信息存储与管理基本术语及概念数据库系统
Visual Foxpro 数据库系统工程与工程数据管理工程数据库简介
Reference
1,陈玉雄,蒋孔昭 译,,工程管理原理,计划、
进度与控制,,湖南科学技术出版社,1986。
2,朱文坚、梁丽编著,,机械设计方法学,,
华南理工大学出版社 1997。
3,俞盘祥，沈金发编著,,数据库系统原理,,
清华大学出版社,1988。
4,萨师煊，王珊,,数据库系统概论,,高等教育出版社,2000。
5,伯斯特拉 著 ; 裘春航 译,,工程数据库,,
人民交通出版社,1990。
数据处理的发展伴随着计算机技术的不断发展，数据处理及时地应用了这一先进的技术手段，
使数据处理的效率和深度大大提高，也促使数据处理和数据管理的技术得到了很大的发展，其发展过程大致经历了 人工管理、
文件管理、数据库管理及分布式数据库管理 等四个阶段。
1．人工管理阶段早期的计算机主要用于科学计算,计算处理的数据量很小,基本上不存在数据管理的问题 。 从 50年代初开始,
开始将计算机应用于数据处理 。 当时的计算机没有专门管理数据的软件,也没有像磁盘这样可随机存取的外部存储设备,对数据的管理没有一定的格式,数据依附于处理它的应用程序,使数据和应用程序一一对应,互为依赖 。
由于数据与应用程序的对应、依赖关系，应用程序中的数据无法被其他程序利用，程序与程序之间存在着大量重复数据，称为数据冗余；同时，由于数据是对应某一应用程序的，使得数据的独立性很差，如果数据的类型、结构、存取方式或输入输出方式发生变化，处理它的程序必须相应改变，数据结构性差，而且数据不能长期保存。
在人工管理阶段,应用程序与数据之间的关系如图所示 。
应用程序 1
应用程序 2
应用程序 n
数据组 1
数据组 2
数据组 n
… …
2．文件管理阶段从 50年代后期开始至 60年代末为文件管理阶段,应用程序通过专门管理数据的软件即文件系统管理来使用数据 。 由于计算机存储技术的发展和操作系统的出现,同时计算机硬件也已经具有可直接存取的磁盘,磁带及磁鼓等外部存储设备,软件则出现了高级语言和操作系统,
而操作系统的一项主要功能是文件管理,因此,
数据处理应用程序利用操作系统的文件管理功能,将相关数据按一定的规则构成文件,通过文件系统对文件中的数据进行存取,管理,实现数据的文件管理方式 。
文件管理阶段中，文件系统为程序与数据之间提供了一个公共接口，使应用程序采用统一的存取方法来存取、操作数据，程序与数据之间不再是直接的对应关系，因而程序和数据有了一定的独立性。但文件系统只是简单地存放数据，数据的存取在很大程序上仍依赖于应用程序，不同程序难于共享同一数据文件，数据独立性较差。此外，
由于文件系统没有一个相应的模型约束数据的存储，因而仍有较高的数据冗余，这又极易造成数据的不一致性。
在文件管理阶段,应用程序与数据之间的关系如图所示 。
操作系统应用程序 n
应用程序 2 数据组 2
数据组 n
应用程序 1 数据组 1
3,数据库管理阶段数据库管理阶段是 60年代末在文件管理基础上发展起来的 。 随着计算机系统性价比的持续提高,软件技术的不断发展,人们克服了文件系统的不足,开发了一类新的数据管理软件 —— 数据库管理系统 （ DataBase Management
System,DBMS）,运用数据库技术进行数据管理,将数据管理技术推向了数据库管理阶段 。
数据库技术使数据有了统一的结构，对所有的数据实行统一、集中、独立的管理，以实现数据的共享，保证数据的完整性和安全性，提高了数据管理效率。数据库也是以文件方式存储数据的，但它是数据的一种高级组织形式。
在应用程序和数据库之间，由数据库管理软件 DBMS把所有应用程序中使用的相关数据汇集起来，按统一的数据模型，以记录为单位存储在数据库中，为各个应用程序提供方便、快捷的查询、使用。
