数据库系统原理与应用
数据库原理与应用上海交大
数据库原理与应用上海交大数据库原理与应用是上海交通大学计算机科学与工程学院开设的一门重要课程。
本课程旨在介绍数据库的基本原理和应用技术，培养学生对数据库系统的理解和应用能力。
本文将从数据库的概念、结构、操作和应用等方面进行阐述，以帮助读者更好地理解数据库原理与应用。
一、数据库的概念数据库是指按照一定的数据模型组织、存储和管理数据的集合。
它具有数据独立性、数据共享性和数据持久性等特点。
数据库系统由数据库、数据库管理系统（DBMS）和应用程序组成。
数据库管理系统是指对数据库进行管理和操作的软件系统，它提供了数据定义、数据操纵、数据控制和数据查询等功能。
二、数据库的结构数据库的结构包括三个层次：外模式、概念模式和内模式。
外模式是用户与数据库交互的界面，它定义了用户能够看到和操作的数据。
概念模式是数据库的全局逻辑结构，它描述了数据库中数据的组织方式和关系。
内模式是数据库的物理存储结构，它描述了数据在存储介质上的存储方式和存取方法。
三、数据库的操作数据库的操作包括数据定义、数据操纵和数据控制三个方面。
数据定义是指定义数据库中数据的结构和约束条件，包括创建表、定义字段和设置主键等操作。
数据操纵是指对数据库中数据进行插入、删除、修改和查询等操作，通过SQL语言实现。
数据控制是指对数据库中数据的访问权限进行管理，包括用户权限的分配和安全性控制等。
四、数据库的应用数据库在各个领域都有广泛的应用。
在企业管理中，数据库被用于存储和管理企业的各种数据，如员工信息、销售记录和财务数据等。
在电子商务中，数据库被用于存储和管理商品信息、订单信息和用户信息等。
在科学研究中，数据库被用于存储和管理实验数据、文献信息和研究成果等。
数据库的应用还涉及到教育、医疗、交通等各个领域。
数据库原理与应用是一门重要的课程，它涉及到数据库的概念、结构、操作和应用等方面。
通过学习这门课程，我们可以深入了解数据库的原理和技术，提高对数据库系统的理解和应用能力。
数据库系统原理与应用课后习题答案
数据库系统原理与应用课后习题答案第1章绪论1.试述数据、数据库、数据库系统、数据库管理系统的概念。
答：(l)数据(Data)：描述事物的符号记录称为数据。
数据的种类有数字、文字、图形、图像、声音、正文等。
数据与其语义是不可分的。
解析在现代计算机系统中数据的概念是广义的。
早期的计算机系统主要用于科学计算，处理的数据是整数、实数、浮点数等传统数学中的数据。
现代计算机能存储和处理的对象十分广泛，表示这些对象的数据也越来越复杂。
数据与其语义是不可分的。
500这个数字可以表示一件物品的价格是500元，也可以表示一个学术会议参加的人数有500人，还可以表示一袋奶粉重500克。
(2)数据库(DataBase，简称DB)：数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
(3)数据库系统(DataBas。
Sytem，简称DBS)：数据库系统是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成，一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成。
解析数据库系统和数据库是两个概念。
数据库系统是一个人一机系统，数据库是数据库系统的一个组成部分。
但是在日常工作中人们常常把数据库系统简称为数据库。
希望读者能够从人们讲话或文章的上下文中区分"数据库系统"和"数据库"，不要引起混淆。
(4)数据库管理系统(DataBase Management sytem，简称DBMs)：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，用于科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据。
DBMS的主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理功能、数据库的建立和维护功能。
解析DBMS是一个大型的复杂的软件系统，是计算机中的基础软件。
目前，专门研制DBMS的厂商及其研制的DBMS产品很多。
数据库原理及应用课程设计
课程设计采用分组答辩的方式进行考核。学生需在规定时间内提交课程设计报告，并参加答辩环节。答辩过程中 ，学生需展示系统实现效果，并回答评委的提问。
02
数据库系统基本概念
