數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理三階段

數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理三階段第1頁(yè)/共23頁(yè)什么是數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)庫(kù)中存貯的基本對(duì)象。它包括：數(shù)字、文字、符號(hào)、圖形、圖像、聲音、視頻等。所以數(shù)據(jù)是描述事物的符號(hào)記錄。數(shù)據(jù)不等同于數(shù)字，數(shù)字只是一種最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)，是對(duì)數(shù)據(jù)的一種傳統(tǒng)和狹義的理解。數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，但都可以經(jīng)過(guò)數(shù)字化后存入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的存貯介質(zhì)和處理過(guò)程中的數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制的形式存在的。能夠輸入到計(jì)算機(jī)中，可以供計(jì)算機(jī)處理的各種符號(hào)、

圖形、聲音和圖像等。第2頁(yè)/共23頁(yè)什么是信息？信息的概念：信息是關(guān)于現(xiàn)實(shí)世界事物的存在狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)方式的反映。信息是經(jīng)過(guò)處理的，能夠反映現(xiàn)實(shí)世界狀態(tài)及物理特性的數(shù)據(jù)。信息是一種被加工為特定形式的數(shù)據(jù)。信息是當(dāng)前和將來(lái)的決策者進(jìn)行判斷和決策的依據(jù)。信息的特點(diǎn)：信息源于物質(zhì)和能量信息可以被感知信息可以存儲(chǔ)、加工、傳遞、處理和再生第3頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系？數(shù)據(jù)是信息的符號(hào)表示，數(shù)據(jù)是信息的載體。信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，是對(duì)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義解釋。很多專業(yè)和領(lǐng)域所從事的工作可以概括為一個(gè)過(guò)程，即處理數(shù)據(jù)→獲取信息→指導(dǎo)工作。數(shù)據(jù)處理是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程：數(shù)據(jù)+數(shù)據(jù)處理=信息數(shù)據(jù)是原料，是輸入，而信息是產(chǎn)出，是輸出結(jié)果。“信息處理”應(yīng)該是為了產(chǎn)生信息而處理數(shù)據(jù)的過(guò)程。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理信息第4頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)處理與管理數(shù)據(jù)處理：是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息的過(guò)程。它包括對(duì)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、加工和傳播等一系列活動(dòng)。其目的是從大量的原始數(shù)據(jù)中抽取和推導(dǎo)出有價(jià)值的信息，作為決策的依據(jù)。數(shù)據(jù)管理：對(duì)數(shù)據(jù)的組織、分類、編碼、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)。第5頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)管理的三個(gè)階段數(shù)據(jù)處理的中心問(wèn)題是數(shù)據(jù)管理。隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展，數(shù)據(jù)管理經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：人工管理階段，50年代中期以前；文件系統(tǒng)階段，50年代后期至60年代中期；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段，60年代后期開(kāi)始。第6頁(yè)/共23頁(yè)人工管理階段

應(yīng)用背景（50年代中期以前）這一階段計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算。硬件中的外存只有卡片、紙帶、磁帶，沒(méi)有磁盤等直接存取設(shè)備。軟件只有匯編語(yǔ)言，沒(méi)有操作系統(tǒng)和管理數(shù)據(jù)的軟件。數(shù)據(jù)處理的方式基本上是批處理。第7頁(yè)/共23頁(yè)人工管理階段

四個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)不保存：因?yàn)楫?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，對(duì)于數(shù)據(jù)保存的需求尚不迫切。沒(méi)有管理數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)：應(yīng)用程序不僅要考慮數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，還要設(shè)計(jì)其存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、存取方法和輸入輸出方式數(shù)據(jù)不共享：數(shù)據(jù)是面向程序的，一組數(shù)據(jù)只能對(duì)應(yīng)一個(gè)程序。多個(gè)應(yīng)用程序涉及某些相同的數(shù)據(jù)時(shí)，也必須各自定義，因此程序之間有大量的冗余數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性：程序依賴于數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的類型、格式、或輸入輸出方式等邏輯結(jié)構(gòu)或物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，必須對(duì)應(yīng)用程序做出相應(yīng)的修改。第8頁(yè)/共23頁(yè)人工管理階段

