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This complete matlab for neural network

发信人: soullion (river), 信区: DataMining
标  题: 中医药数据库
发信站: 南京大学小百合站 (Fri Mar  1 14:01:35 2002)


  备课资料

1 数据库（database）基本概念
数据通常指用符号纪录下来的可以鉴别的信息。数据的概念包括两个方面：其一，数据内
容是事物特性的反映或描述；其二，数据是符号的集合。例如：桂枝性温味甘。数据的概
念在数据处理领域中已经大大地拓宽了。所谓的符号，不仅仅指数字、字母、文字和其它
特殊字符，而且还包括图形、图象、声音等多媒体数据，所谓“记录”下来也不仅是指印
在纸上，而且包括记录在磁介质、光介质、半导体存储器里。数据在空间上的传递称为“
通信”，在时间上的传递称为“存储”。
信息是关于现实世界事物的存在方式或运动形态反映的综合，是人们进行各种活动所需要
的知识。同一个数据也可能有不同的解释（反映不同的信息），由此，信息是人们消化理
解了的数据。信息是抽象的（行上学的），不随数据设备所决定的数据形式而改变（而数
据的表示方式却具有可选择性）。用不同的数据形式可以表示同样的信息。
数据与信息既有联系又有区别。数据是载荷信息的物理符号或称载体，数据能表示信息，
但并非任何数据都能表示信息。数据与信息有时可以混用，例如，数据处理也称为信息处
理；有时必须分清，例如，不能把信息系统称为数据系统。数据与信息的关系如下：信息
=数据+处理
数据库技术是管理数据的一种最新方法，它研究如何组织和存储数据，如何高效地获取和
处理数据。数据库技术已经成为计算机领域中最重要的技术之一，是软件学科的一个独立
分支。数据库系统已经成为当代计算机系统的重要组成部分。
数据库技术在60年代末出现，主要用来适应管理信息系统对数据管理的要求。30年来，数
据库技术在理论上和实现技术上都得到很大发展，开发出很多实用的数据库系统，数据库
技术得到广泛的应用。在计算机的三大主要应用领域（科学计算、数据处理、过程控制）
中，数据处理约占70%左右的比重。
数据管理是指对数据的组织、编码、分类、存储、检索和维护，它是数据处理的中心问题
。
数据处理是将数据转换成信息的过程。它包括对各种形式的数据进行收集、存储、加工、
传播等一系列活动的总和，其目的是从大量的、原始的数据中，根据事物之间的固有联系
和运动规律，通过分析、归纳、演绎推导等方法，抽取、导出有价值、有意义的信息，以
此作为行为和决策的依据。数据处理可以有简单加工：组织、编码、分类、排序等；复杂
加工：用统计学方法、数学模型等对数据进行深层次的加工。
    信息系统是提供信息，辅助人们对环境进行控制和进行决策的系统。数据库是信息系
统的核心和基础。数据库技术将数据库中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、
维护、检索数据的功能，使信息系统可方便地、及时地、准确地从数据库中获得所需的信
息。一个信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合，关键在于数据库。


2 数据管理方法的发展
    数据管理方法的发展可划分为三个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统
阶段。此种划分的依据主要是数据管理的特点。

2.1 人工管理阶段（至50年代中期）
该阶段的计算机系统还没有支持管理数据的软件，主要应用于科学计算。在程序中不仅规
定数据的逻辑结构，而且还要设计物理结构（包括存储结构、存取方法）。当数据的物理
组织或存储设备改变时，应用程序必须重新编制。这个时期数据管理的特点是：
数据与程序不具有独立性
数据不长期保存
    数据的组织是面向应用的，应用程序之间无法共享数据资源，存在大量的重复数据，