数据库系统与文件系统的区别是：
数据库中数据的存储是按同一结构进行的,不同的应用程序都可直接操作使用这些数据,应用程序与数据间保持高度的独立性；数据库系统提供一套有效的管理手段,保持数据的完整性,一致性和安全性,使数据具有充分的共享性；数据库系统还为用户管理,控制数据的操作,提供了功能强大的操作命令,使用户直接使用命令或将命令嵌入应用程序中,简单方便地实现数据库的管理,控制操作在数据库管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图所示。
数据库管理系统数据库应用程序 2
应用程序 1
应用程序 n
┆
5.1 基本概念及背景知识基本概念
数据项：描述属性的最小单位，字段或数据元素
记录：是数据项的有序记录，描述一个事物的一组属性特征
文件：是记录的集合，相对于记录而言
关键字：用来标注一个记录的数据项的值，分为主关键字和次关键字示意图见课本 p82
5.2 文件系统
数据以数据文件的形式存储在计算机里面，用户通过应用程序对文件中的数据进行操作。
文件中的数据可以有多种组织形式，例如：顺序组织、随机组织、链形组织等。
对于不同的应用程序，应该选取不同的文件组织方式，或不同的组织形式，以便提高应用系统的效率
5.2.1 顺序文件在顺序文件中，数据的物理存储顺序与逻辑顺序是一致的。存入顺序存储器的文件只能是顺序文件。
顺序文件分为：
（ 1）无序顺序文件
（ 2）有序顺序文件要查找顺序文件中的记录，一般可以采用 顺序扫描、折半查找、分块查找 等方法。
（ 1）顺序扫描法：扫描整个文件直至找到所需记录，由于效率低，一般用于无序顺序文件。
（ 2）折半查找法：适用于有序顺序文件。
具体做法参照两分法。
（ 3）分块查找法：文件中的记录是按照关键字递增顺序存储的，可以将文件分为若干块，依次扫描每块中最后一个记录的关键字，以此类推，直至找到所需记录。
5.2.2 索引文件索引：用索引法列出关键字 k与相应记录 Rk的地址的对应表。带有索引的文件称为索引文件。索引文件与主体数据文件配合使用。主体文件可以是无序顺序文件。见课本图 5－ 2。索引文件可以组织成索引树的形式，节约内存。见图 5－ 3。
1、索引文件的查找、访问
2、索引文件中记录的插入
3、索引文件中记录的删除
5.2.3 多重链表文件链表文件中记录的物理存储顺序和逻辑顺序可以不一致。在每个记录项上增设一个指针，指向下一个记录的存储地址。通常利用次关键字来实现记录的关系和相互访问。具体方法如下：
1、利用次关键字来查询记录时，在记录上应该有包含指向相应次关键字的下一个记录的地址。
2、分别建立每个次关键字的索引表，和相应的头指针。
5.2.4 倒排文件倒排文件是多关键字的多重链表结构，其次关键字的链表指针信息加在每个次关键字的索引表中，如图 5－ 6。
5.3 数据库系统数据库系统是在文件系统的基础上发展起来的一门新型数据管理技术。
1、实现了数据共享，减少了数据冗余。
2、数据存储的结构化。
3、增强了数据的独立性。
4、加强了数据的保护
5.3.3 数据库系统的体系结构
1、外模式：对用户直接使用到的那部分数据结构的描述。
2、概念模式：对数据库整体逻辑机构的描述。是记录和记录之间的关系。
3、内模式：对实际的物理设备上的数据结构的描述。
关系：
（ 1）概念模式 /外模式映射
（ 2）概念模式 /内模式映射
5.3.4 数据模型数据模型是数据库系统的核心和基础。它指数据库内部数据的组织方式。
数据模型的类别：
1、层次型
2、网络型
3、关系型 (概念设计－ Entity-Relationship model
实体联系模型 E-R模型 )
补充：数据库设计方法和 ER模型数据库设计一般分为四个步骤：
1,需求与约束分析
