《数据管理技术发展的三个阶段:从人工管理到数据库系统》
一、人工管理阶段
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在数据管理技术发展的早期,处于人工管理阶段,这一阶段的特点鲜明,数据与程序紧密结合,没有专门管理数据的软件。
在当时,数据不具有独立性,数据是作为程序的组成部分存在的,程序员需要在编写程序时直接对数据进行定义和操作,如果要编写一个计算员工工资的程序,工资数据会直接写在程序代码中,一旦数据的结构或者数值发生改变,就必须修改程序代码,这使得程序的维护和扩展极为困难。
数据不能共享也是这个阶段的一大问题,由于每个程序都有自己的数据定义,不同的程序之间很难共享数据,企业中有一个程序用于记录员工的基本信息,另一个程序用于统计员工的考勤情况,这两个程序的数据无法直接交互,导致数据冗余严重,每个程序可能都需要存储一些相同的员工基本信息,如员工编号、姓名等,这不仅浪费了存储空间,还容易造成数据的不一致性,因为如果在一个程序中修改了员工的姓名,在其他程序中对应的姓名可能不会自动更新。
存储设备的限制也是人工管理阶段的特征之一,当时主要的存储设备是磁带等,其存储容量有限,数据的读写速度也较慢,这进一步制约了数据管理的发展,使得数据的处理规模较小,无法满足大规模数据管理的需求。
二、文件系统阶段
随着计算机技术的发展,数据管理进入了文件系统阶段,这个阶段相对于人工管理阶段有了很大的进步。
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在文件系统中,数据以文件的形式存储在外部存储器上,数据有了一定的独立性,程序和数据分开存储,程序通过文件名来访问数据文件,这使得数据的存储和管理更加有序,企业可以将员工的基本信息存储在一个名为“员工基本信息.txt”的文件中,不同的程序可以通过操作这个文件来获取所需的数据。
文件系统实现了一定程度的数据共享,多个程序可以访问同一个数据文件,减少了数据的冗余,企业的财务部门和人事部门都需要员工的基本信息,他们可以共同访问存储员工基本信息的文件,这种共享仍然存在局限性,虽然多个程序可以访问同一个文件,但文件的结构和格式往往是针对特定的应用程序设计的,如果一个新的应用程序需要以不同的方式使用这些数据,可能会遇到困难。
文件系统阶段虽然改善了数据管理,但也存在一些问题,数据的逻辑结构和物理结构仍然紧密相关,如果改变了数据的物理存储结构,例如将顺序存储改为链式存储,那么使用这个数据的程序可能需要进行修改,文件系统缺乏对数据的统一管理和控制,数据的安全性、完整性难以得到保障,可能会因为误操作而删除或修改重要的数据文件,并且难以恢复。
三、数据库系统阶段
数据库系统阶段是数据管理技术发展的高级阶段。
数据库系统最大的特点是数据的高度结构化,数据库中的数据按照一定的模型(如关系模型、层次模型、网状模型等)进行组织,以关系数据库为例,数据以表格的形式存储,表格之间通过关键字段建立联系,这种结构化的数据存储方式使得数据的管理更加高效、准确,在企业的数据库中,可以有员工表、部门表、工资表等,员工表中的部门编号字段可以与部门表建立关联,方便查询和管理员工所属部门等信息。
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数据的独立性在数据库系统阶段达到了更高的水平,数据的物理独立性和逻辑独立性都得到了很好的实现,物理独立性意味着数据的物理存储结构(如存储设备、存储方式等)的改变不会影响到应用程序对数据的使用,逻辑独立性则表示数据库的逻辑结构(如增加新的字段、改变表之间的关系等)的变化也不会影响到应用程序,这使得程序的开发和维护更加方便,开发人员可以专注于程序的业务逻辑,而不用担心数据结构的变化对程序的影响。
数据库系统提供了强大的数据共享能力,多个用户和多个应用程序可以同时访问数据库中的数据,并且数据的共享是在统一的管理和控制下进行的,数据库管理系统(DBMS)负责对数据进行管理,包括数据的安全性、完整性、并发控制等,DBMS可以设置不同用户的访问权限,确保只有授权的用户才能访问和修改敏感数据,在多个用户同时访问数据库时,DBMS可以通过并发控制机制防止数据的不一致性,如通过加锁机制来控制对数据的并发操作。
数据库系统还具有良好的数据完整性保障机制,可以通过定义约束条件(如主键约束、外键约束、唯一性约束等)来确保数据的准确性和一致性,员工表中的员工编号设置为主键,就可以保证每个员工的编号是唯一的,不会出现重复的情况。
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,以适应日益增长的对数据高效管理、共享和利用的需求。
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