系统中没有对数据进行管理的软件
维护应用程序之间数据的一致性很困难。
    应用程序1-------数据集1
    应用程序2-------数据集2
        
应用程序n-------数据集n
人工管理数据与程序的关系

2.2 文件系统阶段（50年代中期到60年代中期）
该阶段的计算机系统由统一的软件管理数据的存取，该软件称之为文件系统或存取方法。
其特点为程序和数据是分离的，数据可以长期保存在外存上，以多种文件形式（如顺序文
件、索引文件、随机文件等）组织。数据的逻辑结构（指呈现在用户面前的数据结构）与
数据的物理结构（指数据在物理设备上的结构）之间可以有一定的差别，由存取方法实现
数据的逻辑结构与物理结构之间的转化，使程序与数据具有一定独立性。实现了以文件为
单位的数据共享，但未能实现以记录或数据项为单位的数据共享，数据的逻辑组织还是面
向应用的，所以在应用之间还存在大量冗余数据（不必要的重复存储）。
问题：
数据冗余度大
    同一数据重复出现在多个文件中
    2、缺乏数据独立性
    数据和程序相互依赖，如果改变数据的逻辑结构，或文件的组织格式，必须修改相应
的应用程序。
    3、数据无集中管理
    文件是无弹性、无结构的数据集合。所谓无弹性是指文件内部结构是由程序自己定义
，而不由系统统一管理，因此限制了数据文件的应用扩充、移植等需求，也难以增删数据
项；所谓无结构是指各个数据文件之间是独立的，缺乏联系，不能反映现实世界事物之间
的联系。
    应用程序1  -------   物理文件1
    应用程序2  -------   物理文件2
           
        
应用程序n  ------   物理文件n
文件系统数据与程序的关系

2.3 数据库系统阶段（60年代后期至70年代后期）
该阶段的计算机系统广泛地应用于企业管理，要求提供更高的数据共享能力，程序和数据
具有更高的独立性。数据库系统是在操作系统的文件系统基础上发展起来的。是具有管理
数据库功能的计算机系统。它将一个单位或一个部门所需的数据综合地组织在一起，构成
数据库。由数据库管理系统（DBMS：Data Base Management Sybase）软件实现对数据库的
定义、操作和管理。数据库系统的主要特点是：
实现数据共享，减少数据冗余
    数据完全从程序中分离，由数据库管理系统来统一管理。数据的最小访问单位是数据
项（字段）。
    2、采用特定的数据模型
    整个组织的数据不是一盘散沙，必须表示出数据之间所存在的有机联系，才能反映现
实世界事物之间的联系。也就是说数据是有结构的，这种结构由数据模型表示出来。
    例如《备急千金要方》+ 消渴 + 黄连，非常容易地被联机查到。
    3、具有较高的数据独立性
    数据库系统中，DBMS提供映象的功能，确保应用程序对数据结构和存取方法有较高的
独立性。数据的物理存储结构与用户看到的逻辑结构可以有很大差别。
    4、有统一的数据控制功能
    数据库作为多个用户和应用程序的共享资源，对数据的存取往往是并发的，即多个用
户同时使用同一个数据库。数据库管理系统必须提供并发控制功能、数据的安全性控制功
能和数据的完整性控制功能。
    应用程序1
    应用程序2         数据库管理系统     数据库

    应用程序n
          数据库系统数据与程序的关系

2.4 分布式数据库系统阶段（80年代初期到现在）
数据库系统按数据分布情况可分为集中式和分布式数据库系统。集中式数据库系统将其数
据库集中存放在一台计算机上，而分布式数据库系统支持分布式数据库。分布式数据库是
由一组数据组成，这组数据可分布在由计算机网络连接在一起的不同计算机上，网络上的
每一个结点具有独立处理的能力（称为场地自治性），可以执行局部应用，同时每个结点
也可以通过网络执行全局应用。对于数据库的用户来说，一个分布式数据库系统在逻辑上
看如同一个集中式数据库系统，用户可以在任何一个场地执行全局应用。
    分布式数据库系统是数据库技术和计算机网络技术结合的产物，其是一个逻辑上统一
、地域上分布的数据集合。其特点如下：
    1、局部自主
    网络上每个节点的数据库系统都具有独立处理本地事务的能力，而且各局部结点之间
也能够互相访问、有效地配合处理更复杂的事务。我们在ORACLE 8i上实现了这样的操作，
在局域网中，大家可以在不同计算机终端，操作同一个数据库；9个数据库系统，在每一台
计算机上都可以访问到。
    2、可靠性和可用性
分布式系统比集中式系统有更高的可靠性，一个局部系统发生故障不至导致整个系统停顿
或破坏，只要一个结点上的数据备份可用，则数据是可用的。可见支持一定程度的数据冗
余是充分发挥分布式数据库系统优点的先决条件之一。
3、效率和灵活性
分布式系统分散了工作负荷，缓解了单机容量的压力。数据可以存储在临近的常用结点，
如果本结点的数据子集包含了要查询的全部内容，显然比集中式数据库在全集上查询要节
省时间。同时系统易于实现扩展。例如，一个数据库要增加新的数据项，分布式数据库系
统能够在对现有系统影响较小的情况下实现扩充。由此，扩大系统规模比集中式系统更加
方便、经济、灵活。

