中国水利数据库与程序设计

VisualFoxPro数据库与程序设计中国水利水电出版社2第1章数据库基本知识与VisualFoxPro概述目录上一页下一页退出目录上一页下一页退出3本章要点1.1信息、数据与数据处理1.2数据库系统1.3关系数据库系统1.4VisualFoxPro系统简介1.5VisualFoxPro6.0系统的基本操作思考题目录上一页下一页退出41.1信息、数据与数据处理1.1.1数据与信息人们通常使用各种各样的物理符号来表示客观事物的特性和特征，这些符号及其组合就是数据。数据的概念包括两个方面，即数据内容和数据形式。数据内容是指所描述客观事物的具体特性，也就是通常所说数据的“值”；数据形式则是指数据内容存储在媒体上的具体形式，也就是通常所说数据的“类型”。数据主要有数字、文字、声音、图形和图像等多种形式。信息是指数据经过加工处理后所获取的有用知识。信息是以某种数据形式表现的。数据和信息是两个相互联系、但又相互区别的概念；数据是信息的具体表现形式，信息是数据有意义的表现。要点目录上一页下一页退出51.1.2数据处理数据处理就是将数据转换为信息的过程。数据处理的内容主要包括：数据的收集、整理、存储、加工、分类、维护、排序、检索和传输等一系列活动的总和。数据处理的目的是从大量的数据中，根据数据自身的规律和及其相互联系，通过分析、归纳、推理等科学方法，利用计算机技术、数据库技术等技术手段，提取有效的信息资源，为进一步分析、管理、决策提供依据。数据处理也称信息处理。例如，学生各门成绩为原始数据，经过计算得出平均成绩和总成绩等信息，计算处理的过程就是数据处理。要点目录上一页下一页退出61.1.3数据处理的发展伴随着计算机技术的不断发展，数据处理及时地应用了这一先进的技术手段，使数据处理的效率和深度大大提高，也促使数据处理和数据管理的技术得到了很大的发展，其发展过程大致经历了人工管理、文件管理、数据库管理及分布式数据库管理等四个阶段。要点目录上一页下一页退出71．人工管理阶段早期的计算机主要用于科学计算，计算处理的数据量很小，基本上不存在数据管理的问题。从50年代初开始，开始将计算机应用于数据处理。当时的计算机没有专门管理数据的软件，也没有像磁盘这样可随机存取的外部存储设备，对数据的管理没有一定的格式，数据依附于处理它的应用程序，使数据和应用程序一一对应，互为依赖。由于数据与应用程序的对应、依赖关系，应用程序中的数据无法被其他程序利用，程序与程序之间存在着大量重复数据，称为数据冗余；同时，由于数据是对应某一应用程序的，使得数据的独立性很差，如果数据的类型、结构、存取方式或输入输出方式发生变化，处理它的程序必须相应改变，数据结构性差，而且数据不能长期保存。要点目录上一页下一页退出8在人工管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图1-1所示。应用程序1应用程序2应用程序n数据组1数据组2数据组n……目录上一页下一页退出92．文件管理阶段从50年代后期开始至60年代末为文件管理阶段，应用程序通过专门管理数据的软件即文件系统管理来使用数据。由于计算机存储技术的发展和操作系统的出现，同时计算机硬件也已经具有可直接存取的磁盘、磁带及磁鼓等外部存储设备，软件则出现了高级语言和操作系统，而操作系统的一项主要功能是文件管理，因此，数据处理应用程序利用操作系统的文件管理功能，将相关数据按一定的规则构成文件，通过文件系统对文件中的数据进行存取、管理，实现数据的文件管理方式。要点目录上一页下一页退出10文件管理阶段中，文件系统为程序与数据之间提供了一个公共接口，使应用程序采用统一的存取方法来存取、操作数据，程序与数据之间不再是直接的对应关系，因而程序和数据有了一定的独立性。但文件系统只是简单地存放数据，数据的存取在很大程序上仍依赖于应用程序，不同程序难于共享同一数据文件，数据独立性较差。此外，由于文件系统没有一个相应的模型约束数据的存储，因而仍有较高的数据冗余，这又极易造成数据的不一致性。