数据库定义及特点
数据库定义
数据库是一个长期存储在计算机内的、有 组织的、可共享的、统一管理的大量数据 的集合。
数据可控性
数据库管理系统提供了数据安全性、完整 性、并发控制等功能，确保数据的可控性 。
物理结构设计阶段
选择存储结构
根据数据库管理系统的特性和应用需 求，选择合适的存储结构，如行存储 、列存储等。
设计索引
为提高查询效率，对经常需要查询的 列或组合列设计索引。
配置存储参数
根据数据库性能和存储需求，配置数 据库的存储参数，如缓冲区大小、日 志文件大小等。
考虑数据备份与恢复策略
设计合理的数据备份与恢复策略，确 保数据库的安全性和可靠性。
用户界面不够友好
当前系统的用户界面较为简单，未来可以进一步优化界面设计，提升用户体验。
对未来数据库技术发展的展望
分布式数据库技术
随着互联网和大数据技术的不断 发展，分布式数据库技术将成为 未来数据库领域的重要发展方向 ，具有更高的可扩展性和性能表 现。
数据库智能化
随着人工智能技术的不断发展， 数据库将越来越智能化，例如支 持自动优化、智能查询等功能。
培养学生综合能力
课程设计涉及需求分析、概念设计、逻辑设计、 物理设计、系统实现等多个环节，有助于培养学 生的综合能力和创新思维。
为后续课程打下基础
数据库原理及应用是计算机专业的核心课程之一 ，通过课程设计可以为学生后续的专业课程学习 打下坚实的基础。
设计任务与要求
数据库原理及其应用.ppt
数据库管理系统 （DBMS）
数据定义功能
供用户建立、修改或删除数据库的二维表结构 Create table /index
供用户定义或删除数据库的索引(index)
alter table
向用户提供数据定义语言DDL
drop table/index……
数据操作功能
Select <查询的字段名>
进行数据进行检索和查询，是数据库的主要应用 向用户提供数据定义语言DDL
返回
1.5.2 VFP的两类工作方式
一、交互式工作方式 通过命令窗口和应用界面操作
二、程序执行方式 命令程序文件执行，批运行方式。
1.6 VFP的辅助设计工具
向导
表向导 报表向导
设计器
表设计器 表单设计器
生成器：它规定只对满足条件的记录进行操作 。
WHILE <条件>：从当前记录开始，按记录顺序从上向下处理， 一旦遇到不满足条件的记录，就停止搜索并结束该命令的执行。 TO子句：它控制操作结果的输出去向。
ALL [LIKE/EXCEPT <通配符>]：它指出包括或不包括与通配 符相匹配的文件、字段或内存变量。 IN <别名/工作区>： 它允许在当前工作区操作指定工作区。
数据库系统的特点
数据共享 可控冗余度 数据独立性 数据的结构化
数据库系统与一般文件应用系统性能对照
序号 文 件 应 用 系 统
数据库系统
1
文件中的数据由特定 库内数据由多个用
的用户专用
户共享
每个用户拥有自己的 原则上可消除重复。
2
数据，导致数据重复 为方便查询允许少
存储
量数据重复存储，
但冗余度可以控制
数据库原理与应用重要知识点总结
数据库原理与应用重要知识点总结1.数据库的基本概念数据库是指存储、管理和组织数据的集合，它通过一系列的操作来实现对数据的有效管理和利用。
数据库管理系统（DBMS）则是对数据库进行管理的软件系统。
2.数据模型数据模型是描述数据库结构的方式，常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
其中，关系模型在实际应用中应用最广泛。
3.关系模型关系模型通过表格的形式来表示数据，表格中的行表示记录，列表示字段。
表格之间可以建立关系，例如通过外键实现表格之间的关联。
4.数据库管理系统（DBMS）DBMS是对数据库进行管理和操作的软件系统，它提供了数据的存储、检索、更新和删除等功能。
常见的DBMS有MySQL、Oracle、SQL Server 等。
5.SQL语言SQL（Structured Query Language）是用于访问和管理关系数据库的语言，它包括数据定义语言（DDL）、数据查询语言（DQL）、数据操作语言（DML）和数据控制语言（DCL）等。
6.数据库设计数据库设计是指根据系统需求和功能要求，将现实世界中的实体和关系转化为数据库中的表格和关系的过程。
数据库设计需要考虑数据的完整性、安全性、可扩展性等方面。
7.关系数据库规范化关系数据库规范化是将数据库中的表格按照一定的条件和规则进行分解和重组的过程。
目的是减少数据冗余、提高数据的存储效率和查询性能。
