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數據庫的基本屬性

發布時間: 2012/9/14 17:21:01

基本結構

數據庫的基本結構分三個層次，反映了觀察數據庫的三種不同角度。

(1)物理數據層。

它是數據庫的最內層，是物理存貯設備上實際存儲的數據的集合。這些數據是原始數據，是用戶加工的對象，由內部模式描述的指令操作處理的位串、字符和字組成。

(2)概念數據層。

它是數據庫的中間一層，是數據庫的整體邏輯表示。指出了每個數據的邏輯定義及數據間的邏輯聯系，是存貯記錄的集合。它所涉及的是數據庫所有對象的邏輯關系，而不是它們的物理情況，是數據庫管理員概念下的數據庫。

(3)邏輯數據層。

它是用戶所看到和使用的數據庫，表示了一個或一些特定用戶使用的數據集合，即邏輯記錄的集合。

數據庫不同層次之間的聯系是通過映射進行轉換的。

主要特點

(1)實現數據共享。

數據共享包含所有用戶可同時存取數據庫中的數據，也包括用戶可以用各種方式通過接口使用數據庫，并提供數據共享。

(2)減少數據的冗余度。

同文件系統相比，由于數據庫實現了數據共享，從而避免了用戶各自建立應用文件。減少了大量重復數據，減少了數據冗余，維護了數據的一致性。

(3)數據的獨立性。

數據的獨立性包括數據庫中數據庫的邏輯結構和應用程序相互獨立，也包括數據物理結構的變化不影響數據的邏輯結構。

(4)數據實現集中控制。

文件管理方式中，數據處于一種分散的狀態，不同的用戶或同一用戶在不同處理中其文件之間毫無關系。利用數據庫可對數據進行集中控制和管理，并通過數據模型表示各種數據的組織以及數據間的聯系。

(5)數據一致性和可維護性，以確保數據的安全性和可靠性。

主要包括：①安全性控制：以防止數據丟失、錯誤更新和越權使用；②完整性控制：保證數據的正確性、有效性和相容性；③并發控制：使在同一時間周期內，允許對數據實現多路存取，又能防止用戶之間的不正常交互作用；④故障的發現和恢復：由數據庫管理系統提供一套方法，可及時發現故障和修復故障，從而防止數據被破壞

(6)故障恢復。

由數據庫管理系統提供一套方法，可及時發現故障和修復故障，從而防止數據被破壞。數據庫系統能盡快恢復數據庫系統運行時出現的故障，可能是物理上或是邏輯上的錯誤。比如對系統的誤操作造成的數據錯誤等。

種類

數據庫通常分為層次式數據庫、網絡式數據庫和關系式數據庫三種。而不同的數據庫是按不同的數據結構來聯系和組織的。

1.數據結構模型

(1)數據結構

所謂數據結構是指數據的組織形式或數據之間的聯系。如果用D表示數據，用R表示數據對象之間存在的關系集合，則將DS=(D，R)稱為數據結構。例如，設有一個電話號碼簿，它記錄了n個人的名字和相應的電話號碼。為了方便地查找某人的電話號碼，將人名和號碼按字典順序排列，并在名字的后面跟隨著對應的電話號碼。這樣，若要查找某人的電話號碼(假定他的名字的第一個字母是Y)，那么只須查找以Y開頭的那些名字就可以了。該例中，數據的集合D就是人名和電話號碼，它們之間的聯系R就是按字典順序的排列，其相應的數據結構就是DS=(D，R)，即一個數組。

(2)數據結構種類

數據結構又分為數據的邏輯結構和數據的物理結構。數據的邏輯結構是從邏輯的角度(即數據間的聯系和組織方式)來觀察數據，分析數據，與數據的存儲位置無關。數據的物理結構是指數據在計算機中存放的結構，即數據的邏輯結構在計算機中的實現形式，所以物理結構也被稱為存儲結構。這里只研究數據的邏輯結構，并將反映和實現數據聯系的方法稱為數據模型。

目前，比較流行的數據模型有三種，即按圖論理論建立的層次結構模型和網狀結構模型以及按關系理論建立的關系結構模型。

2.層次、網狀和關系數據庫系統

(1)層次結構模型

層次結構模型實質上是一種有根結點的定向有序樹(在數學中"樹"被定義為一個無回的連通圖)。下圖是一個高等學校的組織結構圖。這個組織結構圖像一棵樹，校部就是樹根(稱為根結點)，各系、專業、教師、學生等為枝點(稱為結點)，樹根與枝點之間的聯系稱為邊，樹根與邊之比為1:N，即樹根只有一個，樹枝有N個。

按照層次模型建立的數據庫系統稱為層次模型數據庫系統。IMS(Information Manage-mentSystem)是其典型代表。

(2)網狀結構模型

按照網狀數據結構建立的數據庫系統稱為網狀數據庫系統，其典型代表是DBTG(Data Base Task Group)。用數學方法可將網狀數據結構轉化為層次數據結構。

(3)關系結構模型

關系式數據結構把一些復雜的數據結構歸結為簡單的二元關系(即二維表格形式)。例如某單位的職工關系就是一個二元關系。

由關系數據結構組成的數據庫系統被稱為關系數據庫系統。

在關系數據庫中，對數據的操作幾乎全部建立在一個或多個關系表格上，通過對這些關系表格的分類、合并、連接或選取等運算來實現數據的管理。dBASEII就是這類數據庫管理系統的典型代表。對于一個實際的應用問題(如人事管理問題)，有時需要多個關系才能實現。用dBASEII建立起來的一個關系稱為一個數據庫(或稱數據庫文件)，而把對應多個關系建立起來的多個數據庫稱為數據庫系統。dBASEII的另一個重要功能是通過建立命令文件來實現對數據庫的使用和管理，對于一個數據庫系統相應的命令序列文件，稱為該數據庫的應用系統。因此，可以概括地說，一個關系稱為一個數據庫，若干個數據庫可以構成一個數據庫系統。數據庫系統可以派生出各種不同類型的輔助文件和建立它的應用系統。

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