應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系：應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2數(shù)據(jù)集3應(yīng)用程序3

人工管理階段第9頁(yè)/共23頁(yè)文件系統(tǒng)階段這一階段，計(jì)算機(jī)硬件、軟件都有了很大的發(fā)展：硬件方面，有了磁盤、磁鼓等直接存儲(chǔ)設(shè)備。軟件方面，出現(xiàn)了高級(jí)語(yǔ)言和操作系統(tǒng)。操作系統(tǒng)中有了專門管理數(shù)據(jù)的軟件，一般稱為文件管理系統(tǒng)。處理方式有批處理，也有聯(lián)機(jī)處理。計(jì)算機(jī)不僅用于科學(xué)計(jì)算，還大量用于信息管理。因而大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)成為緊迫的需求。應(yīng)用背景（50年代后期至60年代中期）第10頁(yè)/共23頁(yè)文件系統(tǒng)階段1.數(shù)據(jù)以文件形式可以長(zhǎng)期保存：用戶可隨時(shí)對(duì)文件進(jìn)行查詢、修改和增刪等處理。2.數(shù)據(jù)文件由記錄組成（記錄由數(shù)據(jù)組成）：數(shù)據(jù)的存取以記錄為單位。按文件名訪問(wèn)，按記錄存取。數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)由使用數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序掌握。３.程序與數(shù)據(jù)間有一定獨(dú)立性：由專門的軟件即文件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，應(yīng)用程序通過(guò)文件系統(tǒng)提供的存取方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行使用和維護(hù)，數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)(存儲(chǔ)方式)由文件系統(tǒng)控制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化不會(huì)影響應(yīng)用程序的運(yùn)行。４.文件形式多樣化：由于有了直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備，也就有了索引文件、鏈接文件和直接存取文件等文件形式。文件管理數(shù)據(jù)的四個(gè)特點(diǎn)：第11頁(yè)/共23頁(yè)文件系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系：數(shù)據(jù)文件n應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)文件1數(shù)據(jù)文件2文件管理系

