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§4.3 数据组织与管理 一、数据组织与管理的发展 自由管理阶段 文件系统阶段 数据库阶段 1.自由管理阶段 （50年代） ⊙没有磁盘，没有专门的数据管理软件。特点如下： A.数据不保存； B. 数据与程序合在一起； C. 程序必须与物理设备打交道，效率低； D. 数据面向应用，多个程序用到相同数据需各自定义。 ●缺陷：高度冗余且不能共享。 §4.3 数据组织与管理 2. 文件系统阶段 （60年代） ⊙有了磁盘直接存取设备，有操作系统。特点如下： A.数据可保存在磁盘； B. 数据的物理结构与逻辑结构有了区别； C. 文件系统提供了数据存取方法； D. 数据不再属于特定程序，一定程度共享。 ●本质是把数据组织成文件形式存储在磁盘上。 ●缺陷：A. 文件面向特定用途； B. 数据冗余大； C. 数据可能发生矛盾，不支持并发访问； D. 数据联系弱。 §4.3 数据组织与管理 3. 数据库系统阶段 （60年代后） ●数据库系统（DataBase System）：由数据库、数据库管理系统（DBMS）、数据库管理员（DBA）和数据库应用程序等组成。 §4.3 数据组织与管理 ⊙数据库：是按一定的逻辑结构组织在一起的、为特定应用服务的数据集合。 ⊙数据库管理系统（DBMS）：专门用于数据管理的软件，帮助用户实现对DB的访问、操作及安全控制，提供DB与用户或用户与应用程序之间的接口 ●特点：A. 数据结构化； B. 数据共享，并发访问； C. 减少了数据冗余； D. 较高的数据独立性（物理、逻辑独立）； E. 用户接口。 §4.3 数据组织与管理 二、数据库建模 ● 把数据转化为有用的信息就需要相应的方法或模型来组织、存储数据。 ⊙数据模型是用来描述数据的一组概念和定义。 ⊙数据的描述包括三个方面： A. 静态特性——数据的基本结构、数据间的联系 B. 动态特性——对数据操作上的定义和规则 C. 完整性约束——数据的正确性、有效性、相容性 ※ ※数据模型既要面向客观世界、面向用户，又要面向实现、面向计算机。于是，就需要抽象和转化。 §4.3 数据组织与管理 §4.3 数据组织与管理 1.概念数据模型 ⊙是面向用户、面向现实世界的数据模型； ⊙通常包括了解具体业务问题并对解决方案所需的数据和信息进行分析； ⊙与具体的DBMS无关。 ●描述的方法：实体关系图（Entity—Relationship图） 实体间的联系形式： ① 一对一的联系（如：夫—妻） ② 一对多的联系（如：班级—学生） ③ 多对多的联系（如：学生—课程） §4.3 数据组织与管理 2. 逻辑数据模型 ⊙是数据库的逻辑抽象，描述数据间逻辑关系的工具。 ⊙主要任务是对数据库进行构架和组织，以满足企业的信息需求；包括明确各数据项之间的关系并有序地对它们进行分组。 ⊙逻辑模型决定DBMS的类型。 ⊙ 逻辑数据模型既要面向用户，也要面向实现。 ●数据库通常采用三种逻辑模型来组织数据： A. 层次模型 B. 网状模型 C. 关系模型 §4.3 数据组织与管理 3.物理数据模型 ⊙是反映数据存储结构的数据模型。 ⊙主要任务是选择存储结构、存取方法、存取路径，以及确定数据存放介质。 ⊙物理模型DBMS、操作系统和硬件有关。 ⊙ 物理数据模型面向实现。 ●概念数据模型只用于数据库的设计，逻辑数据模型和物理数据模型用于DBMS的实现。 * * 数据库 DBMS 应用程序1 应用程序2 应用程序n DBA 现实世界 信息世界 机器世界 DBMS支持的数据 概念数据模型 逻辑数据模型 物理数据模型 用数据模型抽取数据示意图 *