8.数据库索引数据库索引是对数据库中的数据进行快速访问的数据结构，它可以提高查询效率。
常见的索引类型有B树索引、哈希索引和全文索引等。
9.数据库事务数据库事务是一系列的数据库操作，它要么全部完成，要么全部不完成。
事务具有ACID属性，即原子性、一致性、隔离性和持久性。
10.数据库安全性数据库安全性是指保护数据库中的数据免受恶意攻击和非法访问的能力。
数据库的安全措施包括用户认证、访问控制、数据加密等。
11.数据库备份与恢复数据库备份是指将数据库中的数据和结构以其中一种形式进行复制和存储，以防止数据丢失。
数据库原理与应用
数据库原理与应用在信息技术高速发展的今天，数据库已经成为各行各业中不可或缺的一部分。
数据库的原理和应用成为了专业人士必须掌握的知识。
本文将深入探讨数据库的原理以及实际应用场景，并分析数据库在现代社会中的重要性。
一、数据库的原理数据库是指有组织的、可共享的、大量数据的集合。
它可以用来存储、管理以及操纵数据。
数据库的原理主要包括数据模型、数据结构、数据操作和数据完整性。
1. 数据模型数据库的数据模型是指数据库中数据的逻辑结构和特性的抽象描述。
常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
其中，关系模型是最常用的数据模型，使用表格的形式来表示实体和实体之间的关系。
2. 数据结构数据库的数据结构是指数据库中数据的物理存储结构。
常见的数据结构有平面文件结构、索引文件结构和哈希文件结构。
这些数据结构可以帮助提高数据的查找和访问效率。
3. 数据操作数据库的数据操作包括数据的增加、删除、修改和查询。
通过数据库管理系统（DBMS）提供的查询语言，用户可以对数据库中的数据进行各种操作。
常见的查询语言有结构化查询语言（SQL）和多维数据操作语言（MDX）。
4. 数据完整性数据库的数据完整性是指数据库中数据的准确性和一致性。
通过数据库的约束和规则，可以保证数据的完整性。
常见的数据完整性约束有主键约束、外键约束和唯一性约束。
二、数据库的应用数据库在现实生活中有着广泛的应用。
以下是一些常见的数据库应用场景。
1. 企业管理系统企业管理系统通常需要存储大量的数据，如员工信息、商品信息等。
通过数据库，可以方便地对这些数据进行管理，并支持各种复杂的业务逻辑。
2. 电子商务平台电子商务平台需要存储大量的商品信息、订单信息等。
利用数据库可以实现用户浏览商品、下单购买等各种功能，并保证数据的安全和一致性。
3. 社交媒体平台社交媒体平台需要存储用户的个人信息、好友关系等。
数据库可以快速检索和更新这些信息，帮助用户实现即时通讯、发布动态等功能。
数据库系统的原理与应用pdf
数据库系统的原理与应用1. 数据库系统概述
•数据库系统的定义和特点
•数据库系统的组成与层次结构
•数据库系统的应用领域
2. 数据库系统的基本原理
•数据库模型与数据模型
•数据库语言的分类与特点
•数据库的设计与规范化
•数据库系统的操作与管理
3. 数据库系统的应用
•数据库系统在企业管理中的应用
•数据库系统在电子商务中的应用
•数据库系统在科学研究中的应用
•数据库系统在教育领域中的应用
4. 数据库系统的性能优化
•数据库系统的性能评测指标
•优化数据库的查询和操作
•数据库索引的设计与优化
•数据库系统的并发控制与数据一致性
5. 数据库系统的安全性保障
•数据库系统的安全威胁与风险
•数据库系统的安全策略与措施
•数据库系统的备份与恢复
•数据库系统的权限与访问控制
6. 数据库系统的新技术发展
•云计算与数据库系统的结合
•大数据与数据库系统的应用
•区块链技术在数据库系统中的应用
•人工智能与数据库系统的结合
7. 数据库系统的发展趋势
•数据库系统的分布式与集群化
•数据库系统的自动化管理与维护
•数据库系统的智能化查询与分析
•数据库系统的跨平台与跨数据库的应用
通过本文档，读者可以了解数据库系统的基本原理和应用，了解数据库系统在不同领域的应用场景，并了解数据库系统的性能优化、安全保障以及新技术的发展和系统未来的发展趋势。
注意：该文档为示例文档，实际内容需根据具体内容进行编写。
数据库原理及应用教程(MySQL版)-实验素材及答案
数据库原理及应用教程（MySQL版）- 实验素材及答案第一章数据库的基本概念实验素材•数据库系统是由数据库和数据库管理系统（DBMS）组成的，数据库是用于存储和管理数据的集合，而DBMS是用于管理数据库的软件。
•数据是描述事物的符号记录，可以是数字、文字、图像等形式。
