1.1 数据管理技术的发展

数据管理是指人们对数据进行收集、组织、存储、加工、传播和利用的一系列活动的总和。随着计算机软件、硬件技术的不断发展和应用领域的不断深化扩大，计算机在数据处理方面经历了从低级到高级的发展过程。20世纪80年代后，不仅在大、中型计算机上实现并应用了数据管理的数据库技术，如Oracle、SYSBASE、Informix等，在微型计算机上也可以使用数据库管理软件，如常见的Access、FoxPro等软件，使数据库技术得到广泛的应用和普及。数据管理技术的发展过程大致经历了人工管理、文件管理、数据库管理三个阶段。每个阶段的发展以数据存储冗余不断减小、数据独立性不断增强、数据操作更简单和方便为标志，各有各的特点。从人工管理到数据库管理，标志着数据管理技术质的飞跃。

1．人工管理阶段

在计算机出现之前，人们运用常规的手段对数据记录、存储和加工，即利用纸张来记录数据和利用计算工具（如算盘、计算尺）来进行计算，并主要使用人的大脑来管理和利用这些数据。而计算机出现之后到20世纪50年代中期，这个阶段计算机则主要用于数值计算，也没有管理数据的软件，因此从计算机内记录的数据上看，其数据量小，数据无结构，用户直接管理，且数据间缺乏逻辑组织，数据仅依赖特定的应用，缺乏独立性。

2．文件系统阶段

20世纪50年代后期至60年代中后期，随着计算机的处理速度和存储能力的飞速提升，硬件方面出现了磁鼓、磁盘等直接存取的外部存储设备，软件方面出现了高级语言和操作系统。操作系统中的文件系统则是专门管理存储器中的数据处理系统，是将计算机中的数据组织成相互独立的被命名的数据文件，并可按文件的名字来进行访问，是对文件中的记录进行存取的数据管理技术。数据可以长期保存在计算机外存上，计算机可以对数据进行反复处理，并支持文件的查询、修改、插入和删除等操作。文件系统实现了记录内的结构化，但从文件的整体来看却是无结构的。其数据面向特定的应用程序，因此数据共享性、独立性差，且冗余度大，管理和维护的代价也很大。文件管理阶段应用程序与数据的关系如图1-1所示。

图1-1

3．数据库系统阶段

20世纪60年代后期，计算机性能得到进一步提高，数据处理的规模也随之扩大，对数据共享的需求日益增强，文件系统的数据管理方法已经不能满足应用程序开发的需求。期间出现了大容量磁盘，存储容量大大增加且价格下降，在此基础上就可以克服文件系统管理数据时的不足，来满足和解决实际应用中多个用户、多个应用程序共享数据的要求，从而使数据能为尽可能多的应用程序服务，于是就出现了数据库管理技术。数据库的特点是数据不再只针对某个特定的应用程序，而是面向全组织，具有整体的结构性，共享性高，冗余度减小，程序与数据之间具有一定的独立性，并且对数据进行统一控制。

数据库的主要特点如下：

（1）数据结构化

在文件系统中，文件之间不存在联系，从整体看数据是没有结构的；与文件系统相比，数据库是存储在外存上的数据集合，并按某种数据模型组织起来的结构化数据，文件之间是相互联系的，并在总体上遵从一定的结构形式。数据库正是通过文件之间的联系来反映现实世界中事物自然联系的。

（2）数据共享性

由于数据库中是按某种数据模型组织起来的结构化数据，考虑了所有用户的数据需求、面向整个系统组织的，从而实现了多个应用程序、多种语言和多个用户能共享一个数据库中的数据。不同用户所使用的数据可以重叠，同一部分数据也可以为多个用户使用，大大提高了数据的利用率。数据共享节省了大量人力物力，为数据库系统的广泛应用奠定了基础。

（3）数据冗余度的减少

在数据库技术之前，应用系统都需要建立各自的数据文件，即使相同的数据也需要在各自的系统中重复建立，造成大量的数据重复存储，这个现象称为数据的冗余。

在数据库方式下，应用系统的数据是取自数据库中的某个子集，是数据库管理系统（DataBsae Management Systerm, DBMS）从数据库中映像出来的，称为逻辑文件。应用系统使用的数据可能出现在不同的逻辑文件中，实际上的物理存储只出现一次，从而减少了数据的冗余。数据库管理阶段应用程序与数据的关系如图1-2所示。

图1-2

（4）数据独立性

数据库技术中的数据与程序是相互独立的，互不依赖。

数据独立有两个含义：物理数据独立性和逻辑数据独立性。所谓物理数据独立性，是指数据库物理结构（包括数据的组织和存储、存取方法、外部存储设备等）发生变化时，不会影响到逻辑结构，而用户用的是逻辑数据，故程序不需改动。所谓逻辑数据独立性，是指数据库全局逻辑发生改变时，程序也不需改动，就像数据库并没有发生改变。