1. 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展

數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個(gè)階段：

1.1 人工管理階段

1950年以前，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，并不擅長(zhǎng)保存數(shù)據(jù)，而且當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件都很落后，科學(xué)家對(duì)數(shù)據(jù)的管理基本都是通過(guò)人工管理的方式

這個(gè)階段的數(shù)據(jù)管理特點(diǎn)主要有：

• 數(shù)據(jù)不保存
• 數(shù)據(jù)不共享
• 數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性
• 使用應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)

1.2 文件系統(tǒng)階段

1960年左右，計(jì)算機(jī)的軟件和硬件都有了較大的發(fā)展，有了磁盤等存儲(chǔ)設(shè)備和專門管理數(shù)據(jù)的軟件

該階段的數(shù)據(jù)管理有以下特點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存
• 由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)
• 共享性差、數(shù)據(jù)冗余大
• 數(shù)據(jù)獨(dú)立性差

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)階段

二十世紀(jì)60年代后，計(jì)算機(jī)逐漸應(yīng)用于管理系統(tǒng)，而且規(guī)模越來(lái)越大，應(yīng)用越來(lái)越廣，數(shù)據(jù)量也急劇增長(zhǎng)，對(duì)數(shù)據(jù)共享的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，使得簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng)不能滿足用戶的需求，于是出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的出現(xiàn)，滿足了多用戶、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的需求，比文件系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)的飛躍。

1.4 大數(shù)據(jù)階段

這個(gè)階段主要是以一些分布式的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)作為數(shù)據(jù)管理的工具，這里就不給與詳細(xì)介紹了。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（database system，DBS） 是采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員、支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的硬件和軟件組成，主要結(jié)構(gòu)如下：

2.1 數(shù)據(jù)模型的概念

數(shù)據(jù)模型主要是toenail描述數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系、數(shù)據(jù)的語(yǔ)義、數(shù)據(jù)一致性約束的概念性工具的集合，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的核心。 數(shù)據(jù)模型主要是由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)完整性約束3部分構(gòu)成，具體含義如下：

• 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)特征的描述、描述對(duì)象包括數(shù)據(jù)的類型、內(nèi)容、性質(zhì)、和數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系。
• 數(shù)據(jù)操作：是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特征的描述、是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)各種對(duì)象實(shí)例的操作。
• 完整性約束：是完整性規(guī)則的集合，它定義了給定數(shù)據(jù)模型中數(shù)據(jù)及其聯(lián)系所具有的制約和依存規(guī)則。

2.2 數(shù)據(jù)模型的種類

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)模型主要有層次模型、網(wǎng)狀模型和關(guān)系模型，具體解釋如下：

1.層次模型：

層次模型用樹狀結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及其實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。該結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：

（1）每棵樹有且僅有一個(gè)無(wú)雙親節(jié)點(diǎn)，稱為根。
（2）樹中除根外所有節(jié)點(diǎn)有且僅有一個(gè)雙親。

2.網(wǎng)狀模型：

用有向圖結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類型及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型稱為網(wǎng)狀模型，用網(wǎng)狀模型編寫應(yīng)用程序及其復(fù)雜，數(shù)據(jù)的獨(dú)立性較差。

關(guān)系模型：

以二維來(lái)描述。關(guān)系模型中，每個(gè)表有多個(gè)字段列和記錄行，每個(gè)字段列有固定的屬性（數(shù)字、字符、日期等），關(guān)系模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰、具有很高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，是目前主流的數(shù)據(jù)模型。

關(guān)系數(shù)據(jù)模型的基本術(shù)語(yǔ)如下：

（1）關(guān)系：一個(gè)二維表就是一個(gè)關(guān)系
（2）元組：二維表中的一行就是一個(gè)元組，即表中的記錄
（3）屬性：二維表中的一列，用類型和值表示
（4）域：每個(gè)屬性取值的變化范圍，如性別的域?yàn)閧男，女}。

關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束如下：

（1）實(shí)體完整性約束：約束關(guān)系的主鍵中屬性值不能為空值
（2）參照完整性約束：關(guān)系之間的基本約束
（3）用戶定義的完整性約束：反應(yīng)了具體應(yīng)用中數(shù)據(jù)的語(yǔ)義要求。

2.3 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化理論為：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的每一個(gè)關(guān)系都要滿足一定的規(guī)范。根據(jù)滿足規(guī)范的條件不同，可以分為5個(gè)等級(jí)：1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF。

一般情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)滿足三范式就可以滿足需求了，下面介紹一下最基礎(chǔ)的三范式。

2.3.1 第一范式

在一個(gè)關(guān)系中，消除重復(fù)字段，且各字段都是最小的邏輯存儲(chǔ)單位。第一范式是第二和第三范式的基礎(chǔ)，是最基本的范式

第一范式的原則如下：

（1）數(shù)據(jù)組的每一個(gè)屬性都只包含一個(gè)值
（2）關(guān)系中的每個(gè)數(shù)組必須包含相同數(shù)量的值
（3）關(guān)系中的每個(gè)數(shù)組一定不能相同

