数据库原理：复杂应用中的数据管理与控制

(一) 数据库的概念

数据库(database)是以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合，它能以最佳的方式、最少的数据冗余为多种应用服务，程序与数据具有较高的独立性。数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式，在文件系统中，文件由记录构成，通过种种数据结构描述应用领域的数据及其关系，数据的存取以记录为单位。由于文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适用于单项应用的场合。对于一个组织的管理信息系统而言，要求从整体上解决问题，不仅要考虑某个应用的数据结构，而且要考虑全局数据结构。如设计组织中各部门子系统都要使用的职工记录以及人事部门关心的人事记录、薪酬记录和社会关系记录;财务部门关心的工资记录;业务部门需要的业务记录、学历、科研经历和教学经历等记录。为了实现整个组织数据的结构化，就要求在数据组织结构中不仅能够描述数据本身，而且要能描述数据之间的关系。因而在复杂的应用中，应采用数据库组织数据。

(二) 数据管理技术的发展

数据库技术的发展经历了手工管理、文件管理、数据库系统及数据仓库等阶段。

1. 手工管理阶段

这是计算机运用于数据处理领域的早期，当时还没有操作系统和管理数据的工具，数据的组织和管理完全靠程序员手工完成。

2. 文件管理阶段

在文件管理阶段数据被组织成一个个数据文件，应用程序通过文件管理系统来调数据文件，如图2-4所示。

图2-4 文件管理系统数据管理示意图

文件管理系统中数据文件与应用程序间的依赖性较强，数据冗余度大，数据与应用程序缺乏独立性。(www.xing528.com)

3. 数据库系统阶段

20世纪60年代后期，计算机被越来越多地应用于管理领域，规模越来越大，数据量也急剧增加，而且人们对数据的共享要求越来越强烈，在这种情况下，数据库的概念应运而生。人们将某管理领域的相关数据按一定的数据结构精心组织成数据库，存储在磁盘等外部存储设备上。通过数据库管理系统(DBMS)来建立、维护、使用数据库中的数据，而将数据库管理系统、数据库、应用程序及有关人员合称为数据库系统。用数据库来管理数据，具有以下特点。

(1) 减少数据的冗余。数据库中汇集了用户所需的各种数据，以整体的观点，用数据模型方式来组织和存储的，是统一存放集中管理的数据集合，在数据库的设计时，就已经考虑尽可能减少数据冗余的问题。

(2) 数据的共享性。数据库中的数据是考虑所有用户的数据请求、面向整个系统组织的。数据库中的数据可以为各个用户的应用程序所共享。

(3) 有较高的数据独立性。数据独立性指数据库中的数据与应用程序之间不存在依赖关系，而是相互独立的。数据独立性中又包含物理数据独立性(当数据库的物理结构，包括数据的组织和存储、存取方式、外部存储设备等发生变化时，不会影响到逻辑结构，不必改动应用程序)和逻辑数据独立性(数据库全局逻辑发生变化时，应用程序无需修改)。

(4) 统一的数据控制功能。统一的数据控制功能包括安全性控制、完整性控制和并发性控制。管理就是决策，决策需要信息，信息由企业中众多的内部数据、与企业经营与生产相关的外部数据、历史数据与综合数据加工而成。DBMS提供了对数据库的数据控制功能，保证数据的完整与安全，满足各级用户对数据的共享要求。

4. 数据仓库阶段

进入20世纪90年代，随着计算机网络特别是因特网的普及，计算机在企业管理中得到广泛的应用，使企业的生产效率进一步提高，企业间的竞争也日益激烈，一个企业要想在市场竞争中取得优势，不仅要建立企业完善的管理信息系统来提高效率，而且要先于竞争对手获得重要的决策信息，企业对迅速而准确地获得决策信息的需求比以前大大增强。在这一时期，企业管理信息系统(MIS)逐渐由内部管理为主转变为对整个供应链的管理。企业之间的商务活动也从过去简单的电子数据交换(EDI)转变电子商务合作方式，企业间的相互合作与信息交互不仅可以提高企业的生产效率、降低生产成本，也为企业及时获得大量的外部数据提供方便，这就为决策支持提供基础，另外由于数据库技术的发展和完善，决策支持分析的工具也逐渐丰富起来。企业的需求和技术的成熟导致数据仓库的产生。数据仓库作为决策支持系统的一种有效、可行的系统化解决方案，包括数据仓库技术(DW)、联机分析处理技术(OLAP)和数据挖掘技术(DM)三个方面的内容。

数据库技术的发展为解决决策支持问题提供了可能，而激烈的市场竞争产生了对决策支持的巨大需求，由此人们找到了以数据仓库为基础、以DW、OLAP和DM为手段为一整套可操作、可实施的解决方案。