1.1 ?什么是數(shù)據(jù)庫

1.1.1?數(shù)據(jù)（Data）

數(shù)據(jù)的定義：描述事物的符號記錄，是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象；

數(shù)據(jù)的種類：文本、圖形、圖像、音頻、視頻、學(xué)生的檔案記錄、 貨物的運(yùn)輸情況等；

數(shù)據(jù)的特點：數(shù)據(jù)的含義稱為數(shù)據(jù)的語義，數(shù)據(jù)與其語義是不可分的。

1.1.2?數(shù)據(jù)庫(DB)

數(shù)據(jù)庫的定義：數(shù)據(jù)庫(Database,簡稱DB)是長期儲存在計算機(jī)內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合。

數(shù)據(jù)庫的基本特征：數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存；可為各種用戶共享；冗余度較小； 數(shù)據(jù)獨立性較高；易擴(kuò)展。

1.1.3?數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)

DBMS(Database Management System)：位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，是專門用于實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)的系統(tǒng)軟件

DBMS的功能：科學(xué)地組織和存儲數(shù)據(jù)、高效地獲取和維護(hù)數(shù)據(jù)

常用的DBMS：ACCESS、MySQL、ORACLE、SQL SERVER（2000,2005,2008,2012,2016，2017）

1.1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）

什么是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Database System，DBS）：在計算機(jī)系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)構(gòu)成；一個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個實際可運(yùn)行的，按照數(shù)據(jù)庫方式存儲、維護(hù)和向應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)或信息支持的系統(tǒng)，它是存儲介質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。

在不引起混淆的情況下一般把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)簡稱為數(shù)據(jù)庫。

1.2 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展

數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)管理是指對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護(hù)，是數(shù)據(jù)處理的中心問題。
數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理是指對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、加工和傳播的一系列活動的總和。

數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展過程
人工管理階段（20世紀(jì)40年代中——50年代中）
文件系統(tǒng)階段（20世紀(jì)50年代末——60年代中）
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段（20世紀(jì)60年代末——現(xiàn)在）
新一代數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（20世界90年代——未來）

1.2.1?人工管理階段

時期：20世紀(jì)40年代中——50年代中

產(chǎn)生的背景
應(yīng)用需求：科學(xué)計算
硬件水平：無直接存取存儲設(shè)備
軟件水平：沒有操作系統(tǒng)
處理方式：批處理

對應(yīng)關(guān)系圖

特點
數(shù)據(jù)的管理者：用戶（程序員），數(shù)據(jù)不保存
數(shù)據(jù)面向的對象：某一應(yīng)用程序
數(shù)據(jù)的共享程度：無共享、冗余度極大
數(shù)據(jù)的獨立性：不獨立，完全依賴于程序
數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：無結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制

1.2.2?文件系統(tǒng)階段

時期：20世紀(jì)50年代末——60年代中

產(chǎn)生的背景：
應(yīng)用需求——科學(xué)計算、管理
硬件水平——磁盤、磁鼓
軟件水平——有文件系統(tǒng)?
處理方式——批處理、聯(lián)機(jī)實時處理

對應(yīng)關(guān)系圖

特點
數(shù)據(jù)的管理者：文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可長期保存
數(shù)據(jù)面向的對象：某一應(yīng)用程序
數(shù)據(jù)的共享程度：共享性差、冗余度大
數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化：記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu),整體無結(jié)構(gòu)
數(shù)據(jù)的獨立性：獨立性差，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變必須修改應(yīng)用程序
數(shù)據(jù)控制能力：應(yīng)用程序自己控制

缺點
數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大
數(shù)據(jù)獨立性差

1.2.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段

時期：20世紀(jì)60年代末以來

產(chǎn)生的背景
應(yīng)用背景——大規(guī)模管理
硬件背景——大容量磁盤、磁盤陣列
軟件背景——有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
處理方式——聯(lián)機(jī)實時處理 , 分布處理 ,批處理

對應(yīng)關(guān)系圖

1.2.4 新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

分布式數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)分布在網(wǎng)絡(luò)上，但邏輯上屬于同一個系統(tǒng)
空間數(shù)據(jù)庫：主要描述、存儲和處理空間數(shù)據(jù)及其屬性
NoSQL數(shù)據(jù)庫
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫
信息存儲與檢索：如數(shù)字圖書館等
數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)倉庫

1.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成

最基本組成部分：數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（及其開發(fā)工具）、應(yīng)用系統(tǒng)（硬件及軟件環(huán)境）

核心——數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS

1.3.1?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的硬件

由于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)量一般都比較大，而且DBMS具有的豐富的功能，使得其自身的規(guī)模很大，整個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對硬件資源的要求很高。 要有足夠大的內(nèi)存，用來存放操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和應(yīng)用程序。 要有足夠大的硬盤空間存放數(shù)據(jù)庫，最好還要有足夠的存放備份數(shù)據(jù)的磁盤。

1.3.2?數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的軟件

DBMS（數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）
OS（操作系統(tǒng)）
具有數(shù)據(jù)庫訪問接口的高級語言及其編程環(huán)境，以便開發(fā)應(yīng)用程序
實用工具，這些實用工具以DBMS為核心，一般是數(shù)據(jù)庫廠商提供的、隨DBMS軟件一起發(fā)行

1.3.3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中包含的人員

數(shù)據(jù)庫管理員DBA
系統(tǒng)分析人員
數(shù)據(jù)庫設(shè)計人員
應(yīng)用程序編寫人員
最終用戶

1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點

1.4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化

整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一

整體結(jié)構(gòu)化：
不再僅僅針對某一個應(yīng)用，而是面向全組織；
不僅數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，整體是結(jié)構(gòu)化的，數(shù)據(jù)之間具有聯(lián)系；

數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)的是數(shù)據(jù)的真正結(jié)構(gòu)化：
數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型描述，無需程序定義和解釋
數(shù)據(jù)可以變長
數(shù)據(jù)的最小存取單位是數(shù)據(jù)項

1.4.2 數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴(kuò)充

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。

數(shù)據(jù)共享的好處：
減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲空間
避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性
使系統(tǒng)易于擴(kuò)充

1.4.3 數(shù)據(jù)獨立性高

物理獨立性：指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是相互獨立的。當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲改變了，應(yīng)用程序不用改變。

邏輯獨立性：指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)是相互獨立的。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。

數(shù)據(jù)獨立性是由DBMS的二級映像功能來保證的。

1.4.4 數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制

DBMS提供的數(shù)據(jù)控制功能
數(shù)據(jù)的安全性（Security）保護(hù)：保護(hù)數(shù)據(jù)，以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞
數(shù)據(jù)的完整性（Integrity）檢查：將數(shù)據(jù)控制在有效范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)間滿足一定關(guān)系。
并發(fā)（Concurrency）控制：對多用戶的并發(fā)操作加以控制和協(xié)調(diào)，防止相互干擾而得到錯誤的結(jié)果。
數(shù)據(jù)庫恢復(fù)（Recovery）：將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一已知的正確狀態(tài)。