（計算機應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）科研管理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 科研管理信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn) 摘要 數(shù)據(jù)庫技術(shù)出現(xiàn)于2 0 世紀(jì)6 0 年代末，是計算機科學(xué)技術(shù)中發(fā)展 最快的領(lǐng)域之一。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已在當(dāng)代社會生活中獲得了廣泛的應(yīng)用， 滲透到了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)、行政管理、科學(xué)研究、教育、工程技術(shù) 和國防軍事等各行各業(yè)，而且已圍繞數(shù)據(jù)庫技術(shù)形成了一個巨大的軟 件產(chǎn)業(yè)，即數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和各類工具軟件的開發(fā)和經(jīng)營。 北京化工大學(xué)科研管理信息系統(tǒng)( 以下簡稱本系統(tǒng)) 是為了適應(yīng) 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的科研管理任務(wù)而開發(fā)設(shè)計的一套軟件，它以網(wǎng)絡(luò)為媒體 提供對各種科研信息的處理功能。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的一部分， 它起著方便數(shù)據(jù)管理、為數(shù)據(jù)的完整性和安全性提供保障以及實現(xiàn)數(shù) 據(jù)的共享等作用，是系統(tǒng)中必不可少的重要部分。本文是針對本系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)來進(jìn)行的。 首先，本文系統(tǒng)討論了數(shù)據(jù)庫的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢，對管理信息系 統(tǒng)作了簡單的介紹。在對各種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的性能作了初步測試的基礎(chǔ) 上，選定了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫適合的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。并且探討了數(shù)據(jù)庫的開 發(fā)應(yīng)用模式。 其次，本文通過對數(shù)據(jù)庫開發(fā)過程的討論，討論了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 的設(shè)計開發(fā)過程。重點討論了數(shù)據(jù)庫設(shè)計實現(xiàn)過程中的如下幾個階段， 需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。 最后，本文對本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全和優(yōu)化作了討論。一方面，通 過對數(shù)據(jù)庫安全方面的討論，論述了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全措施。另一 方面，通過對數(shù)據(jù)庫優(yōu)化的定義和方法論述，討論了本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的 優(yōu)化方法。 關(guān)鍵字：數(shù)據(jù)庫技術(shù)，管理信息系統(tǒng)，設(shè)計開發(fā)，數(shù)據(jù)庫安全，數(shù)據(jù) 庫優(yōu)化 u i 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m sd a t a b a s e a b s t r a c t d a t a b a s et e c 圭l i l o l o g ym a th a sb e e np r o m o t e ds i n c e1 9 6 0 si so n eo f m e f a s t e s t d e v e l o p i n gd o m a i n si nc o m p m e rs c i e n c et e c h n o l o g y d a t a b a s e s y s t e mh a sb e e na p p l i e dw i d e l yi nm a n ys c o p e so fc u r r e n ts o c i e t yl i f es u c h a si n d u s t 搿a n da g r i c u l t u r ep r o d u c t i o n ，c o m m e r c e ，a d m i n i s t r a t i o n ，s c i e n c e r e s e a r c h ，e d u c a t j o n ，e n g i n e e r i n g ，n a t i o n a ld e f e n s ea n dm i l i t a ua n 江i r sa 1 1 d s on o f u t h e r m o r eal a 唱es o n w a r ei n d u s n ya b o u ti th a sc o m ei n t ob e i n g ， w h i c hi st h e d e v e l o p m e n ta r l dm a n a g e m e n to f d a t a b a s em a n a g e m e n t s y g t e ma n da 1 1l 【i n d so f t o o ls o f t w a r e s c i e n t i f i cr e s e a r c hm a n a g 鋤e n ti n f o n n a t j o n s y s t e mo fb u c t ( f o r s h o r c ：m i ss y s t e m ) i sas o f t w a r es e n ，e dt om a t e r i a l i z e dm em a n a g e m e n to f s c i e n t i f i cr e s e a r c hm r o u 曲i n t e m e t i tp r o v i d e st h ep r o c e s s i n gf u n c t i o no f a l ls o r t so fs c i e n t i f i cr e s e a r c hi n f o r m a t i o nt l l r o u g ht h em e d i ao fi m e m e t d a t a b a s e s y s t e m i sa n i m p o r t a n tp a r t i nt h i s s y s t e m i tc a nm a k e d a t a 。m a i l a g e m e n te x p e d i e m l y ，c a ne n s u r ei m e g r a l i t ya n ds e c u r i t ym ed a t a a 1 1 dc a n i m p l e m e md a t a - s h a r ea n ds oo n i ti sa na b s o l u t e l yn e c e s s a r i l yp a n i nm i ss y s t e m 1 1 1 i sp 印e ra i m sa ts t u d y i n gm ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o f t h i ss y s t e m sd a t a b a s e f i r s t l y ， t h i s p 印e rs y s t e m a t i c a l l y i n t r o d u c e st h e d e v e l o p m e n to f d a t a b a s et e c h n o l o g i e s ，f e l l o w e db yt h eb r i e fi n t r o d u c t i o no fm a n a g e m e n t i n f o n n a t i o ns y s t e m c h o o s et h ep r o p e rd a t a b a s es y s t e mf o rt h i ss y s t e m b a s e do np r i m a r yt e s t i n g so fd i f r e r e n tk i n d so f d a t a b a s es y s t e m i nt h ef i r s t j ! 