2,概念设计
3,实现设计
4,物理设计
ER（ Entity-Relationship Model）
在 ER模型中有三个基本成分：实体、联系和属性
1,实体指要处理的实际对象
2,联系指实体间的联系
3,属性是描述实体或联系在某方面的特征或属性。
例如：在机械设计中，轴和轴承的数据库建立。
建立 ER图的步骤
1,选择实体
2,确定实体属性
3,标识实体的关键属性（关键字）
4,选择实体之间的联系。
将 ER图转化成关系型数据库的步骤
1,一个实体用一个关系表示，实体名称作关系名。
关系的属性有实体的属性构成。
2,实体间的联系也用一个关系表示。关系名可选用联系名。
3,将上述所有关系放在一起，构成关系数据库模式。
5.4 Visual Foxpro 6.0
5.4.1 Visual Foxpro 6.0 的启动
5.4.2 Visual Foxpro 6.0 的主界面
5.4.3 Visual Foxpro 6.0 数据库的设计
5.4.4 Visual Foxpro 6.0 数据的查询
5.4.5 Visual Foxpro 6.0 数据库的维护
5.4.6 Visual Foxpro 6.0 与高级语言的接口工程数据库的定义工程数据库，顾名思义它是面向工程应用的，
包含了几何的、物理的、技术的（或工艺的）
以及其他技术实体的特性和它们之间的关系的数据库。早期的工程数据库又称 CAD数据库、
设计数据库、技术数据库、设计自动化数据库。
也就是说，工程数据库是指适用于计算机辅助设计 /制造（ CAD/CAM）、计算机集成制造
（ CIM）、企业资源计划管理（ ERP）、地理信息处理 (GIS)和军事指挥、控制等工程领域所使用的数据库。
对工程数据库系统的要求面向工程应用的数据库管理系统应满足的要求主要是由工程的性质、工程过程决定的。需要存储什么数据以及在其上要有何种作用，支持哪些工程过程等都体现了这一观点。
- 数据库方面的一般要求
- 用户的要求
- 来自数据的要求
- 数据使用方面的要求等数据库方面的一般要求同数据库和数据库管理系统要满足工程应用的一般性要求相同，面向工程应用的数据库管理系统也应该包括以下要求：
- 安全性
● 保密,数据使用的规则和控制
● 保险,防止人为或恶意破坏的保护措施
- - 正确性
● 准确度,数据的正确性
● 完整性,数据之间无矛盾
● 一致性,按确定的规则对数据存储和输出
- - 同时性,可由多个用户或程序同时对数据库进行存取。
- - 易管理性
● 管理的概念,维护 =保持干净利落
● 控制的概念,掌握各种数据及数据间的关系。
用户的要求工程数据库的用户可以大致分为两大类：
- 第一类是最终用户，他们希望存储数据和使用存储在数据库中的数据；
- 第二类是程序员和应用程序员，他们的工作是建立处理数据的程序。
这两类用户都是面向问题和面向解的。他们完全或大部分对计算机本身不感兴趣。除绝对必要的信息外，
不应再使他们分心。这意味着工程应用程序必须具有最大程度的用户友好性。因为用户
● 对系统的内部结构不感兴趣；
● 希望计算机成为使他们自己能迅速地从事工作的快速工具；
● 希望在输入后尽快看到反应，即使这种反应仅仅是表明计算机在工作；
● 不关心计算机或其它设备的利用率；
● 希望对自己的行为而引起的潜在的灾难性后果得到警告；
● 希望（和必须）给于他们保护自己以防不测的能力；
● 当他们逐渐熟悉系统时，希望能精化对系统的使用方法；
● 讨厌手册，不易理解错误信息的含义；
● 希望作很少的准备即能随时使用系统；
● 只关心涉及其功能层次这一级别上的细节。
传统的数据库管理系统对用户的要求很高，对工程应用的支持不多，需要通过工程技术人员的二次开发，才能满足各种应用系统的要求，因此工程技术开发人员希望数据库系统能提供一些工程应用的功能，用户界面应该友好，能进行自动学习和优化