統(tǒng)……

文件系統(tǒng)階段第12頁(yè)/共23頁(yè)文件系統(tǒng)階段局限性：

與人工管理階段相比，文件系統(tǒng)階段對(duì)數(shù)據(jù)的管理有了很大的進(jìn)步，但一些根本性問(wèn)題仍沒(méi)有徹底解決，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：數(shù)據(jù)獨(dú)立性低：數(shù)據(jù)和程序相互依賴，一旦改變數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，必須修改相應(yīng)的應(yīng)用程序。而應(yīng)用程序發(fā)生變化，如改用另一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)編寫程序，也需修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)冗余度大：各數(shù)據(jù)文件之間沒(méi)有有機(jī)的聯(lián)系，一個(gè)文件基本上對(duì)應(yīng)于一個(gè)應(yīng)用程序，數(shù)據(jù)不能共享。數(shù)據(jù)一致性差：由于相同數(shù)據(jù)的重復(fù)存儲(chǔ)、各自管理，在進(jìn)行更新操作時(shí)，容易造成數(shù)據(jù)的不一致性。第13頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段上世紀(jì)60年代后期，計(jì)算機(jī)應(yīng)用于管理的規(guī)模更加龐大，數(shù)據(jù)量急劇增加；硬件方面出現(xiàn)了大容量磁盤，使計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)存取大量數(shù)據(jù)成為可能；硬件價(jià)格下降，而軟件價(jià)格上升，使開(kāi)發(fā)和維護(hù)系統(tǒng)軟件的成本增加。文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理方法已無(wú)法滿足開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的需要。為解決多用戶、多個(gè)應(yīng)用程序共享數(shù)據(jù)的需求，出現(xiàn)了統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)的專門軟件系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。應(yīng)用背景（上世紀(jì)60年代后期開(kāi)始）第14頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段1、整體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化人工管理階段，數(shù)據(jù)沒(méi)有結(jié)構(gòu)；文件系統(tǒng)階段，數(shù)據(jù)文件是等長(zhǎng)同格式的記錄的集合，記錄內(nèi)部有結(jié)構(gòu)，記錄之間無(wú)聯(lián)系；數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整體數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化，不但記錄內(nèi)部結(jié)構(gòu)化，而且記錄之間建立了關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：第15頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段2、數(shù)據(jù)共享性高、冗余少、易擴(kuò)充：數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)從整體角度看待和描述數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不再面向某個(gè)應(yīng)用而是面向整個(gè)系統(tǒng)，因此，數(shù)據(jù)可以被多個(gè)用戶、多個(gè)應(yīng)用共享使用。共享可以大大減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲(chǔ)空間。共享還可以避免數(shù)據(jù)的不一致性和不相容性。不同的應(yīng)用系統(tǒng)可以取整體數(shù)據(jù)的各種子集，當(dāng)應(yīng)用需求改變或增加時(shí)，只要重新選取不同子集或加上一部分?jǐn)?shù)據(jù)便可以滿足新的需求。所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)彈性大，易于擴(kuò)充。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：第16頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段3、數(shù)據(jù)具有很高的獨(dú)立性：數(shù)據(jù)的獨(dú)立性是指用戶的應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)是相互獨(dú)立的，即當(dāng)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，不影響應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的使用。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性是由DBMS的二級(jí)映象功能來(lái)保證的（以后介紹）。數(shù)據(jù)與程序的獨(dú)立，把數(shù)據(jù)的定義從程序中分離出去，加上數(shù)據(jù)的存取由DBMS負(fù)責(zé)，從而簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序的編制，大大減少了應(yīng)用程序的維護(hù)與修改的工作量。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：第17頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段4、具有高度的數(shù)據(jù)控制能力

：數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一管理和控制，保證了數(shù)據(jù)的安全性和完整性；DBMS對(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶進(jìn)行身份及其操作的合法性檢查，保證了數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的安全性；DBMS自動(dòng)檢查數(shù)據(jù)的一致性、相容性，保證數(shù)據(jù)應(yīng)符合完整性約束條件；DBMS提供并發(fā)控制手段，能有效控制多個(gè)用戶程序同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的操作。保證共享及并發(fā)操作。DBMS具有數(shù)據(jù)庫(kù)恢復(fù)功能，當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)遭到破壞時(shí)DBMS能自動(dòng)使數(shù)據(jù)庫(kù)從錯(cuò)誤狀態(tài)恢復(fù)到正確狀態(tài)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：第18頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系：應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段第19頁(yè)/共23頁(yè)數(shù)據(jù)管理三階段小結(jié)應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)集1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)集2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)集n人工管理階段應(yīng)用程序1應(yīng)用程序2應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)階段三個(gè)階段應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)的關(guān)系圖應(yīng)用程序1數(shù)據(jù)文件1應(yīng)用程序2數(shù)據(jù)文件2存取方法應(yīng)用程序n數(shù)據(jù)文件n文件系統(tǒng)階段第20頁(yè)/共23頁(yè)人工管理文件系統(tǒng)DataBase數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)1）數(shù)據(jù)不保存在機(jī)器中；1）數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)期保存在磁盤上；1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化；2）沒(méi)有管理數(shù)據(jù)的軟件；2）文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)；2）數(shù)據(jù)由DBMS統(tǒng)一控制。3）數(shù)據(jù)無(wú)共享；3）數(shù)據(jù)共享性差，冗余大；3）高共享，低冗余；4）數(shù)據(jù)不具有獨(dú)立性。4）數(shù)據(jù)獨(dú)立性差。4）數(shù)