室垡三盔堂堡主堂焦堡苧 - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ ，一 一 t h ep a p e ra l s od i s c u s s e st h ee m p o l d e rm o d e o f d a t a b a s es y s t e m s e c o n d l y ，t h i sp 印e rd i s c u s s e s t l l e e m p 0 1 d e rp r o c e s s o ft h i ss y s t e m m r o u g hd i s c u s s e st h ee m p o l d e rp r o c e s s o fd a t a b a s es y s t e m t h ep 印e r f 0 c u s e so ns e v e r a l p h a s e s o ft l l e e i n p o l d e rp r o c e s s ， s u c ha s r e q u i r e m e n t a n a l y s i s ，c o n c e p t _ s t m c t u r e d e s i g n ，1 0 9 j c s t r u c t u r e 。d e s i g n a n d p h y s i c s - s t r u c t u r e - d e s i g n t h i r d l y ，t h i sp 印e rd i s c u s s e sm es e c u r i t ya n do p t i m i z a t i o no f d a t a b a s e s y s t e m 0 no n eh a f l d ，t h ep 印e rd i s c u s s e s t h es e c u r i t y - m e a s u r eo ft h i s s y s t e mt h r o u g hd i s c u s s e sd a t a b a s e - s e c u r i t y 0 nt h eo t h e rh a n d ，t h ep 印e r d i s c u s s e st h eo p t i m i z a t i o n m e t h o do fm i ss y s t e mt h r o u g hd i s c u s s e st h e d e f i n i t i o na n dm e t h o do fd a t a b a s e o p t i m i z a t i o n k e yw o r d s ：d a t a b a s et e c h n o l o g i e s ，m a n a g e m e n ti n f o n 芏1 a t i o ns y s t e m ， d e s i g na n de x p l o i t a t i o n ，d a t a b a s es e c u r i t y ，d a t a b a s eo p t i m i z a t i o n v 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 北京化工大學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨 立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論 文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的 研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人 完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 作者簽名：生圭塹：壟三 日期：! ：形 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的 規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬北京 化工大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件 和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部 或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué) 位論文。 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在土年解密后適用本 授權(quán)書。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán) 書。 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 日期： ，1 r ? t 參 2 ：查：! 亟 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 。1 課題來源與背景 第一章緒論 本課題來源于實際項目北京化工大學(xué)科研管理信息系統(tǒng)( 以下簡稱北化科 研系統(tǒng)) 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)。北化科研系統(tǒng)是在原有的多個c s 管理系統(tǒng)的基 礎(chǔ)上開發(fā)的以o r a c i e 數(shù)據(jù)庫為中心，以j 2 e e 技術(shù)為平臺，b s 結(jié)構(gòu)的科研管理信 息系統(tǒng)u j 為我校的科研管理工作的自動化提供了強有力的支持，目前，本項目已 基本開發(fā)成功。數(shù)據(jù)庫作為科研管理信息系統(tǒng)的重要組成部分。起著實現(xiàn)數(shù)據(jù)信 息的存貯管理、完成數(shù)據(jù)集成和共享的作用。我參與了該項目的開發(fā)與實現(xiàn)，本 論文主要研究內(nèi)容是以該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與實現(xiàn)、安全和優(yōu)化為背景來論述。 1 2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)溉述 本論文研究的主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與開發(fā)，下面從數(shù)據(jù)庫的基本概念及 其產(chǎn)生與發(fā)展等方面來對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行簡單論述。 1 21 數(shù)據(jù)庫的常用術(shù)語和基本概念 1 、數(shù)摒心( d a t a ) 數(shù)掘是數(shù)據(jù)庫中存儲的基本對象。數(shù)據(jù)在大多數(shù)人頭腦中的第一個反應(yīng)就是 數(shù)字。其中數(shù)字只是最簡單的一種數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)的一種傳統(tǒng)和狹義的理解。廣義 的理解，數(shù)據(jù)的種類很多，文字、圖形、圖像、聲音、學(xué)生的檔案記錄等，這些 都是數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)可以定義如下：描述事物的符號記錄稱為數(shù)據(jù)。描述事物的符號可以是 數(shù)字，也可以是文字、圖形、圖像、聲音、語言等，數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，它們 都可以經(jīng)過數(shù)字化后存入計算機。 2 、數(shù)據(jù)庫閉( d a t a b a s e ，簡稱d b ) 數(shù)據(jù)庫，顧名思義，是存放數(shù)據(jù)的倉庫。只不過這個倉庫是在計算機存儲設(shè) 備上，而且數(shù)據(jù)是按一定格式存放的。 所謂數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù) 所謂數(shù)據(jù)庫是長期儲存在計算機內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù) 北京化丁大學(xué)碩十學(xué)位論文 庫中的數(shù)據(jù)按一定的數(shù)據(jù)模型組織、描述和儲存，具有較小的冗余度、較高的數(shù) 據(jù)獨立性和易擴展性，并可為各種用戶共享。 