数据库技术的应用领域有哪些

数据库的基本概念和应用领域

简单地说，可以把数据库定义为数据的集合，或者说数据库就是为了实现一定的目的而按某种规则组织起来的数据的集合。数据库管理系统就是管理数据库的系统，即对数据库执行一定的管理 *** 作。目前使用的数据库一般都是关系数据库管理系统（RDBMS）。它可以从下面3个方面来定义。

● 关系（R）：它表示一种特殊种类的数据库管理系统，即通过寻找相互之间的共同元素使存放在一个表中的信息关联到存放在另一个表中的信息。

● 管理系统（MS）：是允许通过插入、检索、修改或删除记录来使用数据的软件。

● 数据库：数据库管理系统由一个互相关联的数据集合和一组用以访问这些数据的程序组成，这个数据集合通常被称为数据库（DataBase）。

数据库是存储信息的仓库，以一种简单、规则的方式进行组织。它具有以下4个特点：

● 数据库中的数据集组织为表。

● 每个表由行和列组成。

● 表中每行为一个记录。

● 记录可包含几段信息，表中每一列对应这些信息中的一段。

数据库的应用领域非常广泛，不管是家庭、公司或大型企业，还是政府部门，都需要使用数据库来存储数据信息。传统数据库中的很大一部分用于商务领域，如证券行业、银行、销售部门、医院、公司或企业单位，以及国家政府部门、国防军工领域、科技发展领域等。

随着信息时代的发展，数据库也相应产生了一些新的应用领域。主要表现在下面6个方面。

1．多媒体数据库

这类数据库主要存储与多媒体相关的数据，如声音、图像和视频等数据。多媒体数据最大的特点是数据连续，而且数据量比较大，存储需要的空间较大。

2．移动数据库

该类数据库是在移动计算机系统上发展起来的，如笔记本电脑、掌上计算机等。该数据库最大的特点是通过无线数字通信网络传输的。移动数据库可以随时随地地获取和访问数据，为一些商务应用和一些紧急情况带来了很大的便利。

3．空间数据库

这类数据库目前发展比较迅速。它主要包括地理信息数据库（又称为地理信息系统，即GIS）和计算机辅助设计（CAD）数据库。其中地理信息数据库一般存储与地图相关的信息数据；计算机辅助设计数据库一般存储设计信息的空间数据库，如机械、集成电路以及电子设备设计图等。

4．信息检索系统

信息检索就是根据用户输入的信息，从数据库中查找相关的文档或信息，并把查找的信息反馈给用户。信息检索领域和数据库是同步发展的，它是一种典型的联机文档管理系统或者联机图书目录。

5．分布式信息检索

这类数据库是随着Internet的发展而产生的数据库。它一般用于因特网及远距离计算机网络系统中。特别是随着电子商务的发展，这类数据库发展更加迅猛。许多网络用户（如个人、公司或企业等）在自己的计算机中存储信息，同时希望通过网络使用发送电子邮件、文件传输、远程登录方式和别人共享这些信息。分布式信息检索满足了这一要求。

6．专家决策系统

专家决策系统也是数据库应用的一部分。由于越来越多的数据可以联机获取，特别是企业通过这些数据可以对企业的发展作出更好的决策，以使企业更好地运行。由于人工智能的发展，使得专家决策系统的应用更加广泛。

在关系模型中，实体以及实体间的联系都是用关系表示的。例如，系实体，学生实体，系与学生之间的一对多的联系都可以分别用一个关系来表示。在一个给定的应用领域中，所有实体和实体之间联系的关系模式集合构成一个关系数据库的描述，称作关系数据库的内涵。关系数据库也有型和值之分，关系数据库的型也称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述，包括若干域的定义以及在这些域上定义的若干关系模式。关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常称为关系数据库称关系数据库的外涵。客户／服务器数据库主要适用于大型的、多用户的数据库管理系统，应用程序包括两部分：一部分驻留在客户机上，用于向用户显示信息及实现与用户的交互；另一部分驻留在服务器中，主要用来实现对数据库的 *** 作和对数据的计算处理

数据库系统DBS（Data Base System，简称DBS）通常由软件、数据库和数据管理员组成。其软件主要包括 *** 作系统、各种宿主语言、实用程序以及数据库管理系统。数据库由数据库管理系统统一管理，数据的插入、修改和检索均要通过数据库管理系统进行。数据管理员负责创建、监控和维护整个数据库，使数据能被任何有权使用的人有效使用。数据库管理员一般是由业务水平较高、资历较深的人员担任。

