物理-逻辑结构
什么是文件的逻辑结构和物理结构
什么是文件的逻辑结构和物理结构
文件的逻辑结构和物理结构是指文件存储结构的两种不同类型。
逻辑结构是指文件在计算机系统内部是如何组织存储的结构。
它主要是文件概念中的内容-编排结构，是一种管理文件内容的方式，一般来说，文件的逻辑结构就是要求文件中的内容应该按照什么顺序排列或组织，这取决于文件内容概念的类型。
常见的逻辑结构有记录结构、层次结构和网状结构。
文件的物理结构是指文件在计算机磁盘上的实际存储结构。
主要用来描述文件中各字段或数据项在物理磁盘上怎么存储的。
文件的物理结构包括固定格式结构、变长格式结构和索引文件结构。
通常来说，文件的逻辑结构和物理结构是相互协调和互动的，文件逻辑结构制定文件如何组织和管理，而文件物理结构负责文件如何存储在计算机磁盘上。
它们一起起到管理文件中的数据的作用，从而使得文件在存取时保持一致的状态，从而更加方便快捷地管理文件。
物理结构和逻辑结构的联系
物理结构和逻辑结构的联系物理结构和逻辑结构是计算机科学中非常重要的概念，它们是计算机系统中不可或缺的两个组成部分。
物理结构是指计算机硬件设备在空间上的布局和组织方式，而逻辑结构则是指数据在计算机中的组织方式。
本文将探讨物理结构和逻辑结构之间的联系，并分析它们之间的相互影响。
一、物理结构物理结构是指计算机硬件设备在空间上的布局和组织方式。
包括计算机的内部结构和外部结构。
内部结构包括中央处理器、内存、硬盘、显卡、声卡、网卡等各种硬件设备。
而外部结构则包括计算机外围设备，如打印机、扫描仪、鼠标、键盘等。
物理结构的设计直接影响着计算机的性能和稳定性。
例如，内存的大小和频率决定了计算机的运行速度，硬盘的转速和缓存大小影响了数据的读写速度，显卡的性能决定了计算机的图形处理能力。
因此，在设计计算机物理结构时，需要考虑到各个硬件设备之间的协调性和兼容性，以及硬件设备的质量和品牌等因素。
二、逻辑结构逻辑结构是指数据在计算机中的组织方式。
它包括了数据的存储结构和数据的操作结构。
数据的存储结构指的是数据在计算机内部的存储方式，包括顺序存储结构、链式存储结构、索引存储结构等。
数据的操作结构指的是数据在计算机中的操作方式，包括顺序操作结构、链式操作结构、索引操作结构等。
逻辑结构的设计直接影响着计算机程序的运行效率。
例如，如果数据的存储结构设计得不合理，会导致数据的读写效率低下，从而影响程序的运行速度。
因此，在设计计算机逻辑结构时，需要考虑到数据的读写效率、程序的运行速度以及数据的安全性等因素。
三、物理结构和逻辑结构之间的联系物理结构和逻辑结构之间有着密切的联系。
物理结构是逻辑结构的基础，逻辑结构是建立在物理结构的基础之上。
只有在物理结构的基础上，才能实现逻辑结构的设计。
例如，计算机的内存可以被划分为若干个存储单元，这些存储单元可以被用来存储数据，实现逻辑结构的设计。
同时，逻辑结构也会影响物理结构的设计。
例如，如果一个程序需要频繁地读取某一块数据，那么就需要将这块数据存储在内存中，以提高读取速度。
逻辑结构与物理结构
逻辑结构与物理结构
第⼀章
根据视点的不同，把数据结构分为逻辑结构与物理结构。
⼀、逻辑结构：指数据对象中数据元素之间的相互关系。
分为以下四种：
1）集合结构：集合结构中的数据元素除了同属于⼀个集合外，它们之间没有其他关系。
2）线性结构：线性结构中的数据元素之间是⼀对⼀的关系。