要点目录上一页下一页退出11在文件管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图1-2所示。┆┆操作系统应用程序n应用程序2数据组2数据组n应用程序1数据组1┆┆目录上一页下一页退出123．数据库管理阶段数据库管理阶段是60年代末在文件管理基础上发展起来的。随着计算机系统性价比的持续提高，软件技术的不断发展，人们克服了文件系统的不足，开发了一类新的数据管理软件——数据库管理系统（DataBaseManagementSystem，DBMS），运用数据库技术进行数据管理，将数据管理技术推向了数据库管理阶段。数据库技术使数据有了统一的结构，对所有的数据实行统一、集中、独立的管理，以实现数据的共享，保证数据的完整性和安全性，提高了数据管理效率。数据库也是以文件方式存储数据的，但它是数据的一种高级组织形式。在应用程序和数据库之间，由数据库管理软件DBMS把所有应用程序中使用的相关数据汇集起来，按统一的数据模型，以记录为单位存储在数据库中，为各个应用程序提供方便、快捷的查询、使用。目录上一页下一页退出13数据库系统与文件系统的区别是：数据库中数据的存储是按同一结构进行的，不同的应用程序都可直接操作使用这些数据，应用程序与数据间保持高度的独立性；数据库系统提供一套有效的管理手段，保持数据的完整性、一致性和安全性，使数据具有充分的共享性；数据库系统还为用户管理、控制数据的操作，提供了功能强大的操作命令，使用户直接使用命令或将命令嵌入应用程序中，简单方便地实现数据库的管理、控制操作目录上一页下一页退出14在数据库管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图1-3所示。┆数据库管理系统数据库应用程序2应用程序1应用程序n目录上一页下一页退出151.1.4数据库技术的发展数据库技术萌芽于20世纪60年代中期，到60年代末70年代初出现了三个事件，标志着数据库技术日趋成熟，并有了坚实的理论基础。（1）1969年IBM公司研制、开发了数据库管理系统商品化软件IMS（InformationManagementSystem），IMS的数据模型是层次结构的。（2）美国数据系统语言协会CODASYL（ConferenceOnDataSystemLanguage）下属的数据库任务组DBTG（DataBaseTaskGroup）对数据库方法进行系统的讨论、研究，提出了若干报告，成为OBTG报告。OBTG报告确定并且建立了数据库系统的许多概念、方法和技术。OBTG所提议的方法是基于网状结构的，它是网状模型的基础和典型代表。（3）1970年IBM公司SanJose研究实验室的研究员E﹒F﹒Codd发表了著名的“大型共享系统的关系数据库的关系模型”论文，为关系数据库技术奠定了理论基础。目录上一页下一页退出16自20世纪70年代开始，数据库技术有了很大的发展，表现为：（1）数据库方法，特别是OBTG方法和思想应用于各种计算机系统，出现了许多商品化数据库系统。它们大都是基于网状模型和层次模型的。（2）这些商用系统的运行，使数据库技术日益广泛地应用到企业管理、事务处理、交通运输、信息检索、军事指挥、政府管理、辅助决策等各个方面。数据库技术成为实现和优化信息系统的基本技术。（3）关系方法的理论研究和软件系统的研制取得了很大的成果。20世纪80年代开始，几乎所有新开发的数据库系统都是关系数据库系统，随着微型计算机的出现与迅速普及，运行于微机的关系数据库系统也越来越丰富，性能越来越好，功能越来越强，应用遍及各个领域，为人类迈入信息时代起到了推波助澜的作用。目录上一页下一页退出171.1.5数据库新技术数据库技术发展之快、应用之广是计算机科学其他领域技术无可比拟的。随着数据库应用领域的不断扩大和信息量的急剧增长，占主导地位的关系数据库系统已不能满足新的应用领域的需求，如CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）、CIMS（计算机集成制造系统）、CASE（计算机辅助软件工程）、OA（办公自动化）、GIS（地理信息系统）、MIS（管理信息系统）、KBS（知识库系统）等，都需要数据库新技术的支持。