《数据管理技术发展的三个阶段:从简单到复杂的演进历程》
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一、人工管理阶段
(一)数据不保存或简单保存
在数据管理技术发展的早期,即人工管理阶段,计算机主要用于科学计算,当时的数据大多是随用随丢,没有专门的数据存储管理概念,在一些早期的计算任务中,计算完成后数据结果如果没有特殊需求就不会被留存,只有在少数情况下,数据可能会以简单的纸质记录或者打孔卡片等形式进行初步保存,但这种保存方式非常原始,仅仅是对数据的一种简单记录,方便人工查看和参考,而缺乏系统性的组织和管理。
(二)数据缺乏独立性
这一阶段的数据缺乏独立性,数据完全依赖于程序,程序与数据是紧密结合在一起的,一旦数据的结构或者存储方式发生改变,与之相关的程序就必须进行修改,一个简单的计算员工工资的程序,如果员工工资的数据结构从单一的基本工资变为基本工资加上绩效工资,那么整个程序代码都需要重新编写来适应这种数据结构的变化,这使得程序的维护成本极高,并且严重限制了数据的共享和复用。
(三)数据无统一管理
没有专门的软件对数据进行管理,每个应用程序都要自己定义数据的存储结构、输入输出方式等,各个程序之间的数据无法直接共享,数据冗余现象极为严重,在一个企业中,如果不同部门(如人事部门和财务部门)都需要员工的基本信息,它们可能会各自独立地建立数据存储体系,这就导致同一个员工的基本信息(如姓名、年龄、入职日期等)在不同的程序和存储体系中多次重复存储,不仅浪费了存储空间,而且容易导致数据不一致的问题,即不同存储体系中的同一数据可能因为各自的更新操作而产生差异。
二、文件系统阶段
(一)数据以文件形式长期保存
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随着计算机技术的发展,进入了文件系统阶段,在这个阶段,数据开始以文件的形式长期保存在外部存储设备(如磁盘)上,这使得数据的保存更加持久和稳定,不再像人工管理阶段那样临时性和随意性很强,企业可以将各种文档(如合同文件、财务报表等)以特定的文件格式(如.doc、.xls等)存储在磁盘上,方便随时查阅和使用。
(二)数据独立性有所提高
文件系统在一定程度上提高了数据的独立性,程序和数据之间有了一定的分离,程序通过文件名来访问数据文件,而不是像人工管理阶段那样直接与数据的物理存储结构紧密关联,如果数据文件的存储结构发生了一些变化,只要文件的接口(如文件名、文件格式等)不变,程序不需要进行大规模的修改,将一个文本文件的存储格式从简单的顺序存储改为按照一定索引结构存储,只要文件的读写接口保持一致,读取该文件的程序仍然可以正常运行。
(三)数据管理功能增强
文件系统提供了一些基本的数据管理功能,如文件的创建、删除、读写等操作,用户可以通过操作系统提供的文件管理命令或者应用程序中的文件操作功能来对文件进行管理,文件系统也存在局限性,虽然数据以文件为单位进行管理,但文件之间的联系相对较弱,仍然难以实现复杂的数据关系表达和高效的数据共享,在一个包含多个部门数据文件的企业系统中,要整合不同部门之间相关联的数据(如销售部门的销售数据和库存部门的库存数据之间的关联分析)是比较困难的,往往需要编写复杂的程序来处理不同文件之间的关系。
三、数据库系统阶段
(一)数据结构化存储
数据库系统阶段的一个显著特点是数据的结构化存储,数据库采用特定的数据模型(如关系模型、层次模型、网状模型等)来组织数据,将数据按照一定的结构规则存储在数据库中,以关系数据库为例,数据以表的形式存在,表中的每一行代表一个记录,每一列代表一个属性,这种结构化的存储方式使得数据之间的关系更加清晰、明确,在一个学校的数据库中,学生信息表、课程表、选课表等之间通过主键和外键等关系建立起联系,方便查询和管理各种复杂的学校管理事务,如查询某个学生所选课程的详细信息等。
(二)数据独立性高
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数据库系统中的数据独立性达到了很高的水平,数据的物理存储结构和逻辑结构是相互分离的,当物理存储结构发生改变(如数据库从一个磁盘迁移到另一个磁盘,或者数据库的存储方式从一种存储引擎转换为另一种)时,只要数据库的逻辑结构不变,应用程序不需要进行修改,当数据的逻辑结构需要调整(如增加新的字段或者修改表之间的关系)时,也可以通过数据库管理系统提供的工具和功能进行操作,而不会对应用程序产生大规模的影响,这大大降低了程序的维护成本,提高了系统的灵活性和可扩展性。
(三)数据共享性好且冗余度低
数据库系统实现了良好的数据共享,多个用户或应用程序可以同时访问数据库中的数据,并且数据库管理系统可以通过并发控制机制确保数据的一致性和完整性,在一个电商平台的数据库中,订单处理系统、库存管理系统、用户管理系统等都可以共享数据库中的用户信息、商品信息和订单信息等,数据库通过合理的设计可以大大降低数据的冗余度,通过规范化等技术,将数据存储在最合理的结构中,避免了像文件系统中那样大量的数据重复存储,既节省了存储空间,又减少了数据不一致的风险。
(四)数据由数据库管理系统统一管理
数据库管理系统(DBMS)负责对数据库中的数据进行统一的管理,包括数据的定义、操作(如插入、删除、更新、查询等)、控制(如安全性控制、完整性控制、并发控制等)和维护(如数据备份、恢复等),DBMS提供了一套完整的功能和接口,用户和应用程序可以方便地与数据库进行交互,数据库管理员可以通过DBMS设置用户的访问权限,确保只有授权的用户能够访问和修改特定的数据;在数据发生意外丢失或损坏时,可以利用数据库的备份和恢复功能快速恢复数据,保证系统的正常运行。
从人工管理阶段到文件系统阶段再到数据库系统阶段,数据管理技术不断发展进步,以适应日益复杂的应用需求和数据量的不断增长,并且在现代信息技术的发展进程中扮演着越来越重要的角色。
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