3）树形结构：线性结构中的数据元素之间是⼀对多的层次关系。
4）图形结构：图形结构的数据元素是多对多的关系。
⼆、物理结构（存储结构）：数据的逻辑结构在计算机中的存储形式
1）顺序存储：把数据元素存放在地址连续的存储单元⾥，其数据间的逻辑关系和物理关系是⼀致的。
分为以下两种：
也就是按顺序排队
2）链式存储结构：把数据元素存放在任意的存储单元⾥，这组存储单元可以是连续的，也可以是不连续的。
⽤⼀个指针存放数据元素的地址，这样通过地址就可以找到相关联数据元素的位置。
就像医院排队挂号，取号，等待被叫到就好。
逻辑结构是⾯向问题的，⽽物理结构是⾯向计算机的，其基本的⽬标是将数据及逻辑关系存储到计算机的内存中。
数据结构（逻辑结构,物理结构,特点）
数据结构（逻辑结构,物理结构,特点）⼀、数据的：指反映数据之间的逻辑关系的，其中的是指数据元素之间的前后件关系，⽽与他们在计算机中的存储位置⽆关。
逻辑结构包括：1. 集合数据结构中的元素之间除了“同属⼀个集合” 的相互关系外，别⽆其他关系；2.数据结构中的元素存在⼀对⼀的相互关系；3.数据结构中的元素存在⼀对多的相互关系；4.数据结构中的元素存在多对多的相互关系。
⼆、数据的物理结构：指数据的在计算机存储空间的存放形式。
数据的物理结构是数据结构在计算机中的表⽰（⼜称映像），它包括数据元素的机内表⽰和关系的机内表⽰。
由于具体实现的⽅法有顺序、链接、索引、散列等多种，所以，⼀种数据结构可表⽰成⼀种或多种存储结构。
数据元素的机内表⽰（映像⽅法）：⽤⼆进制位（bit）的位串表⽰数据元素。
通常称这种位串为节点（node）。
当数据元素有若⼲个数据项组成时，位串中与个数据项对应的⼦位串称为数据域（data field）。
因此，节点是数据元素的机内表⽰（或机内映像）。
关系的机内表⽰（映像⽅法）：数据元素之间的关系的机内表⽰可以分为顺序映像和⾮顺序映像，常⽤两种存储结构：顺序存储结构和链式存储结构。
顺序映像借助元素在存储器中的相对位置来表⽰数据元素之间的逻辑关系。
⾮顺序映像借助指⽰元素存储位置的指针（pointer）来表⽰数据元素之间的逻辑关系。
数组在程序设计中，为了处理⽅便，把具有相同类型的若⼲按有序的形式组织起来。
这些按序排列的同类数据元素的集合称为。
在中，数组属于构造数据类型。
⼀个数组可以分解为多个数组元素，这些数组元素可以是基本数据类型或是构造类型。
因此按数组元素的类型不同，数组⼜可分为数值数组、字符数组、、结构数组等各种类别。
栈是只能在某⼀端插⼊和删除的特殊。
它按照先进后出的原则存储数据，先进⼊的数据被压⼊栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据（最后⼀个数据被第⼀个读出来）。
队列⼀种特殊的，它只允许在表的（front）进⾏删除操作，⽽在表的后端（rear）进⾏插⼊操作。
硬盘物理结构和逻辑结构
硬盘内部结构
硬盘磁道(Track)
硬盘内部结构
硬盘磁头(Head) 磁头是硬盘中最昂贵的部件，是硬盘技术中最重要
和最关键的一环，是硬盘中对盘片进行读写工作 的工具。
磁头解剖图
硬盘内部结构
数据恢复开盘环境
硬盘内部结构
硬盘扇区(Sector)
磁道、柱面、扇区
硬盘内部结构
硬盘固件(Firmware) 固件(Firmware)是固化在硬件中的软件.