3 、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)( d a t a b a s em a l l a g e m e n ts y s t e m ，簡稱d b m s ) 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，是數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)的重要組成部分。它的主要功能包括以下幾個方面： ( 1 ) 數(shù)據(jù)定義功能，d b m s 提供數(shù)據(jù)定義語言( d a t ad e f l n i t i o nl a n g u a g e ， 簡稱d d l ) ，用戶通過它可以方便地對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象進(jìn)行定義。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)操縱功能，d b m s 還提供數(shù)據(jù)操縱語言( d a t am a i l i p u l a t i o nl a n g u a g e ， 簡稱d m l ) ，用戶可以使用d m l 操作數(shù)據(jù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的基本操作，如查詢、插 入、刪除和修改等。 ( 3 ) 數(shù)據(jù)庫的運行管理，數(shù)據(jù)庫的建立、運用和維護(hù)是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)統(tǒng) 一管理、統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性、完整性、多用戶對數(shù)據(jù)的并發(fā)使用及 發(fā)生故障后的系統(tǒng)恢復(fù)。 ( 4 ) 數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)功能，它包括數(shù)據(jù)庫初始數(shù)據(jù)的輸入、轉(zhuǎn)換功能， 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲、恢復(fù)功能，數(shù)據(jù)庫的重組織功能和性能監(jiān)視、分析功能等。這些 功能通常是由一些實用程序完成的。 4 、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)( d a t a b a s es y s t e m ，簡稱d b s ) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是指在計算機系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫后的系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù) 庫管理系統(tǒng)( 及其開發(fā)工具) 、應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理員和用戶構(gòu)成。應(yīng)當(dāng)指出的 是，數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)等工作只靠一個d b m s 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要有專門的 人員來完成。這些人被稱為數(shù)據(jù)庫管理員( d a 協(xié)b a s ea d m i n i s t r a t o r ，簡稱d b a ) 。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以用圖1 1 表示。 圖1 1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) f i g 1 一l 廿l ed a t a b a s es y s t e m 北京化工大學(xué)碩士學(xué)1 ：i ) = 論文 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在整個計算機系統(tǒng)中的地位如圖1 2 所示。 圖l - 2 數(shù)據(jù)庫在計算機系統(tǒng)中的地位 f 培1 _ 2 t h es t 咖1 so fd a t a b a s ei nc o m p u t e rs y t e m 1 2 2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展 數(shù)據(jù)庫技術(shù)是應(yīng)數(shù)據(jù)管理任務(wù)的需要而產(chǎn)生的。隨?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展。人們掌 握和處理的信息越來越多，要想充分的開發(fā)與利用這些信息資源，就必須對大量 的信息進(jìn)行識別、存儲、處理與傳遞 3 1 。以計算機為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，由于具有 信息存儲量大、處理和傳輸速度快、邏輯推理嚴(yán)密、重復(fù)性高、能有效合理地存 儲各種信息、能為有關(guān)應(yīng)用準(zhǔn)確快速地提供有用信息等特點，很快成為了信息處 理的強有力的工具。 人們借助計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理是近三十年的事情。研制計算機的初衷是利用它 進(jìn)行復(fù)雜的科學(xué)計算【4 l 。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了這個范圍。 在應(yīng)用需求的推動下，在計算機硬件、軟件發(fā)展的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)經(jīng)歷 了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三個階段。這三個階段的特點及其比較如表 1 1 所示。 北京化_ i = 大學(xué)碩十學(xué)位論文 表1 1 數(shù)據(jù)管理三個階段的比較 t h b l el - 1t h ec o m p a r i s o no f t h ed 吐am a n a g e m e n t ，s 也r e ep h a s e s 比較內(nèi)容 人j ：管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 應(yīng)用背景科學(xué)計算科學(xué)計算、管理火規(guī)模管理 背無直接 硬件背景 存取存儲設(shè)備 磁盤、磁鼓大容量磁盤 景 軟件背景沒有操縱系統(tǒng)有文件系統(tǒng)有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 聯(lián)機實時處理、聯(lián)機實時處理、 處理方式批處理 批處理分布處理、批處理 數(shù)據(jù) 的管理者 用戶( 程序員)文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù) 面向的對象 某一應(yīng)用程序 某一應(yīng)用 現(xiàn)實世界 特 數(shù)據(jù)無共享，共享性差，共享性高， 的共享程度冗余度極大冗余度大冗余度小 點 數(shù)據(jù)不獨立，高度的物理獨立性， 的獨立性完全依賴于程序 獨立性差 一定的邏輯獨立性 數(shù)據(jù) 記錄內(nèi)有結(jié)構(gòu)， 楚體結(jié)構(gòu)化， 的結(jié)構(gòu)化 無結(jié)構(gòu) 整體無結(jié)構(gòu)用數(shù)據(jù)模型描述 由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)應(yīng)用程序應(yīng)用程序 提供數(shù)據(jù)的安全性、 控制能力自己控偉0自己控制 完整性、并發(fā)控制 和恢復(fù)能力 l 、人工管理階段 2 0 世紀(jì)5 0 年代中期以前，計算機主要用于科學(xué)計算。當(dāng)時的硬件狀況是，外 存只有紙帶、卡片、磁帶，沒有磁盤等直接存取的存儲設(shè)備；軟件狀況是，沒有 操作系統(tǒng)，沒有管理數(shù)據(jù)的軟件；數(shù)據(jù)處理方式是批處理。