数据库系统

数据库系统的个体含义是指一个具体的数据库管理系统软件和用它建立起来的数据库；它的学科含义是指研究、开发、建立、维护和应用数据库系统所涉及的理论、方法、技术所构成的学科。在这一含义下，数据库系统是软件研究领域的一个重要分支，常称为数据库领域。

数据库系统是为适应数据处理的需要而发展起来的一种较为理想的数据处理的核心机构。计算机的高速处理能力和大容量存储器提供了实现数据管理自动化的条件。

数据库研究跨越于计算机应用、系统软件和理论三个领域，其中应用促进新系统的研制开发，新系统带来新的理论研究，而理论研究又对前两个领域起着指导作用。数据库系统的出现是计算机应用的一个里程牌，它使得计算机应用从以科学计算为主转向以数据处理为主，并从而使计算机得以在各行各业乃至家庭普遍使用。在它之前的文件系统虽然也能处理持久数据，但是文件系统不提供对任意部分数据的快速访问，而这对数据量不断增大的应用来说是至关重要的。为了实现对任意部分数据的快速访问，就要研究许多优化技术。这些优化技术往往很复杂，是普通用户难以实现的，所以就由系统软件（数据库管理系统）来完成，而提供给用户的是简单易用的数据库语言。由于对数据库的 *** 作都由数据库管理系统完成，所以数据库就可以独立于具体的应用程序而存在，从而数据库又可以为多个用户所共享。因此，数据的独立性和共享性是数据库系统的重要特征。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。数据库系统的出现使得普通用户能够方便地将日常数据存入计算机并在需要的时候快速访问它们，从而使计算机走出科研机构进入各行各业、进入家庭。

数据库系统有大小之分，大型数据库系统有SQL Server、Oracle、DB2等，中小型数据库系统有Foxpro、Access。

发展的三个阶段:

1、 层次型和网状型：

代表产品是1969年IBM公司研制的层次模型数据库管理系统IMS。

2、 关系型数据型库：

目前大部分数据库采用的是关系型数据库。1970年IBM公司的研究员E．F．Codd提出了关系模型。其代表产品为sysem R和Inges。

3、 第三代数据库将为更加丰富的数据模型和更强大的数据管理功能为特征，以提供传统数据库系统难以支持的新应用。它必须支持面向对象，具有开放性，能够在多个平台上使用。

管理技术的3个阶段

1 人工管理

2 文件管理

3 数据库系统

关系型数据库的主要特征1）数据集中控制，在文件管理方法中，文件是分散的，每个用户或每种处理都有各自的文件，这些文件之间一般是没有联系的，因此，不能按照统一的方法来控制、维护和管理。而数据库则很好地克服了这一缺点，可以集中控制、维护和管理有关数据。2）数据独立，数据库中的数据独立于应用程序，包括数据的物理独立性和逻辑独立性，给数据库的使用、调整、优化和进一步扩充提供了方便，提高了数据库应用系统的稳定性。3）数据共享，数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户只与库中的一部分数据发生联系；用户数据可以重叠，用户可以同时存取数据而互不影响，大大提高了数据库的使用效率。4）减少数据冗余，数据库中的数据不是面向应用，而是面向系统。数据统一定义、组织和存储，集中管理，避免了不必要的数据冗余，也提高了数据的一致性。5）数据结构化，整个数据库按一定的结构形式构成，数据在记录内部和记录类型之间相互关联，用户可通过不同的路径存取数据。6）统一的数据保护功能，在多用户共享数据资源的情况下，对用户使用数据有严格的检查，对数据库规定密码或存取权限，拒绝非法用户进入数据库，以确保数据的安全性、一致性和并发控制。

◆关系模型概述

◆关系数据结构

◆关系的完整性

◆关系代数

◆关系演算

关系数据库系统:是支持关系模型的数据库系统

◣关系模型的组成

1关系数据结构

单一的数据结构----关系

现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来表示

数据的逻辑结构----二维表

从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。

2关系 *** 作集合

1)常用的关系 *** 作

◇查询:选择、投影、连接、除、并、交、差

◇数据更新:插入、删除、修改

查询的表达能力是其中最主要的部分

2)关系 *** 作的特点

集合 *** 作方式，即 *** 作的对象和结果都是集合。

(非关系数据模型的数据 *** 作方式：一次一记录文件系统的数据 *** 作方式)