在任何一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，第一范式是最基本的要求，不滿足第一范式的數(shù)據(jù)庫(kù)就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。由此可見(jiàn)第一范式具有不可再分解的原子特性。

2.3.2 第二范式

第二范式是在第一范式的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，即滿足第二范式必須先滿足第一范式，第二范式要求數(shù)據(jù)庫(kù)匯總的每一個(gè)實(shí)體（即每個(gè)記錄行）必須可以被唯一地區(qū)分?；蛘哒f(shuō)要求實(shí)體的屬性完全依賴于主關(guān)鍵字，不能存在僅依賴主關(guān)鍵字一部分的屬性，如果存在部分依賴的話，需要將這個(gè)屬性與主關(guān)鍵字分離出來(lái)形成一個(gè)新的實(shí)體。

2.3.3 第三范式

第三范式是在第二范式的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，即滿足第三范式必須先滿足第二范式，第三范式要求關(guān)系表中不存在非關(guān)鍵字列中對(duì)任意候選關(guān)鍵字列的傳遞函數(shù)依賴，也就是說(shuō)，第三范式要求一個(gè)關(guān)系表中不包含已在氣壓表中包含的非主關(guān)鍵字信息。
所謂傳遞函數(shù)依賴，就是指如果存在關(guān)鍵字a決定非關(guān)鍵字b，而非關(guān)鍵字段b，決定非關(guān)鍵字段c，則稱非關(guān)鍵字段c傳遞依賴于關(guān)鍵字a。

2.4 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)原則

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是指對(duì)于一個(gè)給定的應(yīng)用環(huán)境，根據(jù)用戶的需求，利用數(shù)據(jù)模型和應(yīng)用程序模擬現(xiàn)實(shí)中該應(yīng)用環(huán)境的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和處理活動(dòng)的過(guò)程。

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則如下：

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)的數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)組織應(yīng)該獲得最大限度的共享、最小冗余、消除數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)依賴關(guān)系中的冗余部分，使依賴于同一個(gè)數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)達(dá)到有效的分離。
（2）保證輸入輸出、修改數(shù)據(jù)的一致性與正確性
（3）保證數(shù)據(jù)與使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序之間的高度獨(dú)立性。

以上這些特點(diǎn)，需要涉及到數(shù)據(jù)庫(kù)中一個(gè)概念：事物 事務(wù)是邏輯上的一組數(shù)據(jù)庫(kù)操作，要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。事務(wù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中就是一個(gè)基本的工作單位，事務(wù)中包含的邏輯操作（SQL 語(yǔ)句），只有兩種情況：成功和失敗。

事物有4個(gè)特性：

• 原子性（Atomicity ）：一個(gè)事務(wù)是一個(gè)不可再分割的整體，要么全部成功，要么全部失敗
• 一致性（Consistency ）：一個(gè)事務(wù)可以讓數(shù)據(jù)從一種一致?tīng)顟B(tài)切換到另一種一致性狀態(tài)
• 隔離性（Isolution ）：一個(gè)事務(wù)不受其他事務(wù)的影響，并且多個(gè)事務(wù)彼此隔離
• 持久性（Durability ）：一個(gè)事務(wù)一旦被提交，在數(shù)據(jù)庫(kù)中的改變就是永久的，提交后就不能再回滾

2.5 數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)是一個(gè)構(gòu)建概念數(shù)據(jù)模型的過(guò)程，這個(gè)概念數(shù)據(jù)模型在抽象的高層建模；需要足夠簡(jiǎn)單且通常是圖形化的；并且能夠用于與非技術(shù)用戶交流數(shù)據(jù)庫(kù)的需求。這里使用 ==ER 模型（實(shí)體關(guān)系模型）==來(lái)實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)。 實(shí)體主要是指客觀存在并且客相互區(qū)分的事物，實(shí)體既可以是實(shí)際事物，也可以是抽象的概念或者關(guān)系。實(shí)體之間一般有3種對(duì)應(yīng)關(guān)系：

• 一對(duì)一：是指表a中的一條記錄在表b中有且只有一條相匹配的記錄。
• 一對(duì)多：表a中的行可以在表b中找到多行進(jìn)行匹配，但是表b的行在表a中只有一個(gè)能匹配。
• 多對(duì)多：每個(gè)表中的行在相關(guān)表中具有多個(gè)匹配行，一般情況下，多對(duì)多的關(guān)系是通過(guò)創(chuàng)建第三個(gè)表實(shí)現(xiàn)表之間關(guān)系的連接。

3. 數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)

3.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式

三級(jí)模式是指：模式、外模式、內(nèi)模式

• 模式：迷失也稱為邏輯模式或者概念模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)模式，模式處于三級(jí)結(jié)構(gòu)中間。
• 外模式：也稱為用戶模式，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶（包含應(yīng)用程序猿和最終用戶）能夠看見(jiàn)和使用的局部數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的數(shù)據(jù)視圖，是與某一應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。外模式是模式的子集，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)可以有多個(gè)外模式。
• 內(nèi)模式：也稱為存儲(chǔ)模式，是數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的表示方式。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只有一個(gè)內(nèi)模式。

到此這篇關(guān)于淺談一下數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展與組成的文章就介紹到這了,更多相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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