•数据库的特点包括永久存储、面向用户的数据抽象、数据的共享与并发控制等。
•数据库的应用领域非常广泛，包括企业管理、电子商务、金融服务等。
实验答案1.数据库系统是由数据库和数据库管理系统组成的。
数据库是用于存储和管理数据的集合，而数据库管理系统是用于管理数据库的软件。
2.数据是描述事物的符号记录，可以是数字、文字、图像等形式。
3.数据库的特点包括永久存储、面向用户的数据抽象、数据的共享与并发控制等。
4.数据库的应用领域非常广泛，包括企业管理、电子商务、金融服务等。
第二章数据库的逻辑结构实验素材•数据库的逻辑结构包括三层模式，分别是外模式、概念模式和内模式。
•外模式是用户对数据库的视图，它描述了用户所需要的数据的逻辑结构。
•概念模式是全局的逻辑结构描述，它描述了整个数据库的逻辑结构，是数据库设计的产物。
•内模式是数据库在存储介质上的存储结构，它是数据库管理系统的内部表示，对用户不可见。
实验答案5.数据库的逻辑结构包括三层模式，分别是外模式、概念模式和内模式。
6.外模式是用户对数据库的视图，它描述了用户所需要的数据的逻辑结构。
7.概念模式是全局的逻辑结构描述，它描述了整个数据库的逻辑结构，是数据库设计的产物。
8.内模式是数据库在存储介质上的存储结构，它是数据库管理系统的内部表示，对用户不可见。
第三章数据库的物理结构实验素材•数据库的物理结构指的是数据在存储介质上的存储方式，包括存储单位、磁盘存储和索引结构等。
•存储单位是数据库管理系统分配存储空间的最小单元，通常是一个数据块。
•数据库的物理结构设计是为了提高数据库的访问效率，如磁盘存储可以减少磁盘I/O操作，索引结构可以加快数据的查找速度。
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1.1 数据库的相关概念
6.数据库管理系统（DBMS）
为了科学地组织和存储数据、高效地获取和维护 数据而专门设计的介于用户和计算机操作系统之间的一层 数据管理软件。
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1.1 数据库的相关概念
7、数据库系统（DBS）
指在计算机系统中引入数据库后的系统，包括数 据库、数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数 据管理员和用户。常简称为数据库。它们之间的关系 如下图所示：
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1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的体系结构
三、人员： 2、系统分析员
负责应用系统的需求分析和规范说明，确定 系统的硬件软件配置，参与数据库系统的概要设 计。 3、数据库设计人员
负责数据库中数据的确定、数据库各级模式 的设计。
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1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的体系结构
二、软件
应用系统、数据库 应用开发工具软件 DBMS、主语言编译系统
操作系统
计算机硬件
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1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的体系结构
三、人员 1、数据库管理员 职责为： 1）决定数据库中的信息内容和结构； 2）决定数据库的存储结构和存取策略； 3）定义数据的安全性要求和完整性约束条件； 4）监控数据库的使用和运行； 5）数据库的改进和重组重构。
四、数据库系统的特点
不一致性： 所谓不一致性是指同一数据不同拷贝的值不一
样，采用人工管理或文件系统管理时，由于数据被重 复存储，不同的应用使用和修改不同的拷贝就容易造 成数据的不一致。
实现数据在数据库中共享，可以减少由于数据冗 余而造成的不一致现象。
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1.2 数据库技术及发展
3、数据库的运行管理（保证安全性、完整性、多用户对数据的 并发使用及发生故障后的系统恢复）；
4、数据库的建立和维护功能（初始录入、转换、转储、恢复、