人工管理數(shù)據(jù)具有如 下特點： ( 1 ) 數(shù)據(jù)不保存 由于當(dāng)時計算機主要用于科學(xué)計算，一般不需要將數(shù)據(jù)長期保存，只是在計算 某一課題時將數(shù)據(jù)輸入，用完就撤走。不僅對用戶數(shù)據(jù)如此處置，對系統(tǒng)軟件有 時也是這樣。 ( 2 ) 應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)需要由應(yīng)用程序自己管理，沒有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的管理工作。應(yīng) 用程序中不僅要規(guī)定數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，而且要設(shè)計物理結(jié)構(gòu)，包括存儲結(jié)構(gòu)、存 4 北京化r 大學(xué)碩十學(xué)位論文 取方法、輸入方式等。因此程序員負(fù)擔(dān)很重。 ( 3 ) 數(shù)據(jù)不共享 數(shù)據(jù)是面向應(yīng)用的，一組數(shù)據(jù)只能對應(yīng)一個程序。當(dāng)多個應(yīng)用程序涉及某些相 同的數(shù)據(jù)時，由于必須各自定義，無法互相利用、互相參照，因此程序與程序之 間有大量的冗余數(shù)據(jù)。 ( 4 ) 數(shù)據(jù)不具有獨立性 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后，必須對應(yīng)用程序做相應(yīng)的修改，這進(jìn) 一步加重了程序員的負(fù)擔(dān)。 2 、文件系統(tǒng)階段 2 0 世紀(jì)5 0 年代后期到6 0 年代中期，這時硬件方面已有了磁盤、磁鼓等直接 存取存儲設(shè)備；軟件方面，操作系統(tǒng)中已經(jīng)有了專門的數(shù)據(jù)管理軟件，一般稱為 文件系統(tǒng)；處理方式不僅有了批處理，而且能夠聯(lián)機實時處理。用文件系統(tǒng)管理 數(shù)據(jù)具有如下特點： ( 1 ) 數(shù)據(jù)可以長期保存 由于計算機大量用于數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)需要長期保留在外存上反復(fù)進(jìn)行查詢、修 改、插入和刪除等操作。 ( 2 ) 由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù) 由專門的軟件即文件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，文件系統(tǒng)把數(shù)據(jù)組織成相互獨立的數(shù) 據(jù)文件，利用“按文件名訪問，按記錄迸行存取”的管理技術(shù)，可以對文件進(jìn)行 修改、插入和刪除的操作。文件系統(tǒng)實現(xiàn)了記錄內(nèi)的結(jié)構(gòu)性，但整體無結(jié)構(gòu)。程 序和數(shù)據(jù)之間由文件系統(tǒng)提供存取方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間有了一 定的獨立性，程序員可以不必過多地考慮物理細(xì)節(jié)，將精力集中于算法。而且數(shù) 據(jù)在存儲上的改變不一定反映在程序上，大大節(jié)省了維護(hù)程序的工作量。但是， 文件系統(tǒng)仍存在以下缺點。 ( 3 ) 數(shù)據(jù)共享性羞，冗余度大 在文件系統(tǒng)中，一個文件基本上對應(yīng)于一個應(yīng)用程序，即文件仍然是面向應(yīng)用 的。當(dāng)不同的應(yīng)用程序具有部分相同的數(shù)據(jù)時，也必須建立各自的文件，而不能 共享相同的數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)的冗余度大，浪費存儲空間。同時由于相同數(shù)據(jù)的重 復(fù)存儲、各自管理，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性，給數(shù)據(jù)的修改和維護(hù)帶來了困難。 ( 4 ) 數(shù)據(jù)獨立性羞 文件系統(tǒng)中的文件是為某一特定應(yīng)用服務(wù)的，文件的邏輯結(jié)構(gòu)對應(yīng)用程序來說 是優(yōu)化的，因此要想對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)在增加新的應(yīng)用會很困難，系統(tǒng)不容易擴充。 一旦數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變，必須修改應(yīng)用程序，修改文件結(jié)構(gòu)的定義。應(yīng)用程序 的改變，例如應(yīng)用程序改用不同的高級語言等，也將引起文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變。 因此數(shù)據(jù)與程序之間仍缺乏獨立性。可見，文件系統(tǒng)仍然是一個不具有彈性的無 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集合，即文件之間是孤立的，不能反映現(xiàn)實世界事物之間的聯(lián)系。 3 、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段 2 0 世紀(jì)6 0 年代后期以來，計算機用于管理的規(guī)模越來越大，應(yīng)用越來越廣泛， 數(shù)據(jù)量急劇增長，同時多種應(yīng)用、多種語占互相覆蓋地共享數(shù)據(jù)集合的要求越來 越強烈。 這時硬件已有大容量磁盤，硬件價格下降：軟件則價格上升，為編制和維護(hù)系 統(tǒng)軟件及應(yīng)用程序所需的成本相對增加；在處理方式上，聯(lián)機實時處理要求更多， 并開始提出和考慮分布處理。在這種背景下，以文件系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)管理手段已經(jīng) 不能滿足應(yīng)用的需求，于是為解決多用戶、多應(yīng)用共享數(shù)據(jù)的要求，使數(shù)據(jù)為盡 可能多的應(yīng)用服務(wù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)便應(yīng)用而生，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系 統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)比文件系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)點，從文件系統(tǒng)到數(shù)據(jù)庫系 統(tǒng)，標(biāo)志著數(shù)據(jù)管理技術(shù)的飛躍。 1 2 3 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點 與人工管理和文件系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點主要有以下幾個方面： 1 、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，是數(shù)據(jù)庫的主要特征之一，也是數(shù)據(jù)庫 系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別。 在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)不再針對某一應(yīng)用，而是面向全組織，具有整體的結(jié) 構(gòu)化。不僅數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，而且存取數(shù)據(jù)的方式也很靈活，可以存取數(shù)據(jù)庫中 的某一個數(shù)據(jù)項、一組數(shù)據(jù)項、一個記錄或一組記錄。而在文件系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的 最小存取單位是記錄，粒度不能細(xì)到數(shù)據(jù)項。 2 、數(shù)據(jù)的共享性高，冗余度低，易擴充 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，不再面向整個應(yīng)用而是面向整個系 統(tǒng)，因此數(shù)據(jù)可以被多個用戶、多個應(yīng)用共享使用。