1．1 数据库技术概述
本书是介绍数据库技术原理与应用的一本基础性教材，因此首先须对数据库技术有一个明确的了解与认识。
关于数据库技术可用下面的三句话概括之。
●数据库技术的研究对象是数据；
●数据库技术的研究内容是数据管理；
●数据库技术的应用领域是数据处理。
下面我们将以这三个内容为主轴对数据库技术作介绍。
1）数据
数据（data）是客观世界（包括自然界与人类社会）事物和现象的抽象表示，在本书中我们所讨论的是计算机中的数据。它在计算机中表示为二进符号串，它是计算机处理与加工的对象。下面所列的形式都是数据。
●数字：如某企业采购钢材40吨，计金额人民币206万元中数字“40”、“206”均为数据。
●文字：如李白的诗句：“床前明月光，疑是地上霜，抬头望明月，低头思故乡。”是数据。
●数学公式：如公式“y＝ax＋b”为数据。
●图形：如“动漫、电脑游戏”中的图形为数据。
●音频：如电脑中所播放的贝多芬的“英雄交响曲”、柴可夫斯基的“天鹅湖”均是数据。
●视频：如电视台播放的数字电视等均为数据。
目前，充塞于社会上的诸如：“数码时代”中的“数码”、“信息化社会”中的“信息”以及“数字化地球”、“数字化城市”、“数字化工厂”中的“数字”等都是数据的不同表现形式。因此，数字表示最具广泛性，使用与传播最具普遍性。
此外数据还具有很多实用的特性。
（1）数据是一种重要的信息资源。
当今社会人们拥有巨大的物质资源与财富，此外，人们还可拥有大量的数据，它们构成了巨大的信息资源与财富，它们可以为人类社会与国民经济建议服务。
（2）数据可以创造财富、创造文明。
利用物质资源可以创造财富、创造文明。同样，利用信息资源也可以创造财富、创造文明。大量的数据可以通过归纳、整理与分析而获得创造性的规则从而可以为人类服务，创造财富与创造文明。
2）数据管理
人类社会有着巨大的数据资源，为使它们有效的使用，必须对它们进行集中、统一的管理，这种管理称为数据管理（data management）。目前，数据管理方式有三种，它们是：
●文件管理：是一种较为原始、初级的管理，它一般属操作系统范畴。
●数据库管理：是一种严格、规范的管理，是一门独立的技术。
●Web数据管理：是在Web环境下的一种数据管理方式，是一种相对开放、自由的管理方式。
在本书中我们主要讨论目前最为常用的数据库管理方式。在下面讨论中，如不特别指明数据管理即意指数据库管理。
数据管理是数据库技术研究的核心，它的内容有如下几个方面：
（1）数据组织
为便于数据管理必须对数据进行有序与有机的组织，使其能存储在一个统一的组织结构下，这是数据管理的首要工作。
（2）数据定位与查找
在浩如烟海的数据中如何查找到所需的数据是数据管理的重要任务。这种查找的难度可形容为“大海捞针”，而查找的关键是数据的定位，亦即是找到数据的位置。只有定位后数据查找才成为可能。因此数据定位与查找是数据管理的一项艰巨任务。此外，它还包括对数据的修改、删除与增添等工作。
（3）数据的保护
数据是一种资源，其中大量的是不可再生资源，因此须对它作保护以防止丢失与破坏。数据保护一般包括以下几个部分：
①数据语法与语义正确性保护：数据是受一定语法、语义约束的，如职工年龄一般在18～60岁之间，职工工资一般在1000～8000元之间等。又如职工的工资与其工龄、职务均有一定语义关联。任何违反约束的数据必为不正确数据。因此，必须保护其语法、语义的正确性。
②数据访问正确性保护：数据是共享的，而共享是受限的。过分的共享会产生安全上的弊病，如职工工资，职工自身只有读权限而无写与改权限。因此数据访问权限是受限的，而正确访问权限是受到保护的。
③数据动态正确性保护：在多个数据访问并发执行时相互间会产生干扰从而造成数据的不正确，因此要防止此种现象产生，这称为数据动态正确性保护。
④最后，是数据动态正确性保护的另一种现象，即在执行数据操作时受外界破坏而产生故障的防止。
（4）数据交换
为方便使用数据，必须为不同应用环境的用户提供不同使用数据的方式，它称为数据交换。
（5）数据服务与元数据
为方便使用数据，在数据管理中还提供大量的服务功能称数据服务（data service）。数据服务是目前计算机领域中的一大潮流，其目的是为用户提供更多的方便与个性化需求。数据服务一般包括两种，它们分别是操作服务与信息服务，其中操作服务主要为用户提供多种操作上的方便，而信息服务则为用户使用数据库提供信息，特别是数据结构信息、数据控制信息。这种信息是有关数据的数据，因此又称元数据（metadata）。元数据是一种特殊的数据服务，由于它的重要性在本书中将单独命名与单独介绍。
（6）数据扩展
在不同数据环境中有不同数据交换方式，为此需建立不同数据接口，这些接口的建立扩展了数据管理功能。这种功能可以方便数据处理使用数据，同时也为数据处理开拓应用提供支撑。
上述六种管理功能前五种为基本的管理功能而后一种则是扩展的管理功能。而在基本管理功能中前三个则是数据管理的核心功能，它们构成如图1．1所示的结构图。
这六种数据管理功能可分两个层次进行管理，其中一个层次是低层次管理，它负责数据管理中简单、常规的管理，它由系统软件———数据库管理系统进行管理；另一个层次是高层次管理，它由人———数据库管理员进行管理，它负责数据管理中复杂、智能性管理。
图1．1 数据管理组织结构图
数据管理是数据库技术的主要研究内容。
3）数据处理
将客观世界中的现象与事物抽象成计算机中的数据后，我们对客观世界现象与事物的研究即可转化为对计算机中数据的处理，它可称为“数据处理”（data process）。
数据处理是一种计算机的应用，它以批量数据多种方式处理为其特色，主要从事数据的加工、转换、分类、统计、计算、存取、传递、采集、发布等工作。
数据处理是一种新的处理问题的方法，它可以将对客观世界的研究借助于计算机中的数据处理而实现。正因为如此，目前世界上多门学科和多种应用均可以以数据处理为其基本方法与工具，其处理流程如图1．2所示。
在图中数据处理流程分成为四个阶段，它们分别是：
（1）第一阶段———数据形成阶段：
此阶段的工作是将客观世界的现象与事物抽象成计算机中的数据。这是数据处理的首要关键的一步，一般而言，客观世界中某领域的现象与事物若能抽象成数据，此时对该领域的研究即可转化成为计算机中的数据处理，并正式进入数据处理流程。
图1．2 数据处理流程示意图
（2）第二阶段———数据管理阶段：
此阶段的工作是将所形成的数据按一定结构形式组织，对其作保护，并提供访问该数据的多种方式与接口，它为数据处理使用数据提供便利。
（3）第三阶段———数据处理阶段：
此阶段的工作是数据处理，对数据作加工、转换等处理工作，在处理结束后以数据形式给出处理结果。因此我们说，数据处理是由数据到数据的一种转换工作。
数据处理一般由程序完成。
（4）第四阶段———语义解释阶段：
此阶段的工作是将数据处理结果所形成的数据还原成客观世界中的现象与事物，从而结束整个处理流程。
整个流程看来，从客观世界中某领域的现象与事物出发，经计算机中的数据处理最终获得客观世界中的一些新的结果（包括新的现象与事物）。这就是数据处理作为工具参与解决客观世界各领域、学科的研究过程中的作用与方法。
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