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數(shù)據(jù)庫的基本屬性

發(fā)布時(shí)間: 2012/9/14 17:21:01

基本結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫的基本結(jié)構(gòu)分三個(gè)層次，反映了觀察數(shù)據(jù)庫的三種不同角度。

(1)物理數(shù)據(jù)層。

它是數(shù)據(jù)庫的最內(nèi)層，是物理存貯設(shè)備上實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的集合。這些數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù)，是用戶加工的對(duì)象，由內(nèi)部模式描述的指令操作處理的位串、字符和字組成。

(2)概念數(shù)據(jù)層。

它是數(shù)據(jù)庫的中間一層，是數(shù)據(jù)庫的整體邏輯表示。指出了每個(gè)數(shù)據(jù)的邏輯定義及數(shù)據(jù)間的邏輯聯(lián)系，是存貯記錄的集合。它所涉及的是數(shù)據(jù)庫所有對(duì)象的邏輯關(guān)系，而不是它們的物理情況，是數(shù)據(jù)庫管理員概念下的數(shù)據(jù)庫。

(3)邏輯數(shù)據(jù)層。

它是用戶所看到和使用的數(shù)據(jù)庫，表示了一個(gè)或一些特定用戶使用的數(shù)據(jù)集合，即邏輯記錄的集合。

數(shù)據(jù)庫不同層次之間的聯(lián)系是通過映射進(jìn)行轉(zhuǎn)換的。

主要特點(diǎn)

(1)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

數(shù)據(jù)共享包含所有用戶可同時(shí)存取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，也包括用戶可以用各種方式通過接口使用數(shù)據(jù)庫，并提供數(shù)據(jù)共享。

(2)減少數(shù)據(jù)的冗余度。

同文件系統(tǒng)相比，由于數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，從而避免了用戶各自建立應(yīng)用文件。減少了大量重復(fù)數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)冗余，維護(hù)了數(shù)據(jù)的一致性。

(3)數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。

數(shù)據(jù)的獨(dú)立性包括數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)和應(yīng)用程序相互獨(dú)立，也包括數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)的變化不影響數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。

(4)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中控制。

文件管理方式中，數(shù)據(jù)處于一種分散的狀態(tài)，不同的用戶或同一用戶在不同處理中其文件之間毫無關(guān)系。利用數(shù)據(jù)庫可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中控制和管理，并通過數(shù)據(jù)模型表示各種數(shù)據(jù)的組織以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系。

(5)數(shù)據(jù)一致性和可維護(hù)性，以確保數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。

主要包括：①安全性控制：以防止數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤更新和越權(quán)使用；②完整性控制：保證數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性；③并發(fā)控制：使在同一時(shí)間周期內(nèi)，允許對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)多路存取，又能防止用戶之間的不正常交互作用；④故障的發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)：由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供一套方法，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和修復(fù)故障，從而防止數(shù)據(jù)被破壞

(6)故障恢復(fù)。

由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供一套方法，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障和修復(fù)故障，從而防止數(shù)據(jù)被破壞。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能盡快恢復(fù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的故障，可能是物理上或是邏輯上的錯(cuò)誤。比如對(duì)系統(tǒng)的誤操作造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤等。

種類

數(shù)據(jù)庫通常分為層次式數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)式數(shù)據(jù)庫和關(guān)系式數(shù)據(jù)庫三種。而不同的數(shù)據(jù)庫是按不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來聯(lián)系和組織的。

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型

(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

所謂數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)的組織形式或數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。如果用D表示數(shù)據(jù)，用R表示數(shù)據(jù)對(duì)象之間存在的關(guān)系集合，則將DS=(D，R)稱為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，設(shè)有一個(gè)電話號(hào)碼簿，它記錄了n個(gè)人的名字和相應(yīng)的電話號(hào)碼。為了方便地查找某人的電話號(hào)碼，將人名和號(hào)碼按字典順序排列，并在名字的后面跟隨著對(duì)應(yīng)的電話號(hào)碼。這樣，若要查找某人的電話號(hào)碼(假定他的名字的第一個(gè)字母是Y)，那么只須查找以Y開頭的那些名字就可以了。該例中，數(shù)據(jù)的集合D就是人名和電話號(hào)碼，它們之間的聯(lián)系R就是按字典順序的排列，其相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是DS=(D，R)，即一個(gè)數(shù)組。

(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又分為數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是從邏輯的角度(即數(shù)據(jù)間的聯(lián)系和組織方式)來觀察數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置無關(guān)。數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)是指數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中存放的結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)中的實(shí)現(xiàn)形式，所以物理結(jié)構(gòu)也被稱為存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。這里只研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并將反映和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)系的方法稱為數(shù)據(jù)模型。

目前，比較流行的數(shù)據(jù)模型有三種，即按圖論理論建立的層次結(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型以及按關(guān)系理論建立的關(guān)系結(jié)構(gòu)模型。

2.層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

(1)層次結(jié)構(gòu)模型

層次結(jié)構(gòu)模型實(shí)質(zhì)上是一種有根結(jié)點(diǎn)的定向有序樹(在數(shù)學(xué)中"樹"被定義為一個(gè)無回的連通圖)。下圖是一個(gè)高等學(xué)校的組織結(jié)構(gòu)圖。這個(gè)組織結(jié)構(gòu)圖像一棵樹，校部就是樹根(稱為根結(jié)點(diǎn))，各系、專業(yè)、教師、學(xué)生等為枝點(diǎn)(稱為結(jié)點(diǎn))，樹根與枝點(diǎn)之間的聯(lián)系稱為邊，樹根與邊之比為1:N，即樹根只有一個(gè)，樹枝有N個(gè)。

按照層次模型建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為層次模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。IMS(Information Manage-mentSystem)是其典型代表。

(2)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)模型

按照網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)稱為網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。用數(shù)學(xué)方法可將網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

(3)關(guān)系結(jié)構(gòu)模型

關(guān)系式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)歸結(jié)為簡(jiǎn)單的二元關(guān)系(即二維表格形式)。例如某單位的職工關(guān)系就是一個(gè)二元關(guān)系。

由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)被稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，對(duì)數(shù)據(jù)的操作幾乎全部建立在一個(gè)或多個(gè)關(guān)系表格上，通過對(duì)這些關(guān)系表格的分類、合并、連接或選取等運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理。dBASEII就是這類數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的典型代表。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用問題(如人事管理問題)，有時(shí)需要多個(gè)關(guān)系才能實(shí)現(xiàn)。用dBASEII建立起來的一個(gè)關(guān)系稱為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(或稱數(shù)據(jù)庫文件)，而把對(duì)應(yīng)多個(gè)關(guān)系建立起來的多個(gè)數(shù)據(jù)庫稱為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。dBASEII的另一個(gè)重要功能是通過建立命令文件來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的使用和管理，對(duì)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相應(yīng)的命令序列文件，稱為該數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用系統(tǒng)。因此，可以概括地說，一個(gè)關(guān)系稱為一個(gè)數(shù)據(jù)庫，若干個(gè)數(shù)據(jù)庫可以構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以派生出各種不同類型的輔助文件和建立它的應(yīng)用系統(tǒng)。

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