3)关系数据语言的种类

◇关系代数语言

用对关系的运算来表达查询要求

典型代表：ISBL

◇关系演算语言：用谓词来表达查询要求元组关系演算语言

谓词变元的基本对象是元组变量

典型代表：APLHA, QUEL

◇域关系演算语言

谓词变元的基本对象是域变量

典型代表：QBE

◇具有关系代数和关系演算双重特点的语言

典型代表：SQL

4)关系数据语言的特点

◇关系语言是一种高度非过程化的语言

a存取路径的选择由DBMS的优化机制来完成

b用户不必用循环结构就可以完成数据 *** 作

◇能够嵌入高级语言中使用

◇关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价

3关系完整性约束

1)实体完整性

通常由关系系统自动支持

2)参照完整性

早期系统不支持，目前大型系统能自动支持

3)用户定义的完整性

反映应用领域需要遵循的约束条件，体现了具体领域中的语义约束

用户定义后由系统支持

◣关系数据结构

关系模型建立在集合代数的基础上

关系数据结构的基本概念

1关系

1)域（Domain）

域是一组具有相同数据类型的值的集合。

例:整数,实数,介于某个取值范围的整数,长度指定长度的字符串集合,{‘男’，‘女’},介于某个取值范围的日期等

2)笛卡尔积（Cartesian Product）

给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：

D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝

所有域的所有取值的一个组合

不能重复

◇元组（Tuple）

笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。

◇分量（Component）

笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di叫作一个分量。

◇基数（Cardinal number）

若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为Mi（i＝1，2，…，n）

在上例中，基数：2×2×3＝12，即D1×D2×D3共有2×2×3＝12个元组

◇笛卡尔积的表示方法

笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域。

3)关系（Relation）

◇关系

D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的关系，表示为 : R（D1，D2，…，Dn）

(R：关系名;n：关系的目或度（Degree）)

注意：

关系是笛卡尔积的有限子集。无限关系在数据库系统中是无意义的。

由于笛卡尔积不满足交换律，即

(d1，d2，…，dn )≠(d2，d1，…，dn )

但关系满足交换律，即

(d1，d2 ，…，di ，dj ，…，dn）=（d1，d2 ，…，dj，di ，…，dn） （i，j = 1，2，…，n）

解决方法：为关系的每个列附加一个属性名以取消关系元组的有序性

◇元组

关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。

◇单元关系与二元关系

当n=1时，称该关系为单元关系（Unary relation）。

当n=2时，称该关系为二元关系（Binary relation）。

◇关系的表示

关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。

◇属性

关系中不同列可以对应相同的域，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）。

n目关系必有n个属性

◇码

候选码（Candidate key）

若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码。

在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。称为全码（All-key）。

在最极端的情况下，关系模式的所有属性组是这个关系模式的候选码，称为全码（All-key）。

主码

若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key），

主码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。

不包含在任何候选码中的属性称为非码属性（Non-key attribute）。

◇三类关系

基本关系（基本表或基表）：实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示

查询表：查询结果对应的表

视图表：由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对应实际存储的数据

2关系数据库

1）关系数据库

在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的关系的集合构成一个关系数据库。

2）关系数据库的型与值

关系数据库的型称为关系数据库模式，是对关系数据库的描述，若干域的定义，在这些域上定义的若干关系模式。

关系数据库的值是这些关系模式在某一时刻对应的关系的集合，通常简称为关系数据库。

关系数据库是支持关系模型的数据库系统。关系模型由关系数据结构、关系 *** 作集合和完整性约束三部分组成。关系 *** 作分为关系代数、关系演算、具有关系代数和关系演算双重特点的语言（SQL语言）。完整性约束提供了丰富的完整性：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。

请参考

摘 要:本文基于笔者多年从事计算机应用的相关工作经验,以基于Oracle的数据库设计与查询检索为研究对象,结合图书馆数据库设计案例探讨了基于Oracle的数据库设计和查询检索方法,并在最后结合笔者工作实践给出了4点结论,全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华,相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词:数据库设计 Oracle 案例

中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0009-02

1 Oracle数据库与SQL概述

Oracle数据库是Oracle公司所研制和开发的一个关系数据库系统。经过几十年的发展,其功能和性能不断完善,己成为功能最齐全最受欢迎的数据库系统。Oracle系统由Oracle的核心,SQLPLUS接口、主语言接口以及各种系统实用程序组成。Oracle是目前应用最广泛的数据库系统。一个完整的数据库系统包括系统硬件、 *** 作系统、网络层、DBMS(数据库管理系统)、应用程序与数据,各部分之间是互相依赖的,对每个部分都必须进行合理的配置、设计和优化才能实现高性能的数据库系统。

