一、数据库基础
数据库是按照一定方式组织、存贮、检索和维护的数据集合。它具有如下特点：
（1）数据的独立性（Data Independence）。设计数据库时，首先要求保证数据的独立性，即数据的存贮结构和存取方法独立于它的应用程序。数据的逻辑结构或存贮结构发生变化后，不影响用户的应用程序。
（2）减少数据的冗余度。即减少重复存贮的数据，提高共享程度，压缩存贮空间。
图8.2 信息系统硬件配置
（3）对用户友好的界面。用户可以使用高级语言或非过程化的查询语言操作数据库，具有良好的批处理性能，以及联机系统快速响应的操作环境。
（4）数据库系统的可靠性、安全性和完整性。数据库系统的可靠性是当数据库发生各种故障后，数据库管理系统可以自动封闭故障区域，并且可以快速地恢复到可用状态。数据库发生的故障不致使整个系统瘫痪。安全性是指数据库系统对数据各种方式的保护。通过数据密码、口令、数据存取级别等手段，控制用户数据库访问特权，防止数据的泄露或破坏。完整性是指始终保持数据库数据的正确性，尽量排除用户操作产生的数据错误以及数据的不一致。
（5）具有良好的数据库系统支持工具。数据库的后备、恢复、转贮、重组等操作，是数据库管理的重要方面。提供数据库员有效地管理工具是十分必要的。
（6）数据库在结构上应该是容易修改和扩充的。修改和扩充之后，不应影响原有用户的使用方式。
（7）数据库应能充分描述数据间的逻辑关系。与一般数据文件不同，数据库中各记录之间的关系是清晰的。数据库设计时，既要定义记录的结构，也要定义记录间的从属关系。
对数据库中数据的逻辑关系进行描述的方法，称为数据库的数据模型。按照数据间关系描述的不同方法，数据库常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
①关系模型（Relational Model）将数学的关系代数的概念应用于数据库。关系数据库是二维表的集合，它由行和列构成，其中列是具有同一属性的数据的集合，行是数据插入和删除的单位。属性（Field）是数据更新的最小单位。
关系代数是关系数据库操作的基础，对数据的操作是由影射（Projection）、制约（Restriction）和结合（Join）3种关系代数运算实现的。
影射：由某一表中取出所需列生成新表的运算。
制约：应当并且仅当由表中取出的行满足特定条件时，生成新表的运算。
结合：两个表共同的属性进行顺序比较，满足条件的两个表中的各行相结合，从而生成一个新表。
②网状模型（Network Model）是CODASYL发展的一种数据模型，用于设计网状数据库。DBTG（Data Base Task Group）对它进行了详细地描述。网状模型是以记录类型为结点的网状结构。其特点是：
a.一个子记录可以有两个以上的父记录。
b.两个记录之间，可以有两种以上的联系，记录类型和记录类型之间的从属关系都要分别定义。
CODASYL网状模型由3层模式构成，即模式、子模式和存贮模式。通过对3层模式的定义设计网状数据库。数据库记录的联接是以环状联接方式，或表状联接方式实现的。每种联接方式提供NEXT、PRIOR、OWNER 3种链接指针，从而实现了由头至尾、由尾至头和由下至上的检索方式。
③层次模型是一种层次联系的集合，是以记录类型为结点的有序树（tree）或者森林（forest）。它的主要特点是除根结点之外，任何结点只有一个父亲。一个父记录对应于多个子记录，而一个子记录只对应于一个父记录。