01 数据库理论基础 .pdfVIP

第1章数据库理论基础

本章学习目标：

z了解数据库技术的发展简史；

z掌握数据库、数据库管理系统、数据库系统、数据库系统体系结构一些概念；

z掌握概念模型和数据模型的基本概念；

z掌握数据库系统的模式结构及二级映像功能；

z掌握关系数据库的规范化设计和非规范化设计。

1.1数据库发展简史

数据库的诞生和发展给计算机信息管理带来了一场巨大的革命。数据管理经历了从手工

管理阶段、文件管理阶段到数据库管理阶段的变迁。随着信息处理的日益发展，信息管理水

平的不断提高，计算机管理数据的方式不断改进，数据库技术正逐步渗透到我们日常生活

的各个方面。从超市的货物管理、书店的图书管理，飞机、火车的售票系统，网上购物，到

关系到我们每个人身份的户籍管理、电信移动的通信管理，都离不开数据库技术。数据库技

术正在不知不觉地影响我们的生活。

有了大量的数据，还需要对这些数据进行有效科学的管理，合理的分析，才能服务于人。

一个网上购物网站，经过长时间的运行，记录了大量的顾客消费的记录。不加分析，这些数

据是毫无用处的，如果分析这些数据，得出顾客的消费习惯，例如某段时间内什么商品最好

卖，什么最不好卖，这些结果对商家是十分有用的。数据库技术就是研究对数据进行科学的

管理，合理的分析，为人们提供安全、准确数据的技术。

1.1.1数据管理的诞生

数据库的历史可以追溯到50年前，那时的数据管理非常简单，通过大量的分类﹑比较

和表格绘制，机器运行数百万穿孔卡片来进行数据的处理，其运行结果在纸上打印出来或者

制成新的穿孔卡片。而数据管理就是对所有这些穿孔卡片进行物理的储存和处理。

然而，1951年雷明顿兰德公司（RemingtonRandInc）的一种叫做UnivacI的计算机推

出了一种1秒钟可以输入数百条记录的磁带驱动器，从而引发了数据管理的革命。1956年

IBM生产出第一个磁盘驱动器——theModel305RAMAC。此驱动器有50个盘片，每个盘

片直径是2英尺，可以储存5MB的数据。使用磁盘最大的好处是可以随机地存取数据，而

穿孔卡片和磁带只能顺序存取数据。

数据库系统的萌芽出现于60年代。当时计算机开始广泛地应用于数据管理，对数据的

共享提出了越来越高的要求。传统的文件系统已经不能满足人们的需求了，能够统一管理和

共享数据的数据库管理系统（DBMS）应运而生。数据模型是数据库系统的核心和基础，各

种DBMS软件都是基于某种数据模型的。所以通常也按照数据模型的特点将传统数据库系

统分成网状数据库、层次数据库和关系数据库三类。

最早出现的是网状DBMS，1961年通用电气公司（GeneralElectricCo.）的Charles

Bachman成功地开发出世界上第一个网状DBMS，也是第一个数据库管理系统——集成数

据存储（IntegratedDataStoreIDS），奠定了网状数据库的基础，并在当时得到了广泛的发

行和应用。IDS具有数据模式和日志的特征。但它只能在GE主机上运行，并且数据库只有

一个文件，数据库所有的表必须通过手工编码来生成。

之后，通用电气公司的一个客户——BFGoodrichChemical公司最终不得不重写了整个

系统。并将重写后的系统命名为集成数据管理系统（IDMS）。

网状数据库模型对于层次和非层次结构的事物都能比较自然的模拟，在关系数据库出现

之前网状DBMS要比层次DBMS用得普遍。在数据库发展史上，网状数据库占有重要的地

位。

层次型DBMS是紧随网络型数据库而出现的。最著名最典型的层次数据库系统是IBM

公司在1968年开发的IMS（InformationManagementSystem），一种适合其主机的层次数据

库。这是IBM公司研制的最早的大型数据库系统程序产品。从60年代末产生起，如今已经

发展到IMSV6，它提供群集、N路数据共享、消息队列共享等先进特性的支持。这个具有

30年历史的数据库产品在如今的WWW应用连接、商务智能应用中扮演着新的角色。

1973年Cullinane公司（也就是后来的Cullinet软件公司），开始出售Goodrich公司的

IDMS改进版本，并且逐渐成为当时世界上最大的软件公司。

1.1.2关系数据库