1.1 數據庫原理（一）——數據庫基本概念

數據庫技術研究的是如何科學正確地組織、存儲數據，如何高效地獲取和處理數據，是由文件管理系統發展起來的一種理想的數據管理技術。對客觀世界的描述，最終都要表現為數據。數據是用于承載信息的物理符號。當用計算機處理這些數據時，需要對它們進行組織、存儲、加工和維護，即進行數據管理。而當數據量特別大時，程序如何處理數據就變得相當重要。

1.1.1 數據庫技術的發展

隨著計算機技術的不斷發展，數據管理技術經歷了人工管理階段、文件系統階段和數據庫系統階段。

1.人工管理階段

20世紀50年代中期以前，計算機主要用于科學計算，數據管理主要由人工完成。當時從硬件看，外存只有磁帶、卡片、紙帶，還沒有磁盤等這些可直接存取的存儲設備；從軟件上看，還沒有出現操作系統和管理數據的軟件。所以數據由用戶直接管理，因此數據依賴于特定的應用程序，缺乏獨立性，且數據間也缺乏邏輯組織。

人工管理階段程序與數據之間的關系如圖1-1所示。

人工管理階段數據處理的主要特點是：

（1）數據不存儲。數據無法永久存儲，需要使用數據時才編寫程序，將數據嵌入到程序中處理。

（2）數據無法獨立于程序，它是程序的組成部分。程序員對數據的存儲結構、存取方法及輸入/輸出的格式擁有絕對的控制權，要修改數據必須修改程序。

（3）數據是面向程序的，不同程序的數據之間是相互獨立、彼此無關的，即使兩個不同程序涉及相同的數據，也必須各自定義，無法互相利用、互相參照。數據無法共享而高度冗余。

2.文件系統階段

20世紀50年代后期～60年代中期，計算機不僅應用于科學計算，還大量應用于經濟管理。硬件方面，有了磁盤、磁鼓等存儲設備；軟件方面，操作系統中已經有了專門的數據管理軟件——文件系統。此時數據可以長期保持在外圍設備上，由文件系統統一管理數據的存取。

文件系統階段程序與數據之間的關系如圖1-2所示。

文件系統階段的主要特點是：

（1）數據被組織成相對獨立的數據文件，數據和程序相互獨立，數據共享成為可能；數據的物理結構和邏輯結構之間有了簡單的變換。

（2）文件管理系統提供了對數據文件按文件名稱進行數據的存取、修改等的編輯操作方法。

（3）數據雖可以共享，但因數據還是面向某些特定的應用程序，所以數據仍存在相當程度的冗余。

3.數據庫系統階段

20世紀60年代后期，數據管理進入數據庫系統階段。此時計算機系統廣泛應用于企業管理，于是為了解決多用戶、多應用共享數據的需求，使數據為盡可能多的應用服務，數據庫技術便應運而生。

數據庫系統階段程序與數據之間的關系如圖1-3所示。

數據庫系統的目標是：解決數據冗余問題，實現獨立性，實現數據共享并解決由于數據共享而帶來的數據完整性、安全性及并發控制等一系列問題。為實現這一目標，數據庫的運行必須由一個軟件系統來控制，這個系統軟件稱為數據庫管理系統。

1.1.2 數據庫技術的基本概念

數據庫的基本概念和術語有：數據、數據庫、數據庫管理系統和數據庫系統。

1.數據

數據（Data）是數據庫中存儲的基本對象，也是最終用戶操作的基本對象。數據是對現實世界中事物的一種描述，在計算機領域中數據是一個廣義的概念，文字、圖形、圖像、聲音等都屬于數據范疇，它們都是經過數字化后存入計算機的。

2.數據庫

數據庫（Database，DB）可以簡單理解為“存放數據的倉庫”，這個倉庫是計算機的存儲設備。較為全面的定義是：所謂數據庫，就是為滿足某部門各種用戶的多種應用需要，在計算機系統中按照一定數據模型組織、存儲和使用的互相關聯的數據集合。

3.數據庫管理系統

數據庫管理系統（Database Management System，DBMS）是位于用戶與操作系統之間的一層數據管理軟件。通常具有以下功能：

（1）數據定義功能

數據庫管理系統給用戶提供了數據描述語言（Data Description Language，DDL）。用于在數據庫中創建并且管理各種數據庫對象，如數據庫、表、視圖、索引、觸發器等，主要通過對每個對象的CREATE、ALTER、DROP語句來實現。

（2）數據操縱功能

數據庫管理系統給用戶提供了數據操縱語言（Data Manipulation Language，DML）。用于對數據的查詢、添加、修改和刪除等操作，使用SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE語句。

（3）數據控制功能

數據庫管理系統給用戶提供了數據控制語言（Data Control Language，DCL）。用于對用戶的權限進行設控制，主要使用GRANT、GRANT、DENY、REVOKE語句。

4.數據庫系統

數據庫系統（Data Base System）是指采用數據庫技術的計算機系統，包括數據庫、數據庫管理系統和構成這一計算機系統的其他部分（如計算機硬件、支撐軟件、操作人員等）。