高级数据库系统的学习与应用 (高级数据库系统阶段)
在当今大数据时代，高级数据库系统成为了越来越重要的一个领域。早期，数据库的主要作用是为了存储和检索数据，但现在的数据库系统已经发展到了可以支持更复杂的数据处理和分析。如何学习和应用高级数据库系统，成为了我们需要思考的一个问题。
一、高级数据库系统的概念
高级数据库系统是相对于传统的关系型数据库系统而言的新型数据库系统。它采用了更加先进的技术和方法，可以实现更多样化的数据处理，例如多模型数据库、图数据库、列式数据库、文档数据库等，还可以支持分布式部署、云计算等技术。
二、高级数据库系统的学习
1.学习基础知识
学习高级数据库系统需要具备一定的计算机基础知识，例如数据库原理、数据结构与算法、计算机网络等。除此之外，还需要了解一些编程语言，例如SQL、Java、Python等。
2.学习高级技术
高级数据库系统的学习需要了解数据库系统中的一些高级技术，例如数据挖掘、数据分析、数据可视化等。这些技术的掌握可以让学习者更好地理解和应用高级数据库系统。
3.参加课程和学习班
参加慕课、培训班和学习班是学习高级数据库系统的另一个途径。这些课程和班级可以让学习者跟随专业老师学习，获取更加全面的数据库知识，还可以了解更多实际应用的情况。
三、高级数据库系统的应用
高级数据库系统的应用范围非常广泛，可以在大数据场景下实现数据处理和分析。下面将以实际应用案例的形式，介绍高级数据库系统的应用。
1.多模型数据库
多模型数据库在应用中可以实现多种数据存储方式的融合处理。例如，在银行的信用卡交易场景下，可以将用户的账户信息、交易记录以及信用评分等多种数据存储在一起，实现更加全面的用户分析和服务。
2.图数据库
图数据库在社交网络、网络安全、交通运输等场景下有着广泛的应用。例如，在社交网络场景下，图数据库可以将用户的节点信息、关系、动态数据等存储在一起，并通过图谱分析实现更加全面的用户推荐和精准营销。
3.列式数据库
列式数据库在大数据场景下具有更加快速的数据检索和处理速度，例如，可以在电商平台中实现大规模商品推荐和搜索。同时，列式数据库还可以实现数据的压缩和存储节省成本。
四、
高级数据库系统是一个复杂的领域，需要学习者具备一定的基础知识和高级技术，才能更好地应用到实际场景中。同时，高级数据库系统也具有着广泛的应用场景，可以为企业和个人带来更好的数据分析和处理结果。
相关问题拓展阅读：
数据库是什么
数据库
数据库发展阶段大致划分为如下几个阶段：
人工管理阶段；
文件系统阶段；
数据库系统阶段；
高级数据库阶段。
当人们从不同的角度来描述这一概念时就有不同的定义(当然是描述性的)。例如，称数据库是一个“记录保存系统”(该定义强调了数据库是若干记录的)。又如称数据库是“人们为解决特定的任务，以一定的组织方式存储在一起的相关的数据的”(该定义侧重于数据的组织)。更有甚者称数据库是“一个数据仓库”。当然，这种说法虽然形象，但并不严谨。
严格地说，数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。在经济管理的日常工作中，常常需要把某些相关的数据放进这样“仓库”，并根据管理的需要进行相应的处理。例如，企业或事业单位的人事部门常常要把本单位职工的基本情况(职工号、姓名、年龄、性别、籍贯、工资、简历等)存放在表20.6.3中，这张表就可以看成是一个数据库。有了这个”数据仓库”我们就可以根据需要随时查询某职工的基本情况，也可以查询工资在某个范围内的职工人数等等。这些工作如果都能在计算机上自动进行，那我们的人事管理就可以达到极高的水平。此外，在财务管理、仓库管理、喊核告生产管理中也需要建立众多的这种”数据库”，使其可以利用计算机实现财务、仓库、生产的自动化管理。
J.Martin给数据库下了一个比较完整的定义：数据库是存储在一起的相关数据的，这些数据是结构化的，无有害的或不必要的冗余，并为多种应用服务；数据的存储独立于使用它的程序；对数据库插入新数据，修改和检索原有数据均能按一种公用的和可控制的方式进行。当某个系统中存在结构上完全分开的若干个数据库时，则该系统包含一个“数据库”。
· 数据库的优点
使用数据库可以带来许多好处：如减少了数据的冗余度，从而大大地节省了数据的存储空间；实现数据资源的充分共享等等。此外，数据库技术还为用户提供了非常简便的使用手段使用户易于编写有关数据库应用程序。特别是近年来推出的微型计算机关系数据库管理系统dBASELL，操作直观，使用灵活，编程方便，环境适应广泛(一般的十六位机，如IBM/PC/XT，国产长城0520等均可运行种软件)，数据处理能力极强。数据库在我国正得到愈来愈广泛的应用，必将成为经济管理的有力工具。