这些新应用领域的特点是：存储和处理的对象复杂，对象间的联系具有复杂的语义信息；需要复杂的数据类型支持，包括抽象数据类型、无结构的超长数据、时间和版本数据等；需要常驻内存的对象管理以及支持对大量对象的存取和计算；支持长事务和嵌套事务的处理。这些需求是传统关系数据库系统难以满足的。目录上一页下一页退出181．分布式数据库分布式数据库系统（DistributedDataBaseSystem，DDBS）是在集中式数据库基础上发展起来的，是数据库技术与计算机网络技术、分布处理技术相结合的产物。分布式数据库系统是地理上分布在计算机网络不同结点，逻辑上属于同一系统的数据库系统，能支持全局应用，同时存取两个或两个以上结点的数据。分布式数据库系统的主要特点是：（1）数据是分布的。数据库中的数据分布在计算机网络的不同结点上，而不是集中在一个结点，区别于数据存放在服务器上由各用户共享的网络数据库系统。（2）数据是逻辑相关的。分布在不同结点的数据，逻辑上属于同一个数据库系统，数据间存在相互关联，区别于由计算机网络连接的多个独立数据库系统。（3）结点的自治性。每个结点都有自己的计算机软、硬件资源、数据库、数据库管理系统（即LocalDataBaseManagementSystem，LDBMS局部数据库管理系统），因而能够独立地管理局部数据库。目录上一页下一页退出192．面向对象数据库面向对象数据库系统（Object-OrientedDataBaseSystem，OODBS）是将面向对象的模型、方法和机制，与先进的数据库技术有机地结合而形成的新型数据库系统。它从关系模型中脱离出来，强调在数据库框架中发展类型、数据抽象、继承和持久性；它的基本设计思想是，一方面把面向对象语言向数据库方向扩展，使应用程序能够存取并处理对象，另一方面扩展数据库系统，使其具有面向对象的特征，提供一种综合的语义数据建模概念集，以便对现实世界中复杂应用的实体和联系建模。因此，面向对象数据库系统首先是一个数据库系统，具备数据库系统的基本功能，其次是一个面向对象的系统，针对面向对象的程序设计语言的永久性对象存储管理而设计的，充分支持完整的面向对象概念和机制。目录上一页下一页退出203．多媒体数据库多媒体数据库系统（Multi-mediaDatabaseSystem，MDBS）是数据库技术与多媒体技术相结合的产物。在许多数据库应用领域中，都涉及到大量的多媒体数据，这些与传统的数字、字符等格式化数据有很大的不同，都是一些结构复杂的对象。（1）数据量大。格式化数据的数据量小，而多媒体数据量一般都很大，1分钟视频和音频数据就需要几十兆数据空间。（2）结构复杂。传统的数据以记录为单位，一个记录由多个字段组成，结构简单，而多媒体数据种类繁多、结构复杂，大多是非结构化数据，来源于不同的媒体且具有不同的形式和格式。（3）时序性。文字、声音或图像组成的复杂对象需要有一定的同步机制，如一幅画面的配音或文字需要同步，既不能超前也不能滞后，而传统数据无此要求。（4）数据传输的连续性。多媒体数据如声音或视频数据的传输必须是连续、稳定的，不能间断，否则出现失真而影响效果。目录上一页下一页退出21从实际应用的角度考虑，多媒体数据库管理系统（MDBMS）应具有如下基本功能：（1）应能够有效地表示多种媒体数据，对不同媒体的数据如文本、图形、图像、声音等能够按应用的不同，采用不同的表示方法。（2）应能够处理各种媒体数据，正确识别和表现各种媒体数据的特征，各种媒体间的空间或时间关联。（3）应能够像其他格式化数据一样对多媒体数据进行操作，包括对多媒体数据的浏览、查询检索，对不同的媒体提供不同的操纵，如声音的合成、图像的缩放等。（4）应具有开放功能，提供多媒体数据库的应用程序接口等。目录上一页下一页退出224．数据仓库信息技术的高速发展，数据和数据库在急剧增长，数据库应用的规模、范围和深度不断扩大，一般的事务处理已不能满足应用的需要，企业界需要在大量信