數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)理論講解(已修改)

　

【正文】 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概論 本章目的在于使讀者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本知識(shí)能有一個(gè)較為全面的了解，為今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。本章重點(diǎn)介紹了有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組織的基本知識(shí)和基本概念，以及常見的三種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的特點(diǎn)。重點(diǎn)介紹關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的有關(guān)知識(shí)。 數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展史 隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，人類對(duì)信息的依賴程度也在不斷地增加。數(shù)據(jù)作為表達(dá)信息的一種量化符號(hào)，正在成為人們處理信息時(shí)重要的操作對(duì)象。所謂數(shù)據(jù)處理就是對(duì)數(shù)據(jù)的收集、整理、存儲(chǔ)、分類、排序、檢索、維護(hù)、加工、統(tǒng)計(jì)和傳輸?shù)纫幌盗泄ぷ魅窟^程的概述。數(shù)據(jù)處理的目的就是使我們能夠從浩瀚的信息數(shù)據(jù)海洋中，提取出有用的數(shù)據(jù)信息，作為我們工作、生活等各方面的決策依據(jù)。數(shù)據(jù)管理則是指對(duì)數(shù)據(jù)的組織、編碼、分類、存儲(chǔ)、檢索和維護(hù)，它是數(shù)據(jù)處理的一個(gè)重要內(nèi)容中心。數(shù)據(jù)處理工作由來以久，早在1880年美國(guó)進(jìn)行人口普查統(tǒng)計(jì)時(shí)，就已采用穿孔卡片來存儲(chǔ)人口普查數(shù)據(jù)，并采用機(jī)械設(shè)備來完成對(duì)這些普查數(shù)據(jù)所進(jìn)行的處理工作。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)以及其后其硬件、軟件的迅速發(fā)展，加之?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)理論和技術(shù)的發(fā)展，為數(shù)據(jù)管理進(jìn)入一個(gè)革命性階段提供有力的支持。根據(jù)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序相互依賴關(guān)系、數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)的操作方式，數(shù)據(jù)管理的發(fā)展可以分為三個(gè)具有代表性的階段，即人工管理階段、文件管理階段和數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段?！?】人工管理階段 這一階段發(fā)生于六十年代以前，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)硬件和軟件發(fā)展才剛剛起步，數(shù)據(jù)管理中全部工作，都必須要由應(yīng)用程序員自己設(shè)計(jì)程序完成去完成。由于需要與計(jì)算機(jī)硬件以及各外部存儲(chǔ)設(shè)備和輸入輸出設(shè)備直接打交道，程序員們常常需要編制大量重復(fù)的數(shù)據(jù)管理基本程序。數(shù)據(jù)的邏輯組織與它的物理組織基本上是相同的，因此當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯組織、物理組織或存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)生變化時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)管理工作的許多應(yīng)用程序就必須要進(jìn)行重新編制。這樣就給數(shù)據(jù)管理的維護(hù)工作帶來許多困難。并且由于一組數(shù)據(jù)常常只對(duì)應(yīng)于一種應(yīng)用程序，因此很難實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)資源共享。存在著大量重復(fù)數(shù)據(jù)，信息資源浪費(fèi)嚴(yán)重?！?】文件管理階段 這一階段發(fā)生于六十年代，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展，以及系統(tǒng)軟件尤其是文件系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，人們開始利用文件系統(tǒng)來幫助完成數(shù)據(jù)管理工作，具體講就是：數(shù)據(jù)以多種組織結(jié)構(gòu)（如順序文件組織、索引文件文件組織和直接存取文件組織等）的文件形式保存在外部存儲(chǔ)設(shè)備上，用戶通過文件系統(tǒng)而無需直接與外部設(shè)備打交道，以此來完成數(shù)據(jù)的修改、插入、刪除、檢索等管理操作；使用這種管理方式，不僅減輕進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的應(yīng)用程序工作量，更重要地是，當(dāng)數(shù)據(jù)的物理組織或存儲(chǔ)設(shè)備發(fā)生變化時(shí)，數(shù)據(jù)的邏輯組織可以不受任何影響，從而保證了基于數(shù)據(jù)邏輯組織所編制的應(yīng)用程序也可以不受硬件設(shè)備變化的影響。這樣就使得程序和數(shù)據(jù)之間具有了一定的相互獨(dú)立性。 但由于數(shù)據(jù)文件的邏輯結(jié)構(gòu)完全是根據(jù)應(yīng)用程序的具體要求而設(shè)計(jì)，它的管理與維護(hù)完全是由應(yīng)用程序本身來完成，因此數(shù)據(jù)文件的邏輯結(jié)構(gòu)與應(yīng)用程序密切相關(guān)，當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)需要修改時(shí)，應(yīng)用程序也就不可避免地需要進(jìn)行修改；同樣當(dāng)應(yīng)用程序需要進(jìn)行變動(dòng)時(shí)，常常又會(huì)要求數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的變動(dòng)。