数据库是通过数据库管理系统(DBMS-DATA BASE MANAGEMENT SYSTEM)软件来实现数据的存储、管理与使用的dBASELL就是一种数据库管理系统软件。
· 数据库结构与数据库种类
数据库通常分为层次式数据库、网络式数据库和关系式数据库三种。而不同的数据库是按不同的数据结构来联系和组织的。
1.数据结构模型
(1)数据结构
所谓数据结构是指数据的组织形式或数据之间的联系。如果用D表示数据，用R表示数据对象之间存在的关系，则将氏缓DS＝(D，R)称为数据结构。例如，设有一郑明个号码簿，它记录了n个人的名字和相应的号码。为了方便地查找某人的号码，将人名和号码按字典顺序排列，并在名字的后面跟随着对应的号码。这样，若要查找某人的号码(假定他的名字的之一个字母是Y)，那么只须查找以Y开头的那些名字就可以了。该例中，数据的D就是人名和号码，它们之间的联系R就是按字典顺序的排列，其相应的数据结构就是DS＝(D，R)，即一个数组。(2)数据结构种类
数据结构又分为数据的逻辑结构和数据的物理结构。数据的逻辑结构是从逻辑的角度(即数据间的联系和组织方式)来观察数据，分析数据，与数据的存储位置无关。数据的物理结构是指数据在计算机中存放的结构，即数据的逻辑结构在计算机中的实现形式，所以物理结构也被称为存储结构。本节只研究数据的逻辑结构，并将反映和实现数据联系的方法称为数据模型。
目前，比较流行的数据模型有三种，即按图论理论建立的层次结构模型和网状结构模型以及按关系理论建立的关系结构模型。
2.层次、网状和关系数据库系统
(1)层次结构模型
层次结构模型实质上是一种有根结点的定向有序树(在数学中”树”被定义为一个无回的连通图)。例如图20.6.4是一个高等学校的组织结构图。这个组织结构图像一棵树，校部就是树根(称为根结点)，各系、专业、教师、学生等为枝点(称为结点)，树根与枝点之间的联系称为边，树根与边之比为1:N，即树根只有一个，树枝有N个。这种数据结构模型的一般结构见图20.6.5所示。
图20.6.4 高等学校的组织结构图 图20.6.5 层次结构模型
图20.6.5中，Ri(i＝1，2，…6)代表记录(即数据的)，其中R1就是根结点(如果Ri看成是一个家族，则R1就是祖先，它是R2、R3、R4的双亲，而R2、R3、R4互为兄弟)，R5、R6也是兄弟，且其双亲为R3。R2、R4、R5、R6又被称为叶结点(即无子女的结点)。这样，Ri(i＝1，2，…6)就组成了以R1为树根的一棵树，这就是一个层次数据结构模型。
按照层次模型建立的数据库系统称为层次模型数据库系统。IMS(Information Manage-mentSystem)是其典型代表。
(2)网状结构模型
在图20.6.6中，给出了某医院医生、病房和病人之间的联系。即每个医生负责治疗三个病人，每个病房可住一到四个病人。如果将医生看成是一个数据，病人和病房分别是另外两个数据，那么医生、病人和病房的比例关系就是M:N:P(即M个医生，N个病人，P间病房)。这种数据结构就是网状数据结构，它的一般结构模型如图20.6.7所示。在图中，记录Ri(i＝1，2，8)满足以下条件：
①可以有一个以上的结点无双亲(如R1、R2、R3)。
②至少有一个结点有多于一个以上的双亲。在”医生、病人、病房”例中，”医生有若干个结点(M个医生结点)无”双亲”，而”病房”有P个结点(即病房)，并有一个以上的”双亲”(即病人)。
图20.6.6 医生、病房和病人之间的关系
图20.6.7 网状结构模型
按照网状数据结构建立的数据库系统称为网状数据库系统，其典型代表是DG(Data Base Task Group)。用数学方法可将网状数据结构转化为层次数据结构。
(3)关系结构模型
关系式数据结构把一些复杂的数据结构归结为简单的二元关系(即二维表格形式)。例如某单位的职工关系就是一个二元关系(见表20.6.8)。这个四行六列的表格的每一列称为一个字段(即属性)，字段名相当于标题栏中的标题(属性名称)；表的每一行是包含了六个属性(工号、姓名、年龄、性别、职务、工资)的一个六元组，即一个人的记录。这个表格清晰地反映出该单位职工的基本情况。
表20.6.8 职工基本情况
通常一个m行、n列的二维表格的结构如表20.6.9所示。
表中每一行表示一个记录值，每一列表示一个属性(即字段或数据项)。该表一共有m个记录。每个记录包含n个属性。
作为一个关系的二维表，必须满足以下条件：
(1)表中每一列必须是基本数据项(即不可再分解)。(2)表中每一列必须具有相同的数据类型(例如字符型或数值型)。(3)表中每一列的名字必须是唯一的。(4)表中不应有内容完全相同的行。(5)行的顺序与列的顺序不影响表格中所表示的信息的含义。
