4.3 數(shù)據(jù)組織與管理

　　早期計(jì)算機(jī)管理數(shù)據(jù)的基本方法是采用文件系統(tǒng)。它的局限性有：文件設(shè)計(jì)很難滿足多種應(yīng)用程序的要求、存在數(shù)據(jù)冗余、缺少統(tǒng)一管理、不容易做到規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化、不能反映數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系、難以采取有效的安全和保密措施、應(yīng)用程序維護(hù)工作量大、編寫應(yīng)用程序不方便、不支持文件的并發(fā)存取。

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)是實(shí)現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，方便多用戶存取的計(jì)算機(jī)軟、硬件資源組成的系統(tǒng)。

　　數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(DBS)的主要特征是用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件統(tǒng)一管理和共享數(shù)據(jù)。

　　數(shù)據(jù)庫(Database)：按一定的邏輯結(jié)構(gòu)組織在一起的、為特定的應(yīng)用服務(wù)的數(shù)據(jù)的集合，其功能是組織存儲數(shù)據(jù)，以滿足用戶的應(yīng)用需求。

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)：由一組程序組成，幫助用戶實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的存取、操作及安全控制，并提供用戶與數(shù)據(jù)庫或應(yīng)用程序之間的接口。

　　現(xiàn)今流行的關(guān)系型DBMS有Access、FoxPro、Oracle、Sybase和Informix等。

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)共同的基本功能：①存儲及檢索數(shù)據(jù)、②提供用戶視圖、③創(chuàng)建及修改數(shù)據(jù)庫、④操縱數(shù)據(jù)和生成報(bào)表。

　　數(shù)據(jù)模型是用來描述數(shù)據(jù)的一組概念和定義。數(shù)據(jù)描述包括三個(gè)方面：⑴數(shù)據(jù)的靜態(tài)特性，包括數(shù)據(jù)基本結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系;⑵數(shù)據(jù)的動態(tài)特性，指數(shù)據(jù)操作上的定義和規(guī)則;⑶對數(shù)據(jù)的完整性約束，以保證數(shù)據(jù)的正確、有效和相容。

　　為把現(xiàn)實(shí)世界具體事物組織為某一DBMS支持的數(shù)據(jù)模型，首先要把現(xiàn)實(shí)世界客觀對象抽象為信息世界能描述的信息結(jié)構(gòu)，然后再轉(zhuǎn)換成機(jī)器世界能夠存儲和處理的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)。

　　數(shù)據(jù)庫建模采用三種數(shù)據(jù)模型：概念數(shù)據(jù)模型、邏輯數(shù)據(jù)模型、物理數(shù)據(jù)模型。概念數(shù)據(jù)模型用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，邏輯數(shù)據(jù)模型和物理數(shù)據(jù)模型用于DBMS實(shí)現(xiàn)。

　　概念數(shù)據(jù)模型是面向用戶、面向現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)模型，與DBMS無關(guān)。主要用于描述一個(gè)組織部門的概念化結(jié)構(gòu)，通常使用“實(shí)體-關(guān)系(E-R)圖”來描述。

　　現(xiàn)實(shí)世界用概念模型可以記錄和描述為：①實(shí)體(客觀存在并可互相區(qū)別的事、物、概念等);②實(shí)體集(性質(zhì)相同的同類實(shí)體的集合);③屬性(實(shí)體的每一特性);④不同實(shí)體、實(shí)體集間的聯(lián)系，主要表現(xiàn)為三種形式：一對一、一對多、多對多。

　　邏輯數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)者用于描述數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系的工具。用概念數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)化為邏輯數(shù)據(jù)模型表示的數(shù)據(jù)才能在DBMS上實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫通常采用三種邏輯模型來組織數(shù)據(jù)：層次型、網(wǎng)狀型、關(guān)系型。

　　物理數(shù)據(jù)模型是反映數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)模型。每種邏輯數(shù)據(jù)模型在實(shí)現(xiàn)時(shí)都有其對應(yīng)的物理數(shù)據(jù)模型，它不但與DBMS有關(guān)，而且與操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。

　　數(shù)據(jù)有“型”(Type)和“值”(value)之分，型是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、類型、屬性的說明;值是型的某具體值。用數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)時(shí)也有型、值之分。

　　數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)模式不應(yīng)混淆。數(shù)據(jù)模型是描述數(shù)據(jù)的手段。數(shù)據(jù)模式是用給定的數(shù)據(jù)模型對具體數(shù)據(jù)的型進(jìn)行描述;數(shù)據(jù)模式反映一個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)體的各種數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、屬性、聯(lián)系和約束。

　　數(shù)據(jù)模式分三級：模式、外模式、內(nèi)模式。

　　模式也稱為邏輯模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特征的描述，是所有用戶的公共視圖。模式的設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的最基本的任務(wù)。

　　外模式也稱子模式，是依據(jù)邏輯模型對用戶所用到的局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和特征的描述，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)視圖。

　　內(nèi)模式是用物理模型對數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)部的表示方式。模式與內(nèi)外模式之間的映射由DBMS來完成。

　　關(guān)系模型是由若干個(gè)“關(guān)系”組成的數(shù)據(jù)集合，它以二維表的形式，即行和列來組織數(shù)據(jù)，并確定數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系。

　　用來表征關(guān)系模型的基本數(shù)據(jù)單位有：⑴元組、⑵屬性⑶域⑷碼。

　　元組(記錄)：關(guān)系表中的每一行稱為一個(gè)元組或記錄，是某個(gè)實(shí)體的相關(guān)事實(shí)的集合，描述了這個(gè)實(shí)體的全部屬性。

　　屬性：表的各列稱為屬性，它表示所描述的實(shí)體的各種特征，每個(gè)屬性都有屬性名。

　　域(數(shù)據(jù)項(xiàng)或字段)：屬性所允許的取值。每個(gè)屬性域表明了關(guān)系表中所有描述對象的共同特征、類型和取值范圍。

　　碼(鍵)：表中的某個(gè)屬性組，它的值可以唯一標(biāo)識一個(gè)元組。

　　關(guān)系數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的組織層次為：域(字段)組成了元組(記錄)，記錄組成了文件(關(guān)系表)，文件又組成了數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)層次的最高一層是數(shù)據(jù)庫，即面向一個(gè)組織全局應(yīng)用的綜合的、集成的、相關(guān)的數(shù)據(jù)文件的集合。

　　分布式數(shù)據(jù)庫(Disributed Database)通過通訊設(shè)備將處理所涉及的在不同場所存放的數(shù)據(jù)連接起來，以與數(shù)據(jù)庫同樣的原理進(jìn)行工作。

　　數(shù)據(jù)倉庫(Data Warehouse)是專門為決策支持系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種關(guān)系型的、包含數(shù)以百萬或千萬計(jì)的數(shù)據(jù)記錄的非常龐大的數(shù)據(jù)庫，幫助決策者進(jìn)行綜合業(yè)務(wù)分析建立強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

　　數(shù)據(jù)集市(Data Market)是數(shù)據(jù)倉庫的一個(gè)子集，它將數(shù)據(jù)倉庫的概念引入了中小型企業(yè)以及大型企業(yè)各個(gè)部門，為某個(gè)特定領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)。

　　面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(OO Database)中的數(shù)據(jù)以對象進(jìn)行存儲，對象既包含了文字、數(shù)值、聲音、圖像等多媒體數(shù)據(jù)，又包含了完成數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理所需的各種處理指令。