的所需的信息量与日俱增。 过去人们把数据存放在文件柜里，现在人们借助计算机和数据库技术科学地保存和管理大 量的复杂的数据，以便能

5、方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。 所谓数据库是指长期储存在计算机内的、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、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩 展性，并可为各种用户共享。 3、数据库管理系统（DataBase Management System,简称 DBMS） 了解了数据和数据库的概念，下一个问题就是如何科学地组织和存储数据，如何高效 地获取和维护数据。完成这个任务的是一个系统软件-数据库管理系统。数据库管理系统 是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。它的主要功能包括以下几个方面： 数据定义功能 DBMS 提供数据定义语言（Data D

6、efinition Language，简称 DDL） ，用户通过它可以 方便地对数据库中的数据对象进行定义。 数据操纵功能 DBMS 还提供数据操纵语言（Data Manipulation Language，简称 DML） ，供用户对数 据库进行数据查询、统计、存储、维护、输出等操作。 数据库的运行管理 数据库在建立、运用和维护时由数据库管理系统统一管理、统一控制，以保证数据的 安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。 数据库的建立和维护功能 他包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、 恢复功能，数据库的重 组织功能和性能监视、分析功能等。这些功能通常是由一些实

7、用程序完成的。 4、数据库系统（DataBase System，简称 DBS） 数据库系统是指一个具体的数据库管理系统软件和用它建立起来的数据库。它是研究、 开发、建立、维护和应用数据库系统所涉及的理论、方法、技术所构成的学科。在这一含 义下，数据库系统是软件研究领域的一个重要分支，常称为数据库领域。数据库研究跨越 计算机应用、系统软件和理论三个领域，其中应用促进新系统的研制开发，新系统带来新 的理论研究，而理论研究又对前两个领域起着指导作用。 数据库系统的出现是计算机应用的一个里程碑，它使得计算机应用从以科学计算为主 转向以数据处理为主，数据库系统的出现使得普通用户能够方便地将日常数据存入计

8、算机 并在需要的时候快速访问它们，从而使得计算机走出科研机构进入各行各业、进入家庭。 在它之前的文件系统虽然也能处理持久数据，但是并不提供对任意部分数据的快速访问，第一章第一章 数据库基础数据库基础3而这对数据量不断增大的应用来说是至关重要的。为了实现对任意部分数据的快速访问， 就要研究许多优化技术。这些优化技术往往很复杂，是普通用户难以实现的，所以就由系 统软件（数据库管理系统）来完成，而提供给用户的只是简单易用的数据库语言。由于对 数据库的操作都由数据库管理系统完成，所以数据库就可以独立于具体的应用程序而存在， 从而数据库又可以为多个用户所共享。因此，数据的独立性和共享性是数据库系统的重要

9、 特征。数据共享节省了大量人力物力，为数据库系统的广泛应用奠定了基础。数据库系统是一个为实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存 储媒体、处理对象和管理系统的集合体。它通常由软件、数据库和数据库管理员组成。其 软件主要包括操作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系统。数据库是把数据 依照某种数据模型组织起来并存放在存储器中的数据集合,这些数据为许多应用服务，独 立于具体的应用程序。数据库由数据库管理系统统一管理，数据的插入、修改和检索均要 通过数据库管理系统进行。数据库管理系统是一种系统软件，它的主要功能是维护数据库 并有效地访问数据库中任意部分数据。对数据库的维护包括保

10、持数据的完整性、一致性和 安全性,数据库管理员负责创建、监控和维护整个数据库，使数据能被任何有权使用的人 有效使用。数据库管理员一般是由业务水平较高、资历较深的人员担任。 总之，一个数据库系统实际上包括下列组成部分： 数据、储存数据的硬件、数据库 管理系统。 数据库系统在整个计算机系统中的地位如图 1-1 所示。1.1.21.1.2 数据库技术的发展数据库技术的发展数据库技术是应数据库管理任务的需要而产生的。数据的处理是指对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动的总和。数据 管理则是指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题。人们借助计算机进行数据处理是近三

