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4.3 数据组织与管理
早期计算机管理数据的基本方法是采用文件系统。它的局限性有：文件设计很难满足多种应用程序的要求、存在数据冗余、缺少统一管理、不容易做到规范化标准化、不能反映数据间的内在联系、难以采取有效的安全和保密措施、应用程序维护工作量大、编写应用程序不方便、不支持文件的并发存取。
数据库系统(DBS)是实现有组织地、动态地存储大量的相关数据，方便多用户存取的计算机软、硬件资源组成的系统。
数据库系统(DBS)的主要特征是用数据库管理系统软件统一管理和共享数据。
数据库(Database)：按一定的逻辑结构组织在一起的、为特定的应用服务的数据的集合，其功能是组织存储数据，以满足用户的应用需求。
数据库管理系统(DBMS)：由一组程序组成，帮助用户实现对数据库的存取、操作及安全控制，并提供用户与数据库或应用程序之间的接口。
现今流行的关系型DBMS有Access、FoxPro、Oracle、Sybase和Informix等。
数据库管理系统(DBMS)共同的基本功能：①存储及检索数据、②提供用户视图、③创建及修改数据库、④操纵数据和生成报表。
数据模型是用来描述数据的一组概念和定义。数据描述包括三个方面：⑴数据的静态特性，包括数据基本结构、数据间的联系;⑵数据的动态特性，指数据操作上的定义和规则;⑶对数据的完整性约束，以保证数据的正确、有效和相容。
为把现实世界具体事物组织为某一DBMS支持的数据模型，首先要把现实世界客观对象抽象为信息世界能描述的信息结构，然后再转换成机器世界能够存储和处理的逻辑结构和物理结构。
数据库建模采用三种数据模型：概念数据模型、逻辑数据模型、物理数据模型。概念数据模型用于数据库设计，逻辑数据模型和物理数据模型用于DBMS实现。
概念数据模型是面向用户、面向现实世界的数据模型，与DBMS无关。主要用于描述一个组织部门的概念化结构，通常使用“实体-关系(E-R)图”来描述。
现实世界用概念模型可以记录和描述为：①实体(客观存在并可互相区别的事、物、概念等);②实体集(性质相同的同类实体的集合);③属性(实体的每一特性);④不同实体、实体集间的联系，主要表现为三种形式：一对一、一对多、多对多。
逻辑数据模型是数据库设计者用于描述数据间的逻辑关系的工具。用概念数据模型表示的数据必须转化为逻辑数据模型表示的数据才能在DBMS上实现。数据库通常采用三种逻辑模型来组织数据：层次型、网状型、关系型。
物理数据模型是反映数据存储的数据模型。每种逻辑数据模型在实现时都有其对应的物理数据模型，它不但与DBMS有关，而且与操作系统和硬件有关。
数据有“型”(Type)和“值”(value)之分，型是对数据结构、类型、属性的说明;值是型的某具体值。用数据模型描述数据时也有型、值之分。
数据模型和数据模式不应混淆。数据模型是描述数据的手段。数据模式是用给定的数据模型对具体数据的型进行描述;数据模式反映一个业务实体的各种数据的结构、属性、联系和约束。
数据模式分三级：模式、外模式、内模式。
模式也称为逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共视图。模式的设计是数据库设计的最基本的任务。
外模式也称子模式，是依据逻辑模型对用户所用到的局部数据结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图。
内模式是用物理模型对数据的物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。模式与内外模式之间的映射由DBMS来完成。
关系模型是由若干个“关系”组成的数据集合，它以二维表的形式，即行和列来组织数据，并确定数据间的相互关系。
用来表征关系模型的基本数据单位有：⑴元组、⑵属性⑶域⑷码。
元组(记录)：关系表中的每一行称为一个元组或记录，是某个实体的相关事实的集合，描述了这个实体的全部属性。
属性：表的各列称为属性，它表示所描述的实体的各种特征，每个属性都有属性名。
域(数据项或字段)：属性所允许的取值。每个属性域表明了关系表中所有描述对象的共同特征、类型和取值范围。
码(键)：表中的某个属性组，它的值可以唯一标识一个元组。
关系数据库数据的组织层次为：域(字段)组成了元组(记录)，记录组成了文件(关系表)，文件又组成了数据库。数据层次的最高一层是数据库，即面向一个组织全局应用的综合的、集成的、相关的数据文件的集合。
分布式数据库(Disributed Database)通过通讯设备将处理所涉及的在不同场所存放的数据连接起来，以与数据库同样的原理进行工作。
数据仓库(Data Warehouse)是专门为决策支持系统而设计的一种关系型的、包含数以百万或千万计的数据记录的非常庞大的数据库，帮助决策者进行综合业务分析建立强大的数据基础。
数据集市(Data Market)是数据仓库的一个子集，它将数据仓库的概念引入了中小型企业以及大型企业各个部门，为某个特定领域提供数据。
面向对象数据库(OO Database)中的数据以对象进行存储，对象既包含了文字、数值、声音、图像等多媒体数据，又包含了完成数据库事务处理所需的各种处理指令。
责编：liujianting