Visual Foxpro 数据库系统工程与工程数据管理工程数据库简介
Reference
1,陈玉雄,蒋孔昭 译,,工程管理原理,计划、
进度与控制,,湖南科学技术出版社,1986。
2,朱文坚、梁丽编著,,机械设计方法学,,
华南理工大学出版社 1997。
3,俞盘祥，沈金发编著,,数据库系统原理,,
清华大学出版社,1988。
4,萨师煊，王珊,,数据库系统概论,,高等教育出版社,2000。
5,伯斯特拉 著 ; 裘春航 译,,工程数据库,,
人民交通出版社,1990。
数据处理的发展伴随着计算机技术的不断发展，数据处理及时地应用了这一先进的技术手段，
使数据处理的效率和深度大大提高，也促使数据处理和数据管理的技术得到了很大的发展，其发展过程大致经历了 人工管理、
文件管理、数据库管理及分布式数据库管理 等四个阶段。
1．人工管理阶段早期的计算机主要用于科学计算,计算处理的数据量很小,基本上不存在数据管理的问题 。 从 50年代初开始,
开始将计算机应用于数据处理 。 当时的计算机没有专门管理数据的软件,也没有像磁盘这样可随机存取的外部存储设备,对数据的管理没有一定的格式,数据依附于处理它的应用程序,使数据和应用程序一一对应,互为依赖 。
由于数据与应用程序的对应、依赖关系，应用程序中的数据无法被其他程序利用，程序与程序之间存在着大量重复数据，称为数据冗余；同时，由于数据是对应某一应用程序的，使得数据的独立性很差，如果数据的类型、结构、存取方式或输入输出方式发生变化，处理它的程序必须相应改变，数据结构性差，而且数据不能长期保存。
在人工管理阶段,应用程序与数据之间的关系如图所示 。
应用程序 1
应用程序 2
应用程序 n
数据组 1
数据组 2
数据组 n
… …
2．文件管理阶段从 50年代后期开始至 60年代末为文件管理阶段,应用程序通过专门管理数据的软件即文件系统管理来使用数据 。 由于计算机存储技术的发展和操作系统的出现,同时计算机硬件也已经具有可直接存取的磁盘,磁带及磁鼓等外部存储设备,软件则出现了高级语言和操作系统,
而操作系统的一项主要功能是文件管理,因此,
数据处理应用程序利用操作系统的文件管理功能,将相关数据按一定的规则构成文件,通过文件系统对文件中的数据进行存取,管理,实现数据的文件管理方式 。
文件管理阶段中，文件系统为程序与数据之间提供了一个公共接口，使应用程序采用统一的存取方法来存取、操作数据，程序与数据之间不再是直接的对应关系，因而程序和数据有了一定的独立性。但文件系统只是简单地存放数据，数据的存取在很大程序上仍依赖于应用程序，不同程序难于共享同一数据文件，数据独立性较差。此外，
由于文件系统没有一个相应的模型约束数据的存储，因而仍有较高的数据冗余，这又极易造成数据的不一致性。
在文件管理阶段,应用程序与数据之间的关系如图所示 。
操作系统应用程序 n
应用程序 2 数据组 2
数据组 n
应用程序 1 数据组 1
3,数据库管理阶段数据库管理阶段是 60年代末在文件管理基础上发展起来的 。 随着计算机系统性价比的持续提高,软件技术的不断发展,人们克服了文件系统的不足,开发了一类新的数据管理软件 —— 数据库管理系统 （ DataBase Management
System,DBMS）,运用数据库技术进行数据管理,将数据管理技术推向了数据库管理阶段 。
数据库技术使数据有了统一的结构，对所有的数据实行统一、集中、独立的管理，以实现数据的共享，保证数据的完整性和安全性，提高了数据管理效率。数据库也是以文件方式存储数据的，但它是数据的一种高级组织形式。
在应用程序和数据库之间，由数据库管理软件 DBMS把所有应用程序中使用的相关数据汇集起来，按统一的数据模型，以记录为单位存储在数据库中，为各个应用程序提供方便、快捷的查询、使用。