數(shù)據(jù)共享可以大大減少數(shù)據(jù) 冗余，節(jié)約存儲空間。數(shù)據(jù)共享還能夠避免數(shù)據(jù)之間的不相容性與不一致性。 所謂數(shù)據(jù)的不一致性是指同一數(shù)據(jù)不同拷貝的值不一樣。采用人工管理或文 件管理時，由于數(shù)據(jù)被重復(fù)存儲，當(dāng)不同的應(yīng)用使用和修改不同的拷貝時就很容 易造成數(shù)據(jù)的不一致。在數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)共享，減少了由于數(shù)據(jù)冗余造成的不一致 現(xiàn)象。 由于數(shù)據(jù)面向整個系統(tǒng)，是有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，不僅可以被多個應(yīng)用麩享使用， 而且容易增加新的應(yīng)用，這就使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)彈性大，易于擴充，可以適應(yīng)各種 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 用戶的要求?？梢匀≌w數(shù)據(jù)的各種子集用于不同的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)應(yīng)用需求改變 或增加時，只要重新選取不同的子集或加上部分?jǐn)?shù)據(jù)便可以滿足新的需求。 3 、數(shù)據(jù)獨立性高 數(shù)據(jù)獨立性是數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中一個常用術(shù)語，包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和數(shù)據(jù)的 邏輯獨立性。 物理獨立性是指用戶的應(yīng)用程序與存儲在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是相互獨 立的。也就是說，數(shù)據(jù)在磁盤上的數(shù)據(jù)庫中怎樣存儲是由d b m s 管理的，用戶程 序不需要了解，應(yīng)用程序要處理的只是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，這樣當(dāng)數(shù)據(jù)的物理存儲 改變了，應(yīng)用程序不用改變。 邏輯獨立性是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)相互獨立的，也就是說， 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)改變了，用戶程序也可以不變。 數(shù)據(jù)與程序的獨立，把數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出去。加上數(shù)據(jù)的存取又有 d b m s 負(fù)責(zé)，從而簡化了應(yīng)用程序的編制，大大減少了應(yīng)用程序的維護(hù)和修改。 4 、數(shù)據(jù)由d b m s 統(tǒng)一管理和控制 數(shù)據(jù)庫的共享是并發(fā)的( c o n c u r r c n c y ) 共享，即多個用戶可以同時存取數(shù)據(jù) 庫中的數(shù)據(jù)甚至可以同時存取數(shù)據(jù)庫中的同一個數(shù)據(jù)。為此，d b m s 還必須提供 以下方面的數(shù)據(jù)控制功能： ( 1 ) 數(shù)據(jù)的安全性( s e c u r i t y ) 保護(hù) 數(shù)據(jù)的安全性是指保護(hù)數(shù)據(jù)以防止不合法的使用造成的數(shù)據(jù)的泄密和破壞。 使每個用戶只能按規(guī)定，對某些數(shù)據(jù)以某些方式進(jìn)行使用和處理。 ( 2 ) 數(shù)據(jù)的完整性( i n t e g r i t y ) 檢查 數(shù)據(jù)的完整性指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性。完整性檢查將數(shù)據(jù)控制在 有效的范圍內(nèi)，或保證數(shù)據(jù)之間滿足一定的關(guān)系。 ( 3 ) 并發(fā)( c o n c u h 弓n c v ) 控制 當(dāng)多個用戶的并發(fā)進(jìn)程同時存取、修改數(shù)據(jù)庫時，可能會發(fā)生相互干擾而得 到錯誤的結(jié)果或使得數(shù)據(jù)塊的完整性遭到破壞，因此必須對多用戶的并發(fā)操作加 以控制和協(xié)調(diào)。 ( 4 ) 數(shù)據(jù)庫恢復(fù)( r e c o v e r y ) 計算機系統(tǒng)的硬件故障、軟件故障、操作員的失誤以及故意的破壞也會影響 數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性，甚至造成數(shù)據(jù)庫部分或全部數(shù)據(jù)的丟失。d b m s 必須具 有將數(shù)據(jù)庫從錯誤狀態(tài)恢復(fù)到某一己知的正確狀態(tài)( 己成為完整狀態(tài)或一致狀態(tài)) 的功能，這就是數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)功能。 數(shù)據(jù)庫管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對應(yīng)關(guān)系如圖1 3 所示。 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖1 3 數(shù)據(jù)庫管理階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的對麻關(guān)系 f i g 1 - 3 m er e ia l i o no f a p p l i c a t i o na n dd a t ai nd a l i b a s em a n a g e m e n tp h a s e 綜上所述，數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)有組織的大量的共享的數(shù)據(jù)集合。 它可以供各種用戶共享，具有最小冗余度和較高的數(shù)據(jù)獨立性。d b m s 在數(shù)據(jù)庫 建立、運用和維護(hù)時對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一控制，以保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性，并 在多用戶同時使用數(shù)據(jù)庫時進(jìn)行并發(fā)控制，在發(fā)生故障后對系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的出現(xiàn)使信息系統(tǒng)從以加工數(shù)據(jù)的程序為中心轉(zhuǎn)向圍繞共享的數(shù) 據(jù)庫為中心的新階段。這樣既便于數(shù)據(jù)的集中管理，又有利于應(yīng)用程序的研制和 維護(hù)，提高了數(shù)據(jù)的利用率和相容性，提高了決策的可靠性。 1 3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢 1 3 1 國際數(shù)據(jù)庫研究界動態(tài) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)從誕生到現(xiàn)在，在不到半個世紀(jì)的時間里，形成了堅實的理論基礎(chǔ)、 成熟的商業(yè)產(chǎn)品和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，吸引了越來越多的研究者加入使得數(shù)據(jù)庫 成為一個研究者眾多且被廣泛關(guān)注的研究領(lǐng)域，隨著信息管理內(nèi)容的不斷擴展和 新技術(shù)的層出不窮，數(shù)據(jù)庫技術(shù)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。面對新的數(shù)據(jù)形式，人 們提出了豐富多樣的數(shù)據(jù)模型( 層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ汀?