重组织、性能监视、分析功能等）
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1.3 数据库系统的结构
1.3.3 数据库系统的三级数据模式结构
数据模型中有型和值的概念，型是指对某一类数据的 结构和属性的说明，值是型的一个具体复值。
1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的体系结构
三、人员： 4、应用程序员
负责设计和编写应用系统的程序模块。 5、用户 1）偶然用户（企业或组织的高中级管理人员）； 2）简单用户（最终用户的大数，主要是查询和
修改数据库）； 3）复杂用户（较高科学技术背景的人员）。
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1.1 数据库的相关概念
3.数据的特征
1）.数据有型和值之分 型指结构；值指具体取值 2）.数据受数据类型和取
值范围的约束 3）.数据有定性表示和定
量表示之分 4）.数据应具有载体和多
种表现形式
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1.1 数据库的相关概念
4.数据管理
数据处理：对数据的收集、组织、整理、加工、存储 和传播等工作。
信息是你未来财富的源泉！
————约翰·耐斯比
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1.1 数据库的相关概念
• 2.数据、数据与信息的关系
描述事物的符号的记录称为数据。这些符号可以 是文字、图形、图象、声音和语言等。这些数据的表 现形式虽然不一样，但都可以经过数字化后存入计算 机。（广义）
载荷信息的物理符号，专指可书写的。（狭义） 数据是信息的表现形式。
学号 姓名 性别 系别 年龄 政治面貌 家庭出身 籍贯 家庭成员 奖惩情况
任何同学都有且基 本上是相等长度的
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各个同学的情况不一 样，采用等长记录存 储，浪费大量空间。
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1.2 数据库技术及发展
四、数据库系统的特点
1、数据结构化：以学生人事记录为例 数据库系统方式：
学生人事记录
管理系统。
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1.2 数据库技术及发展
三、数据库系统阶段：
发展历程：
第一阶段：数据库技术发展并基本成熟阶段
1、Information Management System(IMS系统）， 1969年，IBM研发，层次结构数据库管理系统。
2、CODASYL(美国数据系统语言协会）下属DBTG （数据库任务组）提出的若干报告，60－70年代， 网状结构数据库模型。
学生基本记录 学号 姓名 性别 系别 年龄
学生学籍记录
家庭出身 籍贯 政治面貌
日期 地点 学历名
学生选课记录 课程号 学号 学分
家庭成员记录
奖惩情况记录
姓名 与本人关系 详细情况
日期 奖惩条目
课程记录 课程号 课程
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1.2 数据库技术及发展
四、数据库系统的特点
2、数据的共享性高、冗余度低，易扩充。 从整体角度看待和描述数据，数据面向整个系
数据库系统原理与应用
理学院数学系
本课程体系表
数据库系统原理与应用
数据库系统概论
基 本 概 念
数据 模型
与 概念 模型
数 关系
数
据 数据
据
库 库及 SQL 设 规范化 语言
库 保
计 理论
护
关系数据库软件应用 SQL Server 2000
系 统 概 述
数据 库管 理和 表操 作
Transact SQL 语言
3、E.F.Codd 论文《大型共享数据库的数据关系模 型》，1970，IBM公司San Jose研究实验室，奠 定了关系数据库技术理论。
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1.2 数据库技术及发展
三、数据库系统阶段：
发展历程： 第二阶段：数据库技术深入发展阶段（20世纪70年代