11、十几年的事。研制计算机的最初目的是利用它进 行复杂的科学计算。但随着计算机技术的发展，其应用范围远远超出了初衷。在应用需求 的推动下，在计算机硬件、软件发展的基础上，数据管理技术经历了人工管理、文件系统、应 用 系 统应 用 开 发 工 具D B M S操作系统硬件图 1-1 数据库在计算机系统中的地位第一章第一章 数据库基础数据库基础4数据库系统三个阶段。 1、 人工管理阶段 20 世纪 50 年代中期以前，计算机主要用于科学计算。当时的硬件状况是，外存只有 纸带、卡片、磁带，没有管理数据的软件；数据处理方式是批处理。人工管理数据具有以 下特点： 数据不保存由于当时计算机主要用于科学计算，一

12、般不需要将数据长期保存，只是在计算某一课 题时才将数据输入，用完就拿走。不仅对用户数据如此处置，对系统软件有时候也是这样。 应用程序管理数据数据需要由应用程序自己管理，没有相应的软件系统负责数据的管理工作。应用程序 中不仅要规定数据的逻辑结构，而且要设计物理结构，包括存储结构、存取方法、输入方 式等。 数据不共享数据是面向应用的，一组数据只能对应一个程序。当多个应用程序涉及某些相同的数 据时，由于必须各自定义，无法互相利用、互相参照，因此程序与程序之间有大量的冗余 数据。 数据不具有独立性 数据的逻辑结构或物理结构发生变化后，必须对应程序做相应的修改，这就进一步加 重了程序员的负担。 2、 文

13、件系统阶段 20 世纪 50 年代后期到 60 年代中期，这时硬件方面已有了磁盘、磁鼓等直接存取的存 储设备；软件方面，操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统；处理 方式上不仅有了批处理，而且能够联机实时处理。 用文件系统管理数据具有如下特点： 数据可以长期保存 由于计算机大量用于数据处理，数据需要长期保留在外存上反复进行查询、更新等操 作。 由文件系统管理数据 由专门的软件即文件系统进行数据管理，文件系统把数据组织成相互独立的数据文件， 利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，可以对文件进行修改、插入和删除 的操作。文件系统实现了记录内的结构性，但整体无结构。程序和数

14、据之间由文件系统提 供存取方法进行转换，使应用程序与数据之间有了一定的独立性，程序员可以不必过多地 考虑物理细节，将精力集中于算法。而且数据在存储上的改变不一定反映在程序上，大大 节省了维护程序的工作量。 数据共享性差，冗余度大 在文件系统中，一个文件基本上对应于一个应用程序，即文件仍然是面向应用的。当 不同的应用程序具有部分相同的数据时，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的数据， 因此数据的冗余度大，浪费存储空间。同时由于相同数据的重复存储、各自管理，容易造第一章第一章 数据库基础数据库基础5成数据的不一致性，给数据的修改和维护带来了困难。 数据独立性差 文件系统中的文件是为某一特定应用服

15、务的，文件的逻辑结构对该应用程序来说是优 化的，因此要想对现有的数据再增加一些新的应用会很困难，系统不容易扩充。一旦数据 的逻辑结构改变，必须修改应用程序，修改文件结构的定义。因此数据与程序之间仍缺乏 独立性。可见，文件系统仍然是一个不具有弹性的无结构的数据集合，即文件之间是独立 的，不能反映现实世界事物之间的内在联系。 3、 数据库系统阶段 20 世纪 60 年代后期以来，计算机用于管理的规模越来越大，应用越来越广泛，数据 量急剧增长，同时多种应用、多种语言互相覆盖地共享数据集合的要求越来越强烈。 用数据库系统管理数据比文件系统具有明显的优点，从文件系统到数据库系统，标志 着数据管理技术的飞

16、跃。 1.1.31.1.3 数据库系统的特点数据库系统的特点与人工管理和文件系统相比，数据库系统的特点主要有以下几个方面。 1、 数据结构化 数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。 在文件系统中，相互独立的文件的记录内部是有结构的。传统文件的最简单形式是等 长同格式的记录集合。 在文件系统中，尽管其记录内部已有了某些结构，但记录之间没有联系。 数据库系统实现整体数据的结构化，是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文 件系统的本质区别。 2、 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 数据库系统从整体看待和描述数据，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、多个应用共享使用。数据共享可以大大减少数据冗余，节省存储空 间。数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。 所谓数据的不一致性是指同一数据不同拷贝的值不一样。采用人工管理或文件系统管 理时，由于数据被重复存储，当不同的应用使用和修改不同的拷贝时就很容易造成数据的 不一致。在数