数据库系统与文件系统的区别是：
数据库中数据的存储是按同一结构进行的,不同的应用程序都可直接操作使用这些数据,应用程序与数据间保持高度的独立性；数据库系统提供一套有效的管理手段,保持数据的完整性,一致性和安全性,使数据具有充分的共享性；数据库系统还为用户管理,控制数据的操作,提供了功能强大的操作命令,使用户直接使用命令或将命令嵌入应用程序中,简单方便地实现数据库的管理,控制操作在数据库管理阶段，应用程序与数据之间的关系如图所示。
数据库管理系统数据库应用程序 2
应用程序 1
应用程序 n
┆
5.1 基本概念及背景知识基本概念
数据项：描述属性的最小单位，字段或数据元素
记录：是数据项的有序记录，描述一个事物的一组属性特征
文件：是记录的集合，相对于记录而言
关键字：用来标注一个记录的数据项的值，分为主关键字和次关键字示意图见课本 p82
5.2 文件系统
数据以数据文件的形式存储在计算机里面，用户通过应用程序对文件中的数据进行操作。
文件中的数据可以有多种组织形式，例如：顺序组织、随机组织、链形组织等。
对于不同的应用程序，应该选取不同的文件组织方式，或不同的组织形式，以便提高应用系统的效率
5.2.1 顺序文件在顺序文件中，数据的物理存储顺序与逻辑顺序是一致的。存入顺序存储器的文件只能是顺序文件。
顺序文件分为：
（ 1）无序顺序文件
（ 2）有序顺序文件要查找顺序文件中的记录，一般可以采用 顺序扫描、折半查找、分块查找 等方法。
（ 1）顺序扫描法：扫描整个文件直至找到所需记录，由于效率低，一般用于无序顺序文件。
（ 2）折半查找法：适用于有序顺序文件。
具体做法参照两分法。
（ 3）分块查找法：文件中的记录是按照关键字递增顺序存储的，可以将文件分为若干块，依次扫描每块中最后一个记录的关键字，以此类推，直至找到所需记录。
5.2.2 索引文件索引：用索引法列出关键字 k与相应记录 Rk的地址的对应表。带有索引的文件称为索引文件。索引文件与主体数据文件配合使用。主体文件可以是无序顺序文件。见课本图 5－ 2。索引文件可以组织成索引树的形式，节约内存。见图 5－ 3。
1、索引文件的查找、访问
2、索引文件中记录的插入
3、索引文件中记录的删除
5.2.3 多重链表文件链表文件中记录的物理存储顺序和逻辑顺序可以不一致。在每个记录项上增设一个指针，指向下一个记录的存储地址。通常利用次关键字来实现记录的关系和相互访问。具体方法如下：
1、利用次关键字来查询记录时，在记录上应该有包含指向相应次关键字的下一个记录的地址。
2、分别建立每个次关键字的索引表，和相应的头指针。
5.2.4 倒排文件倒排文件是多关键字的多重链表结构，其次关键字的链表指针信息加在每个次关键字的索引表中，如图 5－ 6。
5.3 数据库系统数据库系统是在文件系统的基础上发展起来的一门新型数据管理技术。
1、实现了数据共享，减少了数据冗余。
2、数据存储的结构化。
3、增强了数据的独立性。
4、加强了数据的保护
5.3.3 数据库系统的体系结构
1、外模式：对用户直接使用到的那部分数据结构的描述。
2、概念模式：对数据库整体逻辑机构的描述。是记录和记录之间的关系。
3、内模式：对实际的物理设备上的数据结构的描述。
关系：
（ 1）概念模式 /外模式映射
（ 2）概念模式 /内模式映射
5.3.4 数据模型数据模型是数据库系统的核心和基础。它指数据库内部数据的组织方式。
数据模型的类别：
1、层次型
2、网络型
3、关系型 (概念设计－ Entity-Relationship model
实体联系模型 E-R模型 )
补充：数据库设计方法和 ER模型数据库设计一般分为四个步骤：
1,需求与约束分析
2,概念设计
3,实现设计
4,物理设计