半結(jié)構(gòu)化模型等) ，同時也提出了眾多新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)( x m l 數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)流 管理、w e b 數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)挖掘等) 。 每隔幾年，國際上一些資深的數(shù)據(jù)庫專家就會聚集一堂，探討數(shù)據(jù)庫的研究現(xiàn) 狀、存在的問題和未來需要關(guān)注的新的技術(shù)焦點，其中包括：1 9 8 9 年在l a g u n a b e a c h ，c a l i f 1 9 9 0 年和1 9 9 5 年在p a l o a l t o ，c a l i j ，“l(fā) a 窟u i l i t a ”，1 9 9 6 年在 c 枷b r i d g e ，m a s s 【8 1 9 9 8 年在a s i l o m a r ，c a l i f 1 9 】和2 0 0 3 年在l o w e l l ，m a s s 【l 0 】 舉行的研討會。與會的學(xué)者集中討論了信息的存儲、組織、管理和訪問等問題。 這些問題受新型應(yīng)用、技術(shù)趨勢、相關(guān)領(lǐng)域的協(xié)同工作和領(lǐng)域本身的技術(shù)變革所 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 驅(qū)動，信息的本質(zhì)和來源在不斷變化，每個人都意識到i n t e r n e t 、w e b 、自然科學(xué) 和電子商務(wù)是信息和信息處理的巨大源泉。同時，另一個巨大的信息源即將到來， 即廉價的微型傳感器技術(shù)使得大部分的物體可以實時上報它們的位置和狀態(tài)。這 類信息能支持對移動對象的狀態(tài)和位置的監(jiān)視等應(yīng)用。 伴隨新的制約與機會，傳感信息的處理將會引發(fā)許多新環(huán)境下的極有趣味的數(shù) 據(jù)庫問題。在應(yīng)用領(lǐng)域，i n t e r n e t 是目前主要的驅(qū)動力，特別是在支持“跨企業(yè)” 的應(yīng)用上。在歷史上，應(yīng)用都是企業(yè)內(nèi)部的，可以在一個行政領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行完善的 制定和優(yōu)化。但是現(xiàn)在，大部分企業(yè)感興趣的是如何與供應(yīng)商和客戶進(jìn)行更密切 的交流，以便提供更好的客戶支持。這類應(yīng)用從根本上說是跨企業(yè)的，需要安全 和信息集成的有力工具。由此產(chǎn)生的新問題需要數(shù)據(jù)庫研究人員去解決。 越來越重要的另一個應(yīng)用領(lǐng)域是自然科學(xué)，特別是物理科學(xué)、生物科學(xué)、保健 科學(xué)和工程領(lǐng)域，這些領(lǐng)域產(chǎn)生了大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)集，需要比現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 更高級的數(shù)據(jù)庫的支持。這些領(lǐng)域同樣也需要信息集成機制的支持。除此之外， 它們也需要對數(shù)據(jù)分析器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)管道進(jìn)行管理，需要對有序數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和 查詢( 如時間序列、圖像分析、網(wǎng)絡(luò)計算和地理信息) ，需要世界范圍內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng) 格的集成。 除了在信息管理領(lǐng)域遇到的這些挑戰(zhàn)之外，在傳統(tǒng)的d b m s 相關(guān)的問題上，諸 如數(shù)據(jù)模型、訪問方法、查詢處理代數(shù)、并發(fā)控制、恢復(fù)、查詢語言和d b m s 的用 戶界面等主題也面臨著巨大的變化。 另一個推動數(shù)據(jù)庫研究發(fā)展的動力是相關(guān)技術(shù)的成熟。比如，在過去的幾十年 里，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)重要的一個組成部分。w e b 搜索引擎導(dǎo)致了 信息檢索的商品化，并需要和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫查詢技術(shù)集成。 許多人工智能領(lǐng)域的研究成果也和數(shù)據(jù)庫技術(shù)融合起來，這些新的技術(shù)使得我 們可以處理語言、自然語言，進(jìn)行不確定性推理和機器學(xué)習(xí)等。 1 3 2 數(shù)據(jù)庫主流技術(shù)發(fā)展趨勢 目前，數(shù)據(jù)庫的主流技術(shù)包括以下幾個方面： l 、信息集成 信息系統(tǒng)集成技術(shù)已經(jīng)歷了2 0 多年的發(fā)展，已經(jīng)提出了很多信息集成的體系 結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方案，然而這些方法所研究的主要集成對象是傳統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 隨著i n t e m e t 的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)迅速成為一種重要的信息傳播和交換的手段，尤其 是在w 曲上，有著極其豐富的數(shù)據(jù)來源。如何獲取w 曲上的有用數(shù)據(jù)并加以綜合 利用，即構(gòu)建w 曲信息集成系統(tǒng)，成為一個引起廣泛的研究領(lǐng)域。信息集成系統(tǒng) 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 的方法可以分為【l l 】：數(shù)據(jù)倉庫方法和w h p p e 刪e d i a t o r 方法。 2 、數(shù)據(jù)流管理 測量和監(jiān)控復(fù)雜的動態(tài)的現(xiàn)象，如遠(yuǎn)程通信、w 曲應(yīng)用、金融事務(wù)、大氣情況 等，產(chǎn)生了大量、不間斷的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流處理對數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)、算法、網(wǎng)絡(luò)和 其他計算機科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)挑戰(zhàn)已經(jīng)開始顯露，這是數(shù)據(jù)庫界一個活躍的研究領(lǐng) 域，包括新的流操作、s q l 擴展、查詢優(yōu)化方法、操作調(diào)度( o p e r a t o rs c h e d u l i n g ) 技術(shù)等【8 】。 3 、傳感器數(shù)據(jù)庫技術(shù) 新的傳感器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要考慮大最的傳感器設(shè)備的存在，以及它們的移動和 分散性。因此，新的傳感器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)需要解決一些新的問題。主要包括： ( 1 ) 傳感器數(shù)據(jù)的表示和傳感器查詢的表示； ( 2 ) 在傳感器節(jié)點上處理查詢分片：傳感器資源的有限性，要求必須有效地 處理各個節(jié)點上的查詢； ( 3 ) 分布查詢分片：產(chǎn)生和傳輸傳感器數(shù)據(jù)都需要花費代價，必須考慮單個 節(jié)點的查詢效率和網(wǎng)絡(luò)傳輸代價的平衡； ( 4 ) 適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的改變； ( 5 ) 處理站點失敗和傳輸失敗的情況； ( 6 ) 傳感器數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：必須利用系統(tǒng)中的所有傳感器，而且可以像傳統(tǒng)數(shù) 據(jù)庫那樣方便、簡潔地管理傳感器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)等。 4 、x m l 數(shù)據(jù)管理 目前大量的x m l 數(shù)據(jù)以文本文檔的方式存儲，難以支持復(fù)雜高效的查詢。