由关系数据结构组成的数据库系统被称为关系数据库系统。
在关系数据库中，对数据的操作几乎全部建立在一个或多个关系表格上，通过对这些关系表格的分类、合并、连接或选取等运算来实现数据的管理。dBASEII就是这类数据库管理系统的典型代表。对于一个实际的应用问题(如人事管理问题)，有时需要多个关系才能实现。用dBASEII建立起来的一个关系称为一个数据库(或称数据库文件)，而把对应多个关系建立起来的多个数据库称为数据库系统。dBASEII的另一个重要功能是通过建立命令文件来实现对数据库的使用和管理，对于一个数据库系统相应的命令序列文件，称为该数据库的应用系统。因此，可以概括地说，一个关系称为一个数据库，若干个数据库可以构成一个数据库系统。数据库系统可以派生出各种不同类型的辅助文件和建立它的应用系统。
· 数据库的要求与特性
为了使各种类型的数据库系统能够充分发挥它们的优越性，必须对数据库管理系统的使用提出一些明确的要求。
1.建立数据库文件的要求
(1)尽量减少数据的重复，使数据具有最小的冗余度。计算机早期应用中的文件管理系统，由于数据文件是用户各自建立的，几个用户即使有许多相同的数据也得放在各自的文件中，因而造成存储的数据大量重复，浪费存储空间。数据库技术正是为了克服这一缺点而出现的，所以在组织数据的存储时应避免出现冗余。
(2)提高数据的利用率，使众多用户都能共享数据资源。
(3)注意保持数据的完整性。这对某些需要历史数据来进行预测、决策的部门(如统计局、银行等)特别重要。
(4)注意同一数据描述方法的一致性，使数据操作不致发生混乱。如一个人的学历在人事档案中是大学毕业，而在科技档案中却是大学程度，这样就容易造成混乱。
(5)对于某些需要保密的数据，必须增设保密措施。
(6)数据的查找率高，根据需要数据应能被及时维护。
2.数据库文件的特征
无论使用哪一种数据库管理系统，由它们所建立的数据库文件都可以看成是具有相同性质的记录的，因而这些数据库文件都有相同的特性：
(1)文件的记录格式相同，长度相等。
(2)不同的行是不同的记录，因而具有不同的内容。
(3)不同的列表示不同的字段名，同一列中的数据的性质(属性)相同。
(4)每一行各列的内容是不能分割的，但行的顺序和列的顺序不影响文件内容的表达。
3.文件的分类
对文件引用最多的是主文件和事物文件。其他的文件分类还包括表文件、备份文件、档案的输出文件等。下面将讲述这些文件。
(1)主文件。主文件是某特定应用领域的永久性的数据资源。主文件包含那些被定期存取以提供信息和经常更新以反映最新状态的记录。典型的主文件有库存文件、职工主文件和收帐主文件等。
(2)事务文件。事务文件包含着作为一个信息系统的数据活动(事务)的那些记录。这些事务被分批以构成事务文件。例如，从每周工资卡上录制下来的数分批存放在一个事务文件上，然后对照工资清单文件进行处理以便打印出工资支票和工资记录簿。
(3)表文件。表文件是一些表格。之所以单独建立表文件而不把表设计在程序中是为了便于修改。例如，一个公用事业公司的税率表或国内税务局的税率就可以存储在表中文件。
(4)备用文件。备用文件是现有生产性文件的一个复制品。一旦生产性文件受到破坏，利用备用文件就可以重新建立生产性文件。
(5)档案文件。档案文件不是提供当前处理使用的，而是保存起来作为历史参照的。例如，国内税务局(IRS)可能要求检查某个人最近15年的历史。实际上，档案文件恰恰是在给定时间内工作的一个”快照”。
(6)输出文件。输出文件包含将要打印在打印机上的、显在屏幕上的或者绘制在绘图仪上的那些信息的数值映象。输出文件可以是”假脱机的”(存储在辅存设备上)，当输出设备可用时才进行实际的输出。
数据库设计过程包括几个主要阶段？哪些阶段独立于数据库管理系统？哪些阶段依赖于数据库管理系统？
数据库设计
的过程(六个阶段)1.需求分析阶段准确了解与分析用户需求（包括数据与处理）是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步2.概念结构设计阶段是整个数据库设计的关键通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型3.逻辑结构设计阶段将概念结构转换为某个DBMS所支持的
数据模型
对其进行优化4.数据库物理设计阶段为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）5.数据库实施阶段运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果建立数据库，编制与调试
