1.3  数据库的发展史

数据库系统的萌芽出现于20世纪60年代。当时计算机开始广泛地应用于数据管理，对数据的共享提出了越来越高的要求。传统的文件系统已经不能满足人们的需要。能够统一管理和共享数据的数据库管理系统(DBMS)应运而生。

1.3.1  数据库模型

数据模型是数据库系统的核心和基础，不同的数据库具有不同的功能和数据模型。按照数据模型的特点可以将传统数据库系统分成网状数据库、层次数据库和关系数据库3类。
● 网状模型：在网状模型中，关系称为“集”。每个集包括至少两种记录类型，一个相当于层次模型中的父代的主记录，一个相当于层次模型中的子代的成员记录。网状模型的数据库，对于寻找附属于指定的对象的一组记录时，效率非常高。
● 层次模型：IBM为其使用的D/L语言的IMS大型数据库系列产品开发了层次模型，开发层次模型是为了模拟现实生活中各种分层组织。对于描述一种简单的“树”型结构(例如一个单位的“部门-产品”关系)，层次模型非常合适，并且这种模型对于包含大量数据的数据库来说，效率很高。
● 关系模型：关系模型的主要特点是表中的记录由属性之间的关系来进行连接，在保证数据集之间的逻辑关系表达的同时，保持数据集之间的独立性。在关系模型中，数据存储在由行和列组成的表中。使用关系数据库模型可以节省程序员的时间，以便将注意力尽量放在数据库的逻辑框架上，而不需要在物理框架方面花费太多精力。

1.3.2  关系型数据库

网状数据库和层次数据库已经很好地解决了数据的集中和共享的问题，但是在数据独立性和抽象级别上仍有很大欠缺。用户在对这两种数据库进行存取时，仍然需要明确数据的存储结构，指出存取路径。而后来出现的关系数据库较好地解决了这些问题。

1970年，IBM的研究员E.F.Codd博士在刊物Communication of the ACM上发表了一篇名为A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks的论文，提出了关系模型的概念，奠定了关系模型的理论基础。这篇论文被普遍认为是数据库系统历史上具有划时代意义的里程碑。后来Codd又陆续发表多篇文章，论述了范式理论和衡量关系系统的12条标准，用数学理论奠定了关系数据库的基础。这12条标准如下。

● 所有在关系型数据库中的信息均可以在表中以数值的形式加以体现。
● 在关系型数据库中的每一项数据均可以通过库名键名和列名来准确指定。
● 关系型数据库系统必须对空值(未知的和违规的数据)提供系统级的支持，有独特的默认值，而且具有独立域。
● 活动的、即时的数据联合：意思就是在数据库中的数据应由逻辑表格的行的形式来表达，并且可以通过数据处理语言来访问。
● 完善的数据子语句：它应该至少支持一种有严格语法规则和完善功能的语言，并且应该支持数据和定义、处理、完整性、权限以及事务等操作。
● 查看更新规则：所有在理论上可以更新的视图均可以通过系统操作来更新。
● 数据库中数据的插入、更新与删除操作：该数据库系统不仅要支持数据行的访问，还要支持数据的插入、更新和删除操作。
● 数据和物理独立性：当数据在物理存储结构上发生变化时，应用程序在逻辑上不应受到影响。
● 数据的逻辑独立性：当改变表的结构时应用程序在最大程度上不受影响。
● 有效性独立：数据库的语言必须有定义数据完整性规则的能力，数据应即时存储在线目录。
● 发布的独立性：当数据第一次发布或当它重新发布时应用程序应不受影响。
● 无损害准则：决不能用一种低级的语言绕过用数据库语言定义的完整性规则。