用 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存儲x m l 數(shù)據(jù)的問題在于模式映射帶來的效率下降和語義丟失。x m l 數(shù)據(jù)是半結(jié)構(gòu)化的，不像關(guān)系數(shù)據(jù)庫那樣是嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這樣就給x m l 數(shù) 據(jù)庫中的存儲系統(tǒng)帶來更大的靈活性，同時，也帶來了更大的挑戰(zhàn)。恰當(dāng)?shù)挠涗?劃分和簇聚，能夠減少i ，o 次數(shù)，提高查詢效率；反之，不恰當(dāng)?shù)膭澐趾痛鼐?，則 會降低查詢效率。研究不同存儲粒度對查詢的支持也是x m l 存儲面臨的一個關(guān)鍵 性問題1 1 2 j 。 5 、網(wǎng)格數(shù)據(jù)管理 簡單地講，網(wǎng)格是把整個網(wǎng)絡(luò)整合成一個虛擬的巨大的超級計算環(huán)境，實現(xiàn) 計算資源、存儲資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源和專家資源的全面共享。目的是解決 多機構(gòu)虛擬組織中的資源共享和協(xié)同工作問題。按照應(yīng)用層次的不同可以把網(wǎng)格 分為三種：計算網(wǎng)格，提供高性能計算機系統(tǒng)的共享存??；數(shù)據(jù)網(wǎng)格，提供數(shù)據(jù) 庫和文件系統(tǒng)的共享存??；信息服務(wù)網(wǎng)格則支持應(yīng)用軟件和信息資源的共享存取。 由于得到政府和企業(yè)的大力支持，近年來，網(wǎng)格技術(shù)在國內(nèi)外都得到飛速發(fā) 展。網(wǎng)格研究呈現(xiàn)了實驗室研究和實際應(yīng)用緊密結(jié)合的局面，網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用從 0 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 單純的科學(xué)計算領(lǐng)域擴展到企業(yè)計算領(lǐng)域，并推動了相關(guān)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 6 、d b m s 的自適應(yīng)管理 隨著r d b m s 復(fù)雜性增強以及新功能的增加，使對數(shù)據(jù)庫管理人員的技術(shù)需 求和熟練數(shù)據(jù)庫管理人員的薪水支付都在大幅度增長，導(dǎo)致企業(yè)人力成本支出也 在迅速增加。隨著關(guān)系數(shù)據(jù)庫規(guī)模和復(fù)雜性的增加，系統(tǒng)調(diào)整和管理的復(fù)雜性相 應(yīng)增加，現(xiàn)在，一個d b a 必須了解磁盤分區(qū)，并行查詢執(zhí)行，線程池和用戶定義 的數(shù)據(jù)類型?；谏鲜鲈颍瑪?shù)據(jù)庫系統(tǒng)自調(diào)優(yōu)和自管理工具的需求增加，對數(shù) 據(jù)庫自調(diào)優(yōu)和自管理的研究也逐漸成為熱點。 7 、移動數(shù)據(jù)管理 目前，蜂窩通信、無線局域網(wǎng)以及衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)等技術(shù)的迅速發(fā)展，使得人 們可以隨時隨地訪問信息的愿望成為可能。在不久的將來，越來越多的人將會擁 有一臺掌上型或筆記本電腦，或者個人數(shù)字助理( p d a ) 甚至智能手機，這些移 動計算機都將裝配無線聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從而能夠與固定網(wǎng)絡(luò)甚至其他的移動計算機相 聯(lián)。用戶不再需要固定地聯(lián)接在某一個網(wǎng)絡(luò)中不變，而是可以攜帶移動計算機自 由地移動，這樣的計算環(huán)境，稱之為移動計算( m o b i l ec o m p u t i n g ) 。 研究移動計算環(huán)境中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)，已成為目前分布式數(shù)據(jù)庫研究的一個 新的方向，即移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)。 8 、微小型數(shù)據(jù)庫技術(shù) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)一直隨著計算的發(fā)展而不斷進(jìn)步，隨著移動計算時代的到來，嵌 入式操作系統(tǒng)對微小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的需求為數(shù)據(jù)庫技術(shù)開辟了新的發(fā)展空間。微 小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個只需很小的內(nèi)存來支持的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)內(nèi)核。內(nèi)存限制是決 定微小型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特征的重要因素。根據(jù)占用內(nèi)存的大小可以分為：超微d b m s ( p i c o d b m s ) 、微小d b m s ( m i c r o d b m s ) 和嵌入式d b m s 三種。 微小型數(shù)據(jù)庫技術(shù)【i3 ?！薄磕壳耙呀?jīng)從研究領(lǐng)域逐步走向應(yīng)用領(lǐng)域，各種微小型 數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品紛紛涌現(xiàn)，尤其是對移動數(shù)據(jù)處理和管理需求的不斷提高，緊密結(jié)合 各種智能設(shè)備的嵌入式移動數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、軍事領(lǐng)域和民用 部門等各方面的重視部不斷實用化。 9 、數(shù)據(jù)庫用戶界面 一直以來，一個普遍的悲哀是數(shù)據(jù)庫學(xué)術(shù)界在用戶界面方面做得工作太少了。 目前，計算機已經(jīng)有足夠的能力在桌面上運行很復(fù)雜的可視化系統(tǒng)。然而，對于 一個d b m s 繪定的信息類型，如何使它在可視化上達(dá)到最優(yōu)還不清楚。2 0 世紀(jì)8 0 年代是，提出了少數(shù)優(yōu)秀的可視化系統(tǒng)，尤其是q b e 和s ic a lc 。但至今仍沒有 更優(yōu)秀的系統(tǒng)出現(xiàn)，因此迫切需要在這方面有所創(chuàng)新【l o 】。 數(shù)據(jù)庫界面的研究在我國一直未引起足夠的重視，因此缺乏適合我國用戶的 數(shù)據(jù)庫界面。開展數(shù)據(jù)庫中文自然語言界面的研究十分有意義。中文自然語言查 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 詢系統(tǒng)n c h i q l 【1 6 1 7 l 在這方面做了有益的嘗試。特別在今天，計算機的漢語語音識 別已初步達(dá)到實用的階段，中文語言查詢界面若與語音識別配套，前景十分誘人。 1 4 北化科研系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 本論文主要是以北化科研系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫為背景來進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計和實現(xiàn)的研 究，下面首先簡單介紹管理信息系統(tǒng)，然后論述了北化科研系統(tǒng)產(chǎn)生的背景，最 后對北化科研系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要性進(jìn)行了論述。 1 4 1 管理信息系統(tǒng)簡介 1 、管理信息系統(tǒng)的定義 管理信息系統(tǒng)m i s ( m a n a g e m e n ti n f o n a l i o ns y s t e m ) 是從2 0 世紀(jì)6 0 年代發(fā) 展起來的。管理信息系統(tǒng) 18 j 是一個以人為主導(dǎo)、利用計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)通 信設(shè)備以及其他辦公設(shè)備，進(jìn)行信息的收集、傳輸、加工、儲存、更新和維護(hù)， 以企業(yè)戰(zhàn)略竟優(yōu)、提高效益和效率為目的，支持企業(yè)高層決策、中層控制、基層 運作的集成化人機系統(tǒng)。