应用程序
，组织数据入库，并进行试运行6.数据库运行和维护阶段数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。数据库,容纳数据的仓库，数据库系统,数据陵辩薯库、
数据库管理系统
、硬件、操作人员的合在一起的总称数据库管理系统,用来管理数据及数据库的系统。数据库系统开发工具，以数据库管理系统为核心，用
高级语言
开发一套给傻瓜用户使用的数据库应用系统的软件。数据库系统包含数据库管理系统、数据库及数据库开发工具所开发的软件（数据库应用系统数据库管理系统灶春(database management system)是一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、使用和维护数据库，简称dbms。它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性。用户通过dbms访问数据库中的数据，
数据库管理员
也通过dbms进行数据库的维护工作。它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同尺者的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库。它使用户能方便地定义和操纵数据，维护数据的安全性和完整性，以及进行多用户下的并发控制和恢复数据库。
数据库设计的个主要阶段是
数据库设计的6个主要阶段是：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库的实施和数据库的运行和维护。
1、需求分析：
调查和分析用户的业务活动和数据的使用情况，弄清所用数据的种类、范围、数量以及它们在业务活动中交流的情况，确定用户对数据库系统的使用要求和各种约束条件等，形成用户需求规约。
需求分析是在用户调查的基础上，通过分析，逐步明确用户对系统的需求，包括数据需求和围绕这些数据的业务处理需求。在需求分析中，通过自顶向下，逐步分解的方法分析系统，分析的结果采用数据流程图（DFD）进行图形化的描述。
2、概念设计：
对用户要求描述的现实世界（可能是一个工厂、一个商场或者一个学校等），通过对其中诸处的分类、聚集和概括，建立抽象的概念数据模型。这个概念模型应反映现实世界各部门的信息结构、信息流动情况、信息间的互相制约关系以及各部门对信息储存、查询和加工的要求等。所建立的模型应避开数据库在计算机上的具体实现细节，用一种抽象的形式表示出来。
以扩充的实体—（E-R模型）联系模型方法为例，之一步先明确现实世界各部门所含的各种实体及其属性、实体间的联系以及对信息的制约条件等，从而给出各部门内所用信息的局部描述（在数据库中称为用户的局部视图）。第二步再将前面得到的多个用户的局部视图集成为一个全局视图，即用户要描述的现实世界的概念数据模型。
3、逻辑设计：
主要工作是将现实世界的概念数据模型设计成数据库的一种逻辑模式，即适应于某种特定数据库管理系统所支持的逻辑数据模式。与此同时，可能还需为各种数据处理应键改用领域产生相应的逻辑子模式。这一步设计的结果就是所谓“逻辑数据库”。
4、物理设计：
根据特定数据库管理系统所提供的多种存储结构和存取方法等依赖于具体计算机结构的各项物理设计措施，对具体的应用任务选定最合适的物理存储结构（包括文件类型、索引结构和数据的存放次序与位逻辑等）、存取方法和存取凳野路径等。这一步设计的结果就是所谓“物理数据库”。
5、验证设计：
在上述设计的基础上，收集数据并具体建立一个数据库，运行一些典型的应用任务来验证数据库设计的正确性和合理性。一般，一个大型数据库的设计过程往往需要经过多次循环反复。当设计的某步发现问题时，可能就需要返回到前面去进行修改。因此，在做上述数据库设计枣亮喊时就应考虑到今后修改设计的可能性和方便性。
6、运行与维护设计：
在数据库系统正式投入运行的过程中，必须不断地对其进行调整与修改。
至今，数据库设计的很多工作仍需要人工来做，除了关系型数据库已有一套较完整的数据范式理论可用来部分地指导数据库设计之外，尚缺乏一套完善的数据库设计理论、方法和工具，以实现数据库设计的自动化或交互式的半自动化设计。
所以数据库设计今后的研究发展方向是研究数据库设计理论，寻求能够更有效地表达语义关系的数据模型，为各阶段的设计提供自动或半自动的设计工具和集成化的开发环境，使数据库的设计更加工程化、更加规范化和更加方便易行，使得在数据库的设计中充分体现软件工程的先进思想和方法。
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