硬盘内部结构
硬盘的SMART 硬盘的SMART是S.M.A.R.T.的缩写，全称是
“Self-Monitoring，Analysis and Reporting Technology”，中表面介质材料等进行 监测，力求及时分析出硬盘可能发出的问题， 并发出警告，从而保护数据不受损失。
硬盘物理结构和逻辑结构
硬盘的发展史 硬盘基本参数 硬盘内部结构 硬盘外部结构 硬盘寻址方式
硬盘内部结构
硬盘盘片(Platter) 多数为铝合金
硬盘内部结构
硬盘内部结构图
硬盘内部结构
硬盘柱面(Cylinder) 上下一串盘片中，相同半径的磁道所组成的一个圆柱
型的环壁，就称为柱面。
现代硬盘三大生产厂商
希捷(seagate)
现代硬盘三大生产厂商
西部数据（Western Digital）
现代硬盘三大生产厂商 日立
硬盘物理结构和逻辑结构
➢硬盘的发展史 ➢硬盘基本参数 ➢硬盘内部结构 ➢硬盘外部结构 ➢硬盘寻址方式
硬盘基本参数
➢容 目前硬盘的容量有36GB、40GB、 量 45GB、60GB、75GB、80GB、
ATA/IDE接口 SATA接口 SAS接口
硬盘物理结构和逻辑结构
逻辑结构与物理结构的关系
逻辑结构与物理结构的关系
逻辑结构与物理结构的关系
逻辑结构和物理结构都是软件开发的基本概念，在软件工程中都有着重要的作用，它们之间有着相互的关系。
首先，逻辑结构是指应用程序中的逻辑组织形式。
它代表了为实现和完成目标而采用的不同方法及其实现的运行时流程。
逻辑结构的基本元素包括：算法、数据结构、控制结构、模块等。
而物理结构指的是应用程序对计算机硬件所采取的实际的组织形式，也就是把应用程序以某种形式分割成不同的文件存放在计算机硬件上，如存放在磁盘或磁带等存储设备中。
这些文件包括源程序文件、头文件、程序文件、库文件、可执行文件等。
因此，可以说，物理结构是逻辑结构的一种实现形式，它实现了逻辑结构，给出了逻辑结构的具体实现方式。
反之亦然，逻辑结构正是物理结构的抽象表示，它把物理结构的复杂细节抽象化，变为一种更容易理解的形式。
因此，可以说，物理结构和逻辑结构之间是相互依赖且相互影响的关系，二者是软件工程中不可分割的部分。
在软件工程中，需要在物理结构与逻辑结构之间建立联系，以更好地实现软件的功能。
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逻辑结构与物理结构的区别和联系
逻辑结构与物理结构的区别和联系逻辑结构与物理结构是数据结构中的两个基本概念，它们描述了数据元素之间的不同组织和存储方式。
一、逻辑结构逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系和操作方式。
在逻辑结构中，数据元素被视为不可分割的整体，它们之间的关系是通过元素之间的语义关系来描述的。
逻辑结构通常分为以下几种类型：1.线性结构：数据元素按照一对一的关系进行排列，每个元素有且只有一个前驱和一个后继。
线性结构通常用数组或链表来实现。
2.树形结构：数据元素之间存在一对多的关系，每个元素可以有多于一个的子元素。
树形结构通常用于表示层次关系，如文件系统、XML文档等。
3.图形结构：数据元素之间存在多对多的关系，每个元素可以与多个元素相关联。
图形结构通常用于表示网络、社交关系等。
在逻辑结构中，操作通常是对整个元素进行的，如读取、修改、删除等。
逻辑结构的主要目的是为了方便程序员理解和操作数据元素之间的关系。
二、物理结构物理结构是指数据元素在计算机内存中的存储方式。
在物理结构中，数据元素被视为可独立存储的数据项，它们之间的关系是通过指针或链接来描述的。
物理结构通常分为以下几种类型：1.顺序存储结构：数据元素按照逻辑顺序依次存储在一片连续的物理空间中，每个元素占用固定大小的空间。
顺序存储结构通常用数组来实现。
2.链式存储结构：数据元素之间通过指针相互链接，每个元素包含数据域和指针域。
链式存储结构可以实现动态存储和修改，但需要额外的空间来存储指针。
3.索引存储结构：数据元素按照一定的顺序存储在一片连续的物理空间中，同时建立一个索引表来指示每个元素的位置。