通過管理信息系統(tǒng)可以實測企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動過程中的 實際運行情況，并能利用歷史數(shù)據(jù)對未來進(jìn)行預(yù)測，從全局出發(fā)輔助管理人員做 出科學(xué)決策。 管理信息系統(tǒng)是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化管理的客觀需要而形成的。 管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、計算機科學(xué)和現(xiàn)代通信技術(shù)都對管理系統(tǒng)的形 成和發(fā)展起到了巨大的促進(jìn)和推動作用【l9 1 。管理信息系統(tǒng)作為現(xiàn)代化管理的重要 手段和標(biāo)志，已經(jīng)成為管理活動中必不可少的個組成部分。 2 、管理信息系統(tǒng)的功能和特點 根據(jù)管理信息系統(tǒng)的定義，可以看出管理信息系統(tǒng)具有以下的基本功能： ( 1 ) 數(shù)據(jù)處理功能：管理信息系統(tǒng)能對各種形式的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整 理及保存，以便向管理者及時、全面、準(zhǔn)確地提供所需要的各類信息； ( 2 ) 預(yù)測功能：根據(jù)一定的數(shù)學(xué)方法和預(yù)測模型，可以利用歷史的數(shù)據(jù)對 未來進(jìn)行預(yù)測； ( 3 ) 計劃功能：對各種具體工作能合理地計劃和安排，對不同的管理層次 提出不同的要求，提供不同的信息，以提高管理工作效率； ( 4 ) 控制功能：對整個系統(tǒng)的各個部門及各個環(huán)節(jié)的運行情況進(jìn)行監(jiān)測， 可以及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行綱正； 北京化工大學(xué)碩十學(xué)位論文 ( 5 ) 決策功能：在系統(tǒng)中利用運籌學(xué)的方法和技術(shù)，可以為最佳決策提供 科學(xué)依據(jù)，以便合理地利用各種資源，提高效益。 管理信息系統(tǒng)的基本特點，概括起來可以有以下幾個方面： ( 1 ) 管理信息系統(tǒng)是一個人機系統(tǒng)：利用計算機強大的處理和存儲能力，這 既是管理現(xiàn)代化的客觀要求，也是管理信息系統(tǒng)的基本特點。但是，人 在利用計算機的同時，必須考慮到各自的特長，使管理信息系統(tǒng)成為一 個人機協(xié)調(diào)的系統(tǒng)； ( 2 ) 管理信息系統(tǒng)是一個人機一體化的集成系統(tǒng)：管理信息系統(tǒng)是以系統(tǒng)思 想為指導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計和建立的。因此保證了整個系統(tǒng)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，使得 系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)具有一致性和共享性?，F(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)是實 現(xiàn)管理信息系統(tǒng)一體化的重要技術(shù)基礎(chǔ)； ( 3 ) 數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用：其有集中統(tǒng)一規(guī)劃的數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)代管理信息系統(tǒng)的重要 特點：它標(biāo)志著管理信息系統(tǒng)真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中統(tǒng)一，使數(shù)據(jù)成為 各種用戶共享的資源； ( 4 ) 數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用：在管理信息系統(tǒng)中利用計算機的計算功能和判斷能力 來分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行預(yù)測和輔助決策，是管理信息系統(tǒng)的又一顯著特點， 通過應(yīng)用數(shù)學(xué)模型可以為管理人員進(jìn)行最佳決策提供必要的信息。 3 、管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀 由于管理信息系統(tǒng)的實用性和它給社會帶來的巨大經(jīng)濟效益，所以從它問世 以來，一直受到各國的普遍重視。隨著科學(xué)技術(shù)特別是計算機科學(xué)和現(xiàn)代通信技 術(shù)的迅速發(fā)展，管理信息系統(tǒng)得到了極為快速的發(fā)展。 在理論上，管理信息系統(tǒng)的知識體系已經(jīng)形成，并且有了一套完整的解決問 題的方法和程序。目前，在一些高等院校已建立管理信息系統(tǒng)專業(yè)，也有一些院 校將管理信息系統(tǒng)課程作為管理類、財經(jīng)類和計算機專業(yè)的課程。從這一點上， 也可以看出它在理論上已經(jīng)走上成熟。 在實際應(yīng)用中，由于新技術(shù)革命的興起和微型計算機的迅速普及，以計算機 為主要信息處理手段的管理信息系統(tǒng)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如金融、 通信等行業(yè)，都越來越多的借助管理信息系統(tǒng)，使其管理邁上了一個新臺階。 4 、管理信息系統(tǒng)的發(fā)展方向 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和管理水平的提高，無論在深度上還是在廣度上，管理 信息系統(tǒng)都有著廣闊的發(fā)展前景。 在理論上，管理信息系統(tǒng)正朝著以下幾個方向發(fā)展： ( 1 ) 管理信息系統(tǒng)研究方法的進(jìn)一步系統(tǒng)化的研究： ( 2 ) 管理信息系統(tǒng)研制工具的進(jìn)一步改善和完善的研究； ( 3 ) 管理信息系統(tǒng)模型的進(jìn)一步研究： 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ( 4 ) 管理信息系統(tǒng)對人、組織和社會影響的進(jìn)一步研究。 在實際應(yīng)用上，概括起來是向著高層次和普及性兩個方向發(fā)展。從普及性方 面來說，隨著微型計算機功能的增強和廣泛應(yīng)用，以微型計算機為主要信息處理 工具的、功能完善的管理信息系統(tǒng)將越來越多地受到各級管理者的歡迎，并且要 逐漸地向著用于支持個人獨立思考和決策活動的方向發(fā)展。 從管理信息系統(tǒng)應(yīng)用的高層次上來講，以大型計算機為中央處理機的分布式 管理信息系統(tǒng)也將是一個重要的發(fā)展方向，利用微型計算機和大型主機聯(lián)網(wǎng)，可 以為管理者提供更加廣泛的信息和決策支持。另外，各種類型的專家系統(tǒng)、人工 智能系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)也將得到進(jìn)一步的研究和發(fā)展，并逐步走進(jìn)應(yīng)用領(lǐng)域。 從管理信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)看，傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)一般采用兩層c s 結(jié)構(gòu)， 這種結(jié)構(gòu)集中了大中型系統(tǒng)及文件服務(wù)器的優(yōu)點，并有良好的系統(tǒng)開放性和可擴 展性，它一般應(yīng)用于局域網(wǎng)。但是，隨著信息的全球化，區(qū)域的界限已經(jīng)被打破， 人們已經(jīng)越來越不滿足于只在一個小的區(qū)域內(nèi)共享信息，尤其是近年來的電子商 務(wù)在i m e m c t 的興起，已成為一種強大的驅(qū)動力，迫使c s 模式從局域網(wǎng)( l a n ) 向廣域網(wǎng)( w a n ) 延伸。如今，i m e m e t 已經(jīng)成為全球最大的網(wǎng)絡(luò)互連環(huán)境，在i n t e m e t 的環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的