在這種情況下，數(shù)據(jù)管理中的維護(hù)工作量也是較大的。更主要的是由于采用文件的形式來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理工作，常常需要將一個(gè)完整的、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，人為地分割成若干相互獨(dú)立的文件，以便通過基于文件系統(tǒng)的編程來實(shí)現(xiàn)來對(duì)它們的管理操作。這樣做同樣會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的過多冗余和增加數(shù)據(jù)維護(hù)工作的復(fù)雜性。例如人事部門、教務(wù)部門和醫(yī)務(wù)部門對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)信息的管理，這三個(gè)部門中有許多數(shù)據(jù)是相同的，如姓名、年齡、性別等，由于是各部門均是根據(jù)自己的要求，建立各自的數(shù)據(jù)文件和應(yīng)用程序，這樣不僅造成了大量的相同數(shù)據(jù)重復(fù)存儲(chǔ)，而且在修改時(shí)，常常需要同時(shí)修改三個(gè)文件中的數(shù)據(jù)項(xiàng)，如修改學(xué)生年齡，此外若需要增加一個(gè)描述學(xué)生的數(shù)據(jù)項(xiàng)，如通訊地址，那么所有的應(yīng)用程序就必須都要進(jìn)行相應(yīng)的修改。除此之外，采用文件系統(tǒng)來幫助進(jìn)行數(shù)據(jù)管理工作，在數(shù)據(jù)的安全和保密等方面，也難以采取有效的措施加以控制。【3】數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段 1在不斷改進(jìn)和完善文件系統(tǒng)的過程中，從六十年代后期開始，人們逐步研究和發(fā)展了以數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)共享為主要特征的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。即在數(shù)據(jù)在統(tǒng)一控制之下，為盡可能多的應(yīng)用和用戶服務(wù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序相互間有較大的相對(duì)獨(dú)立性等。與以往前數(shù)據(jù)管理方法和技術(shù)相比，利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理工作具有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）從整體角度組織數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與文件系統(tǒng)的最大差別就在于前者在描述數(shù)據(jù)時(shí)，不僅僅是對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行描述，而且對(duì)數(shù)據(jù)之間的相互聯(lián)系也進(jìn)行了描述。因此在組織數(shù)據(jù)時(shí)是從一個(gè)相對(duì)較高的整體角度進(jìn)行的，而不是僅僅局限于個(gè)別的數(shù)據(jù)管理應(yīng)用場(chǎng)合。如前面提到的人事部門、教務(wù)部門和醫(yī)務(wù)部門對(duì)學(xué)生數(shù)據(jù)的管理工作，在利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來進(jìn)行管理時(shí)，若從整體考慮。 學(xué)生信息數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu) 采用這種數(shù)據(jù)組織不僅可以有效地解決了文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織中所存在的數(shù)據(jù)冗余以及數(shù)據(jù)一致性維護(hù)的問題。更主要的是它可以使人們從更高的全局角度出發(fā)，合理地組織數(shù)據(jù)，從而有利于更大范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)資源的共享，提高信息的使用效率。（2）數(shù)據(jù)可為多個(gè)應(yīng)用服務(wù) 正因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是從整體角度進(jìn)行組織的，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)往往就不僅局限于只為一二個(gè)應(yīng)用提供服務(wù)，而是在更大范圍內(nèi)為僅可能多的應(yīng)用提供服務(wù)，就至少可以為三個(gè)部門的應(yīng)用提供服務(wù)。與此同時(shí)由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是以多級(jí)（層）組織模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織的，各級(jí)（層）模式之間的映射是由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)自己完成的，這就使得數(shù)據(jù)與程序之間可以具有較高的物理和邏輯相對(duì)獨(dú)立性。正是這一點(diǎn)，給數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)為多個(gè)應(yīng)用提供服務(wù)奠定了基礎(chǔ)。事實(shí)上數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)模越大，所能夠提供的應(yīng)用服務(wù)就可以越多，也就越能體現(xiàn)出數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)管理中的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然這只是相對(duì)而言，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)的制作和維護(hù)的工作也在迅速增加。