索引存储结构可以提高查找效率，但需要额外的空间来存储索引表。
4.散列存储结构：数据元素按照一定的散列函数映射到一块连续的物理空间中，每个元素占用固定大小的空间。
散列存储结构可以实现快速查找和插入，但需要解决冲突问题。
在物理结构中，操作通常是对单个元素进行的，如读取、修改、删除等。
物理结构的主要目的是为了提高计算机内存的使用效率和方便程序员进行数据的存储和访问。
浅析数据结构中逻辑结构与物理结构映射的教学
浅析数据结构中逻辑结构与物理结构映射的教学
数据结构中的逻辑结构与物理结构映射是一个重要的概念，它是数据结构的基础。
它涉及
到数据结构的存储和操作，是数据结构的核心概念。
逻辑结构是指数据结构的逻辑关系，它是抽象的，不受物理结构的限制。
它可以用来描述数据之间的关系，如线性表、树、图等。
物理结构是指数据结构的实际存储结构，它是具体的，受物理结构的限制。
它可以用来描
述数据的存储方式，如顺序存储、链式存储等。
逻辑结构与物理结构映射是把逻辑结构映射到物理结构的过程，它是数据结构的核心概念。
它可以帮助我们更好地理解数据结构，并且可以帮助我们更好地实现数据结构的存储和操作。
数据结构中的逻辑结构与物理结构映射的教学应该从以下几个方面入手：
1. 首先，要让学生了解数据结构的逻辑结构和物理结构，并且要让学生能够清楚地理解它们之间的区别。
2. 其次，要让学生了解逻辑结构与物理结构映射的过程，并且要让学生能够清楚地理解它们之间的关系。
3. 最后，要让学生能够熟练地运用逻辑结构与物理结构映射的技术，实现数据结构的存储
和操作。
总之，数据结构中的逻辑结构与物理结构映射是一个重要的概念，它是数据结构的基础，是数据结构的核心概念。
教学中应该重点讲解逻辑结构与物理结构映射的过程，让学生能够熟练地运用逻辑结构与物理结构映射的技术，实现数据结构的存储和操作。
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1.1、物理结构：由构成数据库的操作系统文件组成，它是从操作系统的角度来分析数据库的组成，在操作系统中可以看得到的文件，也就是说它是数据库在操作系统中的存储位置。
常见的物理结构包括：控制文件、数据文件、重作日志文件、归档日志文件、初始化参数文件、还有其它文件（密码文件、报警日志文件和后台及用户跟踪文件）。
1.2、逻辑结构：描述数据库从逻辑上如何存储数据库中的数据。
它是从数据库的角度来分析数据的逻辑存储。
常见的逻辑结构包括：表空间、数据段、扩展区间、块构成。
需要明白的是：*1、数据库逻辑上是由一个或多个表空间组成的，常见的表空间包括：系统表空间、系统辅助表空间、UNDO表空间、临时表空间、用户表空间*2、表空间与数据文件是物理上的一对多的关系，既一个表空间对应一个或多个数据文件，但是一个数据文件只能属于一个表空间*3、表空间将数据库的物理结构与逻辑结构相连接2、物理结构2.1、控制文件（Control files）：主要记录数据库的物理结构及其他的一些控制信息，如数据库的名称、数据文件、日志文件的名称及位置。
通常oracle会保留多个控制文件副本，并分别放在不同的物理位置，一旦其中的某个控制文件损坏，则可以通可其它的副本进行启动。
参数文件init.ora记录了控制文件的位置控制文件包括如下主要信息•数据库的名字，检查点信息，数据库创建的时间戳•所有的数据文件，联机日志文件，归档日志文件信息•备份信息等有了这些信息，Oracle就知道那些文件是数据文件，现在的重做日志文件是哪些，这些都是系统启动和运行的基本条件，所以他是Oracle运行的根本。
如果没有控制文件系统是不可能启动的。
控制文件是非常重要的，一般采用多个镜相复制来保护控制文件，或采用RAID 来保护控制文件。
控制文件的丢失，将使数据库的恢复变的很复杂。