以来） 1、出现许多商品化的数据库管理系统； 2、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
统，可以被多个用户，多个应用共享使用。共享的优 点是减少数据冗余、节省存储空间，可以避免数据之 间的不相容性和不一致性。
通过选取整体数据的各种子集用于不同的应用系 统，当应用改变和需求增加时，只要重新选取不同的 子集或加上一部分数据便可满足新的需求。
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1.2 数据库技术及发展
一类是数据管理：搜集信息，将信息数据化并按类别保存。 一类是数据加工：对数据进行变换、抽取和运算； 一类是数据传播：在空间和时间上以各种形式传播信息。
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1.1 数据库的相关概念
4.数据管理
数据管理是指对数据进行分类、组织、编码、 存储、检索和维护，是数据处理的中心问题。
现实中人、财、物的管理都是数据管理问题。
5).数据库恢复。
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1.2 数据库技术及发展
四、数据库系统的特点
综上所述，数据库系统的出现使信息系 统从以加工数据的程序为中心转向围绕共享的 数据库为中心的阶段。优点是既便于数据的集 中管理，又有利于应用程序的研制和维护，提 高了数据的利用率和相容性，提高了决策的可 靠性。
独立性的作用是减少应用程序的修改和维护。
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1.2 数据库技术及发展
四、数据库系统的特点
4、数据由DBMS统一管理和控制。 BDMS控制的功能： 1).实现数据的并发共享(多用户同时存取数据库中的
数据)； 2).数据的安全性保护； 3).数据的完整性检查(正确性、有效性、相容性); 4).并发控制；
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1.2 数据库技术及发展
二、文件系统阶段：
有以下几个方面特点： 1、数据以文件方式长期保存在计算机外存中； 2、由文件系统有专门的数据管理软件提供有关数据存
取、查询及维护功能； 3、文件系统中的数据文件已经具有多样化； 4、文件系统的数据存取是以记录为单位的。
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1.2 数据库技术及发展
二、文件系统阶段：
主要缺点： 1、数据冗余度大； 2、数据与程序之间缺乏独立性； 3、文件系统中的数据文件已经具有多样化； 4、文件系统的数据存取是以记录为单位的。
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1.2 数据库技术及发展
三、数据库系统阶段：
产生背景： 20世纪60年代后期以来，硬件价格下降，软件价
格上升，提出和考虑分布处理。为了解决多用户、多 应用共享数据的需求，使数据为尽可能多的应用服 务，出现了统一管理数据的专门软件系统――数据库
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1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的体系结构
干件
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硬件
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软件
1.3 数据库系统的结构
1.3.1 数据库系统的体系结构
一、硬件平台 1、足够大的内存； 2、足够大的外存储空间； 3、应有较高的通道能力，以提高数据传输率。
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面向全组织，具有整体的结构化。而且存取数据的方 式也很灵活，可以存取数据库中的某一个或一组数据 项、一个或一组记录。而在文件系统中，数据的最小 存取单位是记录，不能细于数据项。
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1.2 数据库技术及发展
四、数据库系统的特点
1、数据结构化：以学生人事记录为例 先看文件系统方式：