绪论
1. 数据库的基本概念
1.1 数据
数据是描述客观事物的符号记录，是可以被计算机识别、存储和处理的符号集合。数据的表现形式可以是数字、文字、图形、图像、音频、视频等。
1.2 数据库
数据库（Database，简称DB）是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。
1.3 数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件，是基础软件，是一种关键的系统软件。DBMS的主要功能包括：
- 数据定义功能
- 数据操纵功能
- 数据库的运行管理
- 数据库的建立和维护功能
1.4 数据库系统
数据库系统（Database System，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（DBA）和用户构成。
2. 数据库系统的发展历史
2.1 人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）
- 数据不保存
- 数据需要由应用程序自己管理，没有相应的软件系统负责数据的管理工作
- 数据不共享
- 数据不具有独立性
2.2 文件系统阶段（20世纪50年代后期至60年代中期）
- 数据可以长期保存
- 由文件系统管理数据
- 数据共享性差，冗余度大
- 数据独立性差
2.3 数据库系统阶段（20世纪60年代后期开始）
- 数据结构化
- 数据的共享性高，冗余度低，易扩充
- 数据独立性高
- 数据由DBMS统一管理和控制
2.4 数据库系统的进一步发展
- 分布式数据库系统
- 面向对象数据库系统
- 并行数据库系统
- 大数据和云计算环境下的数据库系统
3. 数据库系统的特点
3.1 数据结构化
数据库系统实现了整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。
3.2 数据的共享性高，冗余度低，易扩充
数据共享可以大大减少数据冗余，节约存储空间。数据共享还能够避免数据之间的不相容性与不一致性。
3.3 数据独立性高
数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性：
- 物理独立性：指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的
- 逻辑独立性：指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的
3.4 数据由DBMS统一管理和控制
DBMS提供的数据控制功能包括：
- 数据的安全性保护
- 数据的完整性检查
- 并发控制
- 数据库恢复
4. 数据库系统的组成
4.1 硬件平台及数据库
- 硬件平台需要足够大的内存来存放操作系统、DBMS的核心模块、数据缓冲区和应用程序
- 需要足够大的磁盘或磁盘阵列等设备来存储数据库
- 需要较高的通道能力来提高数据传输率
4.2 软件
- 数据库管理系统（DBMS）
- 支持DBMS运行的操作系统
- 具有与数据库接口的高级语言及其编译系统
- 以DBMS为核心的应用开发工具
- 为特定应用环境开发的数据库应用系统
4.3 人员
- 数据库管理员（DBA）：负责全面管理和控制数据库系统
- 系统分析员和数据库设计人员：负责数据库系统的设计
- 应用程序员：负责设计和编写应用系统的程序模块
- 最终用户：通过应用系统的用户接口使用数据库
5. 数据库管理系统的功能
5.1 数据定义功能
DBMS提供数据定义语言（DDL），用户通过它可以方便地对数据库中的数据对象进行定义。
5.2 数据操纵功能
DBMS提供数据操纵语言（DML），用户可以使用DML操纵数据实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等。
5.3 数据库的运行管理
DBMS提供数据控制功能，负责数据库在建立、运行和维护时由DBMS统一管理、统一控制，以保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。
5.4 数据库的建立和维护功能
包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。
6. 数据库技术的应用领域
- 企业管理
- 电子商务
- 电子政务
- 金融行业
- 电信行业
- 教育科研
- 医疗卫生
- 交通运输
- 智能制造
- 大数据分析
7. 数据库技术的发展趋势
7.1 云计算与数据库
云计算环境下的数据库服务（DBaaS）成为一种重要的数据库应用模式。
7.2 大数据与数据库
大数据技术与数据库技术的融合，产生了新型的数据库系统，如NoSQL数据库、NewSQL数据库等。
7.3 人工智能与数据库
人工智能技术与数据库技术的结合，提高了数据库系统的智能化水平，如自动优化、智能查询等。
7.4 区块链与数据库
区块链技术与数据库技术的结合，为数据的安全性和可信度提供了新的解决方案。
7.5 边缘计算与数据库
边缘计算环境下的数据库系统，需要具备低延迟、高可靠性等特点。
8. 本课程的主要内容和学习方法
8.1 主要内容
- 数据库系统概述
- 关系数据库
- SQL语言
- 数据库设计
- 数据库管理与维护
- 数据库编程
8.2 学习方法
- 理论与实践相结合
- 注重理解和掌握基本概念和原理
- 多做练习和实验
- 关注数据库技术的最新发展
9. 小结
本章节介绍了数据库系统的基本概念、发展历史、特点、组成和功能，以及数据库技术的应用领域和发展趋势。通过本章节的学习，我们对数据库系统有了一个基本的认识，为后续章节的学习打下了基础。
数据库系统是现代信息系统的核心，掌握数据库技术对于从事计算机相关工作的人员来说是非常重要的。在后续的学习中，我们将深入学习数据库系统的各个方面，包括关系数据库、SQL语言、数据库设计、数据库管理与维护等内容。