（3）有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理軟件 任何數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都包含一個(gè)管理軟件，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的管理軟件，通常又稱為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)資源，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與用戶應(yīng)用之間的接口，通過它，用戶可以不必要了解過多的計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)本身許多專業(yè)知識(shí)，更不用去了解數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是如何完成數(shù)據(jù)管理工作的具體細(xì)節(jié)，如文件如何打開、關(guān)閉、讀、寫等等，就可以通過編寫一些較為簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，很方便地完成在較高級(jí)別邏輯組織基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)管理工作。除此之外，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)還負(fù)責(zé)完成在對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行并發(fā)訪問時(shí)，保證數(shù)據(jù)一致性的并發(fā)控制工作；保證數(shù)據(jù)安全性的訪問控制工作；以及在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，提供保證數(shù)據(jù)一致性和完整性的恢復(fù)機(jī)制等諸多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本身的各種管理控制工作。因此這里也可以看出，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱及其各項(xiàng)性能指標(biāo)的好壞，是衡量數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)質(zhì)量的一個(gè)極其重要的因素。 利用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理工作，不僅可以保證數(shù)據(jù)的物理組織結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)設(shè)備與數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序之間保持相互獨(dú)立性；同時(shí)也可以保證數(shù)據(jù)的邏輯組織結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序之間保持最大可能的相互獨(dú)立性，即當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的變動(dòng)被限制在最小的范圍內(nèi)。由此可大大地減少數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序的開發(fā)與維護(hù)的工作量。 在數(shù)據(jù)庫(kù)管理階段，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)本身所支持的數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)及所采用的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)技術(shù)，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)庫(kù)管理到目前為止已發(fā)展經(jīng)歷了三代，即層次網(wǎng)狀模型代、關(guān)系模型代和面向?qū)ο竽Ｐ痛? （1）層次網(wǎng)狀模型代:流行于六十至七十年代，在這一代中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型均是層次模型或網(wǎng)狀模型。世界上第一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是于1964年由美國(guó)通用電氣公司開發(fā)成功的IDS（Integrated Data Store），它就是基于網(wǎng)狀模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。IBM公司于六十年代末推出了第一個(gè)商品化的層次數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)IMS（Information Management Sytem）,它們的出現(xiàn)與應(yīng)用為數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 （2）關(guān)系模型代:流行于七十至八十年代，在這一代中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型均是關(guān)系模型。以關(guān)系（表）形式組織數(shù)據(jù)。1970年Codd提出了關(guān)系數(shù)據(jù)模型，由于其具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，抽象級(jí)別較高，且簡(jiǎn)單清晰，便于理解應(yīng)用。到了七十年代末，出現(xiàn)了不少關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其中具有代表性應(yīng)首推IBM公司推出的SQL/DS和DB2兩個(gè)商品化關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。進(jìn)行八十年代以后，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)已成為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的主流，幾乎所有新推出的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)產(chǎn)品都是關(guān)系型的，它們中不僅有用于大型機(jī)和小型機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，而且有可用于微機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。