ER（ Entity-Relationship Model）
在 ER模型中有三个基本成分：实体、联系和属性
1,实体指要处理的实际对象
2,联系指实体间的联系
3,属性是描述实体或联系在某方面的特征或属性。
例如：在机械设计中，轴和轴承的数据库建立。
建立 ER图的步骤
1,选择实体
2,确定实体属性
3,标识实体的关键属性（关键字）
4,选择实体之间的联系。
将 ER图转化成关系型数据库的步骤
1,一个实体用一个关系表示，实体名称作关系名。
关系的属性有实体的属性构成。
2,实体间的联系也用一个关系表示。关系名可选用联系名。
3,将上述所有关系放在一起，构成关系数据库模式。
5.4 Visual Foxpro 6.0
5.4.1 Visual Foxpro 6.0 的启动
5.4.2 Visual Foxpro 6.0 的主界面
5.4.3 Visual Foxpro 6.0 数据库的设计
5.4.4 Visual Foxpro 6.0 数据的查询
5.4.5 Visual Foxpro 6.0 数据库的维护
5.4.6 Visual Foxpro 6.0 与高级语言的接口工程数据库的定义工程数据库，顾名思义它是面向工程应用的，
包含了几何的、物理的、技术的（或工艺的）
以及其他技术实体的特性和它们之间的关系的数据库。早期的工程数据库又称 CAD数据库、
设计数据库、技术数据库、设计自动化数据库。
也就是说，工程数据库是指适用于计算机辅助设计 /制造（ CAD/CAM）、计算机集成制造
（ CIM）、企业资源计划管理（ ERP）、地理信息处理 (GIS)和军事指挥、控制等工程领域所使用的数据库。
对工程数据库系统的要求面向工程应用的数据库管理系统应满足的要求主要是由工程的性质、工程过程决定的。需要存储什么数据以及在其上要有何种作用，支持哪些工程过程等都体现了这一观点。
- 数据库方面的一般要求
- 用户的要求
- 来自数据的要求
- 数据使用方面的要求等数据库方面的一般要求同数据库和数据库管理系统要满足工程应用的一般性要求相同，面向工程应用的数据库管理系统也应该包括以下要求：
- 安全性
● 保密,数据使用的规则和控制
● 保险,防止人为或恶意破坏的保护措施
- - 正确性
● 准确度,数据的正确性
● 完整性,数据之间无矛盾
● 一致性,按确定的规则对数据存储和输出
- - 同时性,可由多个用户或程序同时对数据库进行存取。
- - 易管理性
● 管理的概念,维护 =保持干净利落
● 控制的概念,掌握各种数据及数据间的关系。
用户的要求工程数据库的用户可以大致分为两大类：
- 第一类是最终用户，他们希望存储数据和使用存储在数据库中的数据；
- 第二类是程序员和应用程序员，他们的工作是建立处理数据的程序。
这两类用户都是面向问题和面向解的。他们完全或大部分对计算机本身不感兴趣。除绝对必要的信息外，
不应再使他们分心。这意味着工程应用程序必须具有最大程度的用户友好性。因为用户
● 对系统的内部结构不感兴趣；
● 希望计算机成为使他们自己能迅速地从事工作的快速工具；
● 希望在输入后尽快看到反应，即使这种反应仅仅是表明计算机在工作；
● 不关心计算机或其它设备的利用率；
● 希望对自己的行为而引起的潜在的灾难性后果得到警告；
● 希望（和必须）给于他们保护自己以防不测的能力；
● 当他们逐渐熟悉系统时，希望能精化对系统的使用方法；
● 讨厌手册，不易理解错误信息的含义；
● 希望作很少的准备即能随时使用系统；
● 只关心涉及其功能层次这一级别上的细节。
传统的数据库管理系统对用户的要求很高，对工程应用的支持不多，需要通过工程技术人员的二次开发，才能满足各种应用系统的要求，因此工程技术开发人员希望数据库系统能提供一些工程应用的功能，用户界面应该友好，能进行自动学习和优化