SQL语言早在1973年就被提出来了,当时它仅作为关系数据库的交互式存取的查询语言。这种语言也较多的采用了数学符号,后经修改在1974年发展成SEQUEL。SEQUEL语言在结构上更类似于英语,这样更便于人们的掌握与使用。SQL语言从它一问世就受到人们广泛重视与欢迎。近年来,SQL语言己成为标准的数据库语言,现已有一百多个数据库管理产品支持SQL语言。SQL语言有如下特点。

(1)非结构程度高。用户在使用计算机完成系统工作时,是使用系统所提供的语言来表达或描述自己处理要求的。例如常用的FORTRAN、COBOL等都是系统所提供的用户语言。用户使用这些语言来编写程序,然后通过程序的执行来完成自己所要做的工作。如果系统提供的用户语言功能强,用户使用起来就方便得多,描述处理要求也容易。而非过程化语言的特点就是用户只需在程序中指出要干什么,至于如何干,用户不用在程序中指出。这由系统决定与完成。SQL是一种非过程化程度相当高的语言,用户只需在程序中指出要做什么就可以了。

(2)用户性能好。衡量一个语言好坏的一个标准是用户性能的好坏。所谓用户性能好是值一种语言在被一个新用户学习掌握时,用户不必花费太多的时间就能学会,并且很快就能熟练的掌握和使用。经过实验,SQL语言是一种用户性能非常好的语言,它非常便于用户学习与掌握。

(3)语言功能强。SQL语言是一种关系数据库语言。关系数据库分为两大类,一类是关系代数语言,另一种是关系演算语言。这两类语言在结构上具有不同的特点,各自具有自己的长处。而SQL语言具有两类语言的特点。因而SQL语言是一种功能很强的语言。

(4)提供有视图数据结构。SQL语言可以对两种基本数据结构进行 *** 作。一种称之为表,另一种是视图。通常将表定义为基本关系,视图定义为虚关系。虚关系在数据中不实际存放。在SQL语言中,用户可以对基本关系进行 *** 作,也可以对视图进行 *** 作,也可以对视图进行 *** 作。当对视图进行 *** 作时,由系统转换成基本关系的 *** 作。

(5)两种使用方式。SQL语言可以通过两种方式使用,一种是命令方式,另一种是程序方式。采用命令方式使用SQL时,用户通过交互式的方式,每输入一条命令,系统就会执行该命令,并且显示执行的结果。SQL语言还可以镶入在象COBOL、FORTRAN、C等高级语言中,组成一个完整的程序。用户根据自己不同的需要,灵活的选择相应的使用方式,以满足不同的要求。

在信息产业领域随着技术的不断进步,特别是计算机和通信网络技术的发展,大大开拓了数据库应用的领域并巨大推动了数据库管理技术的发展。

2 数据库设计案例分析

下面以图书馆数据库设计为例使用Oracle *** 作系统进行功能分析。

关系数据库的特点之一就是用表的方式组织数据。通常这种表称之为关系。表是语言存放数据,查找数据以及更新数据的基本数据。这种表与我们日常生活中所见的表非常相似,但不完全相同。在语言中,表有其严格的定义,它是一种二维表格。对于这种表有如下几点规定。

(1)每个表都有一个名字,通常称为表名或关系名。

(2)表中的一行称之为一个元组,它相当于一个记录。

(3)一个表可以由若干列组成,表的每一列必须命名唯一,即表中每一列都有一个名字,同一表中不允许有相同的名字。

(4)同一列的数据必须具有相同的数据类型。

(5)表中的列值必须似不可分割的基本数据项。

建表:依次建立图书、读者、借阅3个表。

建立图书表,该表记录了图书的总编号、书名、作者、出版单位、单价的信息,在表结构中输入信息,得到如下的表结构如表1。

建立读者表,该表记录了读者的借书证号、单位、姓名、职称、地址的信息,表结构如表2。

建立借阅表,该表记录了借书证号、总编号、借书日期的信息,表结构如表3。

3 单表查询

使用查询功能SQL语言中最主要,最核心的部分是它的查询功能。所谓查询就是从数据库中提取满足用户指定条件的数据。查询是由SELECT命令实现的。在SQL中,许多其他 *** 作也涉及到SELECT命令。例如插入一组数据时,可以将SELECT命令查询到的数据增加到一个表中,视图定义也使用SELECT命令将满足一组条件的数据构成一个视图等等。查询虽然只使用SELECT命令,但由于它能反映不同的查询要求,因此它是SQL语言中最复杂的命令。在查询过程中仅涉及到一个表的查询称为基本查询或一元查询。

(1)查询所有书籍的书名、作者、出版单位、单价。

SQL语言为:select书名,作者,出版单位,单价。

from图书。

(2)查询出版单位是清华大学出版社的图书的分类号、书名、作者、单价。

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