市場(chǎng)上開始出現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的系列產(chǎn)品，這其中發(fā)行量較大且在我國(guó)用得較多的有Oracle、Sybase、Sysbase、Informix、FoxPro等。隨著微機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及和應(yīng)用，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在八十年代后期，開始得到很大發(fā)展。其理論和技術(shù)日趨成熟。目前幾乎所有分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)均是關(guān)系型的，而且?guī)缀跛兄饕P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)均已被擴(kuò)充為分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。 （3）面向?qū)ο蟠?開始九十年代，在這一代中的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。它是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法相結(jié)合的產(chǎn)物。作為新一代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，現(xiàn)在已有了一些商品化系統(tǒng)。但其具體應(yīng)用尚不多。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 本節(jié)主要介紹有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組織的一些基本知識(shí)和概念，使讀者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的內(nèi)涵有一個(gè)較為清楚的認(rèn)識(shí)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)概念 由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)由許多基本概念、技術(shù)方法和其應(yīng)用對(duì)象所組成的復(fù)雜的有機(jī)整體。很難用一兩句話將其描述清楚。但為了使讀者對(duì)它有一個(gè)總體的了解，首先這里我們?cè)囍o出一個(gè)關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的定義，即數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)已被規(guī)格化和結(jié)構(gòu)化且相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，這些數(shù)據(jù)中不存在有害的或無意義的冗余；數(shù)據(jù)的組織與存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與使用這些數(shù)據(jù)的程序相互獨(dú)立；數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)可同時(shí)為多個(gè)應(yīng)用服務(wù)；數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)定義、輸入、修改和檢索等所有操作均是按一種公用的且可控的方式進(jìn)行。根據(jù)這一數(shù)據(jù)庫(kù)定義以及實(shí)際應(yīng)用的具體數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的情況，我們可以認(rèn)為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)際上是由三部分內(nèi)容組成，它們是數(shù)據(jù)庫(kù)、多種應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。（1)數(shù)據(jù)庫(kù)：相互關(guān)聯(lián)的且具有最小冗余的數(shù)據(jù)在其中按照一定物理組織結(jié)構(gòu)存放，并且從用戶和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)角度來看，這些數(shù)據(jù)又是按一定邏輯結(jié)構(gòu)組織的。這種物理組織結(jié)構(gòu)和邏輯組織結(jié)構(gòu)在最大程度上與用戶所編制的應(yīng)用程序相互獨(dú)立。(2)多種應(yīng)用：數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的控制與管理之下，可以同時(shí)為多種不同內(nèi)容的應(yīng)用提供服務(wù)，即可以為多個(gè)不同目的用戶服務(wù)，各用戶所操作使用的數(shù)據(jù)可以是相互交叉的。用戶的操作方式既可以按以數(shù)據(jù)輸入/輸出和數(shù)據(jù)維護(hù)為主的數(shù)據(jù)流量較大的批處理方式進(jìn)行；也可以按以查詢?yōu)橹鞯臄?shù)據(jù)流量較小的聯(lián)機(jī)處理方式進(jìn)行，必要時(shí)還可以通過編程來完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的各種操作。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：它一方面負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和維護(hù)；一方面為用戶操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)提供一種公用的操作方法，接收用戶的操作命令，幫助完成有關(guān)的對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作并保障數(shù)據(jù)庫(kù)的安全。 