控制文件信息可以从v$controlfile中查询获得SQL> select * from v$controlfile;STATUS NAME---------------------------------------------------------------------------------------C:\ORACLE\ORADATA\ORCL\CONTROL01.CTLC:\ORACLE\ORADATA\ORCL\CONTROL02.CTLC:\ORACLE\ORADATA\ORCL\CONTROL03.CTL2.2、数据文件（Data files）,注意可以与后面讲到的表空间进行对比，数据文件的详细信息记载在控制文件中。
注意：SYSTEM表空间是不允许脱机的。
在进行数据库恢复时，很多时候需要先将故障数据文件脱机。
可以通过如下方式查看数据文件：SQL> select name,status,enabled from v$datafile;NAME STATUS ENABLED-------------------------------------------------------------------------------- ------- ----------C:\ORACLE\PRODUCT\10.1.0\ORADATA\ORCL\SYSTEM01.DBF ONLINE READ WRITEC:\ORACLE\PRODUCT\10.1.0\ORADATA\ORCL\UNDOTBS01.DBF ONLINE READ WRITEC:\ORACLE\PRODUCT\10.1.0\ORADATA\ORCL\SYSAUX01.DBF ONLINE READ WRITEC:\ORACLE\PRODUCT\10.1.0\ORADATA\ORCL\USERS01.DBF ONLINE READ WRITEC:\ORACLE\PRODUCT\10.1.0\ORADATA\ORCL\EXAMPLE01.DBF ONLINE READ WRITEC:\ORACLE\ORADATA\ORCL\TEMP01.DBF ONLINE READ WRITE2.3、重做日志文件（Redo files）用户对数据库进行的任何操作都会记录在重做日志文件。
在了解重做日志之前必须了解重做日志的两个概念，重做日志组和重做日志组成员(Member)，一个数据库中至少要有两个日志组文件，一组写完后再写另一组，即轮流写。
每个日志组中至少有一个日志成员，一个日志组中的多个日志成员是镜相关系，有利于日志文件的保护，因为日志文件的损坏，特别是当前联机日志的损坏，对数据库的影响是巨大的。
联机日志组的交换过程叫做切换，需要特别注意的是，日志切换在一个优化效果不好的数据库中会引起临时的“挂起”。
挂起大致有两种情况：•在归档情况下，需要归档的日志来不及归档，而联机日志又需要被重新利用•检查点事件还没有完成（日志切换引起检查点），而联机日志需要被重新利用解决这种问题的常用手段是：i.增加日志组ii.增大日志文件成员大小通过v$log可以查看日志组，v$logfile可以查看具体的成员文件。
SQL> select group#,thread#,bytes,archived,members,archived,status from v$log;GROUP# THREAD# BYTES ARC MEMBERS ARC STATUS---------- ---------- ---------- --- ---------- --- ----------------1 1 10485760 NO 1 NO CURRENT2 1 10485760 NO 1 NO INACTIVE3 1 10485760 NO 1 NO INACTIVE2.4、归档日志文件（Archived files）Oracle可以运行在两种模式之中，归档模式和不归档模式。
如果不用归档模式，当然，你就不会有归档日志，但是，你的系统将不会是一个实用系统，Oracle不能保证数据能够被正确恢复，因为你可能会丢失数据。
但是在归档模式中，为了保存用户的所有修改，在重做日志文件切换后和被覆盖之间系统将他们另外保存成一组连续的文件系列，该文件系列就是归档日志文件。
有人或许会说，归档日志文件占领我大量的硬盘空间，其实，具体想一想，你是愿意浪费一点磁盘空间来保护你的数据，还是愿意丢失你的数据呢？显而义见，我们需要保证我们的数据的安全性。