3 数据库系统的结构
3.1 数据库系统的组成



                                                              最终用户
      专业用户


          DBA

                            数据库系统层次示意图

    1、硬件系统
    足够大的内存（1G），足够大的硬盘（36G），特殊通道能力，软盘、磁带等。
    2、数据库集合
    若干个设计合理、满足应用需要的数据库。
    3、系统软件
支持数据库管理系统运作的操作系统；数据库管理系统；开发应用系统（程序语言、工具
软件）。
4、数据库管理员
    对于较大规模的数据库系统必须有人全面负责建立、维护和管理数据库系统。承担此
任务的人称作数据库管理员DBA（Database Administrator）。
    5、用户
    数据库用户分为2类：一类是最终用户通过数据库系统提供的界面来使用数据库。这些
界面包括菜单、表格、图形和报表；另一类是专业用户，即程序员和数据维护人员。

3.2 数据库系统结构
    1972年美国ANSI的一个研究组开始研究数据库结构的标准，于1978年提出了三级模式
的数据库系统结构。
    数据库系统的体系结构，是数据库系统的一个总的框架。尽管实际的数据库系统的软
件产品多种多样，支持不同的数据模型，使用不同的数据库语言，建立在不同的OS之上，
数据的存储结构也各不相同，但绝大多数数据库系统在总的体系结构上都具有三级模式结
构的结构特征。
数据库系统的三级模式结构是：概念模式、外模式和内模式。
    概念模式，又称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用
户的公共数据视图。
    内模式，又称存储模式，是数据在数据库系统内部的表示，即为数据的物理结构和存
储方式的描述。
    外模式，又称子模式或用户模式，是数据库用户看到的数据库的数据视图。
    数据库系统的三级模式是数据库的三个抽象层次的联系和转换，数据库系统在三级模
式中提供两个映象：外模式/概念模式映象和概念模式/内模式映象。
数据库系统提供模式描述语言（模式DDL）来严格地表示模式所包含的内容。用模式DDL写
出的一个数据库逻辑定义的全部语句，称为数据库的模式。模式是对数据库结构的一种描
述，它是装配数据库的一个框架。
如下图所示：






                                         外模式 / 模式映象



                                        模式 / 内模式映象







图1  数据库系统结构图

4 数据库管理系统的主要功能
    数据库管理系统的功能是在上面所描述的结构前提下实现的。在数据库中，数据是多
个用户和应用程序的共享资源，已经从应用程序中完全独立出来，由数据库管理系统来统
一管理。数据库管理系统应该提供以下几个方面的功能。
    1、数据库的定义功能
    提供数据定义语言DDL（Data Description Language），或者操作命令，以便对各级
数据模式进行精确的描述。由此，系统必须包含DDL的编译或解释程序。用DDL所作的定义
将被系统保留在数据字典中，以便在进行数据操作和控制时使用。专业用户可以查阅数据
定义以便共享数据库中的数据。
    2、数据操作功能
    为了对数据库中的数据进行追加、插入、修改、删除、检索、集合等操作，DBMS提供
语言或者命令，称作数据操作语言DML（Data Manipulation Language）。不同的DBMS语言
的语法格式也不相同，以其实现方法而言，可以分为两类：一类可以独立交互式使用，不
依赖于任何程序设计语言，称为自含型或自主型语言；另一类是宿主型，嵌入到宿主语言
中使用。如嵌入FORTRAN、C等程序语言中。在使用高级语言编写的应用程序中，则要用宿
主型DML语句来操纵数据，因此DBMS必须包含DML的编译或解释程序。
    3、数据库运行控制功能
    数据库中的数据是提供给多个用户共享的，用户对数据的存取可能是并发的，DBMS必
须提供以下三个方面的数据控制功能
    * 并发控制功能：对多用户并发操作加以控制、协调。
    * 数据的安全性控制
    数据安全性是控制是对数据库采用的一种保护措施，防止非授权用户存取造成数据泄
密或破坏。
    * 数据完整性是数据的准确性和一致性的测度。系统应采取一定的措施确保数据有效
、与数据库的定义一致。但这种控制是有限的。
    4、数据字典
    数据字典DD（Data Dictionary）中存放着对实际数据库各级模式所作的定义，即对数