根據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的定義以及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本組成及作用的描述，我們認(rèn)為一個(gè)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)該具有的以下五個(gè)基本特點(diǎn)：【1】由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是從整體角度考慮數(shù)據(jù)的組織，因此它必須有能力描述能夠反映客觀事物及其相互聯(lián)系的復(fù)雜數(shù)據(jù)模型，使用它能夠?qū)?shù)據(jù)本身及相互間的各種關(guān)系進(jìn)行充分描述，這也是人們?yōu)槭裁匆捎脭?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)管理的主要原因之一。目前數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)共提供了四種數(shù)據(jù)模型，它們是層次數(shù)據(jù)模型、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)模型、關(guān)系數(shù)據(jù)模型和對(duì)象數(shù)據(jù)模型，一種類型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通常只提供上述其中一種數(shù)據(jù)模型描述方法，即只支持其中一種數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)邏輯組織結(jié)構(gòu)。 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組成【2】數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。為了說明這一點(diǎn)，首先我們介紹兩個(gè)概念，（1）數(shù)據(jù)在物理存儲(chǔ)設(shè)備上的組織結(jié)構(gòu)被稱為數(shù)據(jù)的物理組織；（2）數(shù)據(jù)在用戶或應(yīng)用程序面前所表現(xiàn)出的組織結(jié)構(gòu)被稱為數(shù)據(jù)的邏輯組織；一種數(shù)據(jù)的邏輯組織，可以采用不同的物理組織來實(shí)現(xiàn)，物理組織的好壞影響著系統(tǒng)的性能和效率。在運(yùn)行階段中，由于性能的要求或存儲(chǔ)設(shè)備的改變，從而引起數(shù)據(jù)物理組織的改變，這種改變稱為數(shù)據(jù)的再組織。用戶在編制應(yīng)用程序時(shí)，則是根據(jù)數(shù)據(jù)的邏輯組織對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的。因此數(shù)據(jù)物理組織的變化，不會(huì)影響數(shù)據(jù)的邏輯組織，因而也就不會(huì)影響已有的應(yīng)用程序，這種情況就被稱為數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性；而數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性是指當(dāng)數(shù)據(jù)的邏輯組織發(fā)生變化時(shí)，如數(shù)據(jù)模型中增加了新的記錄類型，某一記錄類型中增加了新的數(shù)據(jù)項(xiàng)等，原有應(yīng)用程序的執(zhí)行不受影響或影響最小。數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，包括物理和邏輯的獨(dú)立性，都是由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)的。【3】數(shù)據(jù)共享，由于數(shù)據(jù)庫(kù)是從整體的角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組織的，并在保證數(shù)據(jù)一致性的情形之下，使數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)為盡可能多的用戶提供應(yīng)用服務(wù)。這些用戶所使用的數(shù)據(jù)可以是交叉的，即數(shù)據(jù)可以共享。如果數(shù)據(jù)不能共享，數(shù)據(jù)庫(kù)中則必然會(huì)出現(xiàn)大量的冗余數(shù)據(jù)，這樣不僅造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)，更主要的是由此可能帶來數(shù)據(jù)不一致的隱患?！?】數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全可靠與完整，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的可靠性體現(xiàn)在它的軟件系統(tǒng)運(yùn)行故障率很小以及在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由于各種意外而出現(xiàn)故障時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的損失最??；安全性是指數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的保護(hù)能力，能夠有效地防止數(shù)據(jù)有意無意地泄露或篡改，控制數(shù)據(jù)的授權(quán)訪問等。而數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的完整性則是指在多用戶操作數(shù)據(jù)情況下，數(shù)據(jù)能夠保持一致性。這些特性可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行說明:〈1〉安全性控制 安全性控制主要指的是數(shù)據(jù)庫(kù)的保密性。并不是每個(gè)用戶都能夠存取數(shù)據(jù)庫(kù)中所有數(shù)據(jù)的，負(fù)責(zé)人和全體工作人員允許掌握的數(shù)據(jù)范圍顯然是有區(qū)別的，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)把各用戶存取數(shù)據(jù)的權(quán)利分成若干等級(jí)，如教學(xué)人員作為一個(gè)用戶可以登錄學(xué)生的成績(jī)，而學(xué)生作為一個(gè)用戶則僅可以查閱成績(jī)而無法對(duì)它進(jìn)行修改或刪除。通過對(duì)各個(gè)用戶授于不同的使用權(quán)限，以確保數(shù)據(jù)庫(kù)免遭損害和被非法使用，通常是通過采用口令密碼以及數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)