其实，归档并不是一直占领你的磁盘空间，你可以把她备份到磁带上，或则删除上一次完整备份前的所有日志文件。
2.5、初始化参数文件（Parameter file）initSID.ora或init.ora文件，因为版本的不一样，其位置也可能会不一样。
在8i或10g 中，通常位于$ORACLE_HOME/admin/<SID>/Pfile下初始化文件记载了许多数据库的启动参数，如内存，控制文件，进程数等，在数据库启动的时候加载（Nomount时加载），初始化文件记录了很多重要参数，对数据库的性能影响很大，如果不是很了解，不要轻易乱改写，否则会引起数据库性能下降。
2.6、其他文件i . 密码文件。
用于Oracle 的具有sysdba权限用户的认证。
文件一般位于$ORACLE_HOME/database/PWD<sid>.ora。
ii. 日志文件•报警日志文件（alert.log或alrt<SID>.ora）记录数据库启动，关闭和一些重要的出错信息。
数据库管理员应该经常检查这个文件，并对出现的问题作出即使的反应。
你可以通过以下SQL 找到他的路径select value from v$PARAMETER where name ='background_dump_dest';VALUE--------------------------------------------------------------------------------C:\oracle\admin\orcl\bdump•后台或用户跟踪文件系统进程或用户进程出错前写入的信息，一般不可能读懂，可以通过ORACLE的TKPROF工具转化为可以读懂的格式。
对于系统进程产生的跟踪文件与报警日志文件的路径一样，用户跟踪文件的路径，你可以通过以下SQL找到他的路径select value from v$PARAMETER where name ='user_dump_dest';SQL> select value from v$PARAMETER where name ='user_dump_dest';VALUE--------------------------------------------------------------------------------C:\oracle\admin\orcl\udump3、逻辑结构3.1、表空间(tablespace)表空间是数据库中的基本逻辑结构，一系列数据文件的集合。
一个表空间可以包含多个数据文件，但是一个数据文件只能属于一个表空间。
3.2、段(Segment)段是对象在数据库中占用的空间，虽然段和数据库对象是一一对应的，但段是从数据库存储的角度来看的。
一个段只能属于一个表空间，当然一个表空间可以有多个段。
表空间和数据文件是物理存储上的一对多的关系，表空间和段是逻辑存储上的一对多的关系，段不直接和数据文件发生关系。
一个段可以属于多个数据文件，关于段可以指定扩展到哪个数据文件上面。
段基本可以分为以下四种•数据段(Data Segment)•索引段(Index Segment)•回滚段(Rollback Segment)•临时段(Temporary Segment)3.3、区间(Extent)在一个段中可以存在多个区间，区间是为数据一次性预留的一个较大的存储空间，直到那个区间被用满，数据库会继续申请一个新的预留存储空间，即新的区间，一直到段的最大区间数(Max Extent)或没有可用的磁盘空间可以申请。
在ORACLE8i以上版本，理论上一个段可以无穷个区间，但是多个区间对ORACLE却是有性能影响的，ORACLE建议把数据分布在尽量少的区间上，以减少ORACLE的管理与磁头的移动，但是在某些特殊情况下，需要把一个段分布在多个数据文件或多个设备上，适当的加多区间数也是有很大好处的。
3.4、Oracle数据块(Block)ORACLE最基本的存储单位，他是OS数据块的整数倍。
ORACLE的操作都是以块为基本单位，一个区间可以包含多个块（如果区间大小不是块大小的整数倍，ORACLE实际也扩展到块的整数倍）。