任务1-1 了解数据库
数据库技术是计算机领域最重要的技术之一。银行、政府部门、企事业单位、科研机构等都存在大量的数据，使用数据库技术可以对数据进行有效管理，包括组织和存储数据，在数据库系统中减少冗余数据，实现数据共享，保障数据安全，以及高效地检索和处理数据。
任何一种技术都不是凭空产生的，都会经历长期的发展过程。了解数据库技术的发展历史，可以理解现在的数据库技术是基于什么样的需求诞生的。
数据库技术是基于数据管理任务的需求诞生的。在此需求的驱动下，在计算机硬件和软件发展的基础上，数据库技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段。
1．人工管理阶段
在20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算。当时计算机的外存储器只有纸带、卡片、磁带等，没有磁盘等可直接存取的存储设备。当时的计算机没有操作系统，也没有专门管理数据的软件。数据的处理方式主要是批处理。
人工管理阶段的特点如下。
（1）数据不保存
当时的计算机主要用于科学计算，一般不需要对数据进行长期保存。
（2）由程序管理数据
数据需要由程序自己设计、说明和管理，没有相应的软件系统负责数据的管理工作。程序中不仅要规定数据的逻辑结构，还要设计物理结构，包括存储结构、存取方法、输入方式等。
（3）数据不共享
数据是面向程序的，一组数据只对应一个程序。当多个程序涉及某些相同的数据时，必须各自定义，无法共享，因此程序与程序之间有大量的冗余数据。
（4）数据不具有独立性
数据的逻辑结构或者物理结构发生变化后，必须对程序做相应的修改。数据完全依赖于程序，缺乏独立性。
2．文件系统阶段
20世纪50年代后期到20世纪60年代中期，计算机在硬件方面有所发展，有了磁盘、磁鼓等可直接存取的存储设备；在软件方面，操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统。此外，数据的处理方式不仅有了批处理，还有了联机实时处理。
说明
磁鼓是利用铝鼓筒表面涂覆的磁性材料来存储数据的。鼓筒旋转速度很快，因此存取速度快。
（1）文件系统阶段的特点
文件系统阶段的特点如下。
① 数据可以长期保存。
使用计算机进行大量的数据处理时，数据可以长期保存在外存储器中，以便反复进行查询、修改、插入和删除等操作。
② 由文件系统管理数据。
由专门的软件（即文件系统）进行数据管理，文件系统把数据组织成相互独立的数据文件，利用“按文件名访问，按记录进行存取”的管理技术，提供对文件进行打开与关闭、对记录进行读取和写入等管理方式。
（2）文件系统的缺点
使用文件系统管理数据的缺点如下。
① 数据共享性差，冗余度大。
在文件系统中，一个（或一组）文件基本上对应一个程序，即文件仍然是面向程序的。当不同的程序具有部分相同的数据时，也必须建立各自的数据文件，而不能共享相同的数据，因此数据冗余度大，浪费存储空间。同时，相同的数据重复存储、各自管理，容易造成数据不一致，给数据修改和维护带来困难。
② 数据独立性差。
文件系统中的文件是为某一特定的程序服务的，文件的逻辑结构是针对具体的程序来设计和优化的，因此想要基于文件中的数据再开发一些新的程序会很困难。
3．数据库系统阶段
20世纪60年代后期以来，计算机管理的对象规模越来越大，应用范围越来越广泛，数据量急剧增加，同时多种应用与多种语言共享数据的要求越来越强烈。
在这种背景下，以文件系统作为数据管理手段已经不能满足需求。为了满足多用户、多程序共享数据的要求，统一管理数据的专用软件系统—数据库管理系统诞生了。
数据库系统阶段具有以下4个特点。
（1）数据结构化
数据库系统实现了整体数据的结构化，在文件系统中，文件中的记录内部具有结构，但是记录的结构和记录之间的联系被固化在程序中。数据“整体”结构化是指数据库中的数据不再针对某一个程序，而是面向整个组织或企业。
（2）数据的共享性高、冗余度低且易扩充
此阶段的数据面向整个系统且是有结构的，因此不仅可以被多个程序共享，还易于扩充新的程序，这使数据库系统弹性大、易于扩充。
（3）数据独立性高
独立性包括物理独立性（指用户的程序与数据库中数据的物理存储是相互独立的）和逻辑独立性（指用户的程序与数据库的逻辑结构是相互独立的）。数据与数据的结构是存储在数据库中的（在外存中），由数据库管理系统管理，因此数据独立性高。
（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制
其中，具体管理和控制如下。
● 数据的安全性（Security）保护。
● 数据的完整性（lntegrity）检查。
● 并发（Concurrency）控制。
● 数据库恢复（Recovery）。
数据库（Database,DB）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，其本身可被看作电子化的文件柜，用户可以对文件中的数据进行增加、删除、修改、查找等操作。需要注意的是，这里所说的数据（Data）不仅包括数字，还包括文字、图像、声音等。也就是说，在计算机中用来描述事物的信息都可被称为数据。