Question

数据库解决了数据从逻辑结构到物理结构的存储问题对吗

Answer 1

数据结构有哪些》一节讲到，数据的存储方式可分为线性表、树和图三种存储结构，而每种存储结构又可细分为顺序存储结构和链式存储结构。数据存储方式如此之多，针对不同类型的数据选择合适的存储方式是至关重要的。

那么，到底如何选择呢？数据存储结构的选择取决于两方面，即数据的逻辑结构和存储结构（又称物理结构）。
逻辑结构
数据的逻辑结构，简单地理解，就是指的数据之间的逻辑关系。

家庭成员关系图
图 1 家庭成员关系图

例如，图 1 显示是一张家庭的成员关系图，从图中可以看到，张平、张华和张群是兄弟，他们的父亲是张亮，其中张平有两个儿子，分别是张晶和张磊。

以上所说，父子、兄弟等这些关系都指的是数据间的逻辑关系，假设我们要存储这样一张家庭成员关系图，不仅要存储张平、张华等数据，还要存储它们之间的关系，两者缺一不可。
一组数据成功存储到计算机的衡量标准是要能将其完整的复原。例如图 1 所示的成员关系图，如果所存储的数据能将此成员关系图彻底复原，则说明数据存储成功。

“多对多”关系示意图
图 2 “多对多”关系示意图

数据之间的逻辑关系可细分为三类，“一对一”、“一对多”和“多对多”：
“一对一”：类似集合 {1,2,3,...,n} 这类的数据，每个数据的左侧有且仅有一个数据与其相邻（除 1 外）；同样，每个数据的右侧也只有一个数据与其相邻（除 n 外），所有的数据都是如此，就说数据之间是“一对一”的逻辑关系；
“一对多”：图 1 中的数据就属于“一对多”，因为对于张平来说，有且仅有一个父亲（张亮），但是有 2（多）个孩子；
“多对多”：拿图 2 来说，从 V1 可以到达 V2、V3、V4，同样，从 V2、V3、V4 也可以到达 V1，对于V1、V2、V3和V4来说，它们之间就是“多对多”的关系；

通过学习数据结构，我们可以学到 3 种存储结构分别存储这 3 类逻辑关系的数据，换句话说：
线性表用于存储具有“一对一”逻辑关系的数据；
树结构用于存储具有“一对多”关系的数据；
图结构用于存储具有“多对多”关系的数据；

由此，我们可以通过分析数据之间的逻辑关系来决定使用哪种存储结构，但具体使用顺序存储还是链式存储，还要通过数据的物理结构来决定。
存储结构（物理结构）
数据的存储结构，也就是物理结构，指的是数据在物理存储空间上选择集中存放还是分散存放。假设要存储大小为 10G 的数据，则集中存放就如图 3a) 所示，分散存放就如图 3b）所示。

数据的物理存储方式
图 3 数据的物理存储方式

如果选择集中存储，就使用顺序存储结构；反之，就使用链式存储。至于如何选择，主要取决于存储设备的状态以及数据的用途。

我们知道，集中存储（底层实现使用的是数组）需要使用一大块连续的物理空间，假设要存储大小为 1G 的数据，若存储设备上没有整块大小超过 1G 的空间，就无法使用顺序存储，此时就要选择链式存储，因为链式存储是随机存储数据，占用的都是存储设备中比较小的存储空间，因此有一定几率可以存储成功。

并且，数据的用途不同，选择的存储结构也不同。将数据进行集中存储有利于后期对数据进行遍历操作，而分散存储更有利于后期增加或删除数据。因此，如果后期需要对数据进行大量的检索（遍历），就选择集中存储；反之，若后期需要对数据做进一步更新（增加或删除），则选择分散存储。

Answer 2

不对。逻辑结构反应数据库中各数据之间的逻辑关系；物理结构，是数据的存储方式，能不能快速访问、所需数据，与此有关。

Answer 3

数据库的物理结构和逻辑结构

⾸先，你需要明⽩的⼀点是：数据库的物理结构是由数据库的操作系统⽂件所决定，每⼀个Oracle数据库是由三种类型的⽂件组成：数据⽂件、⽇志⽂件和控制⽂件。数据库的⽂件为数据库信息提供真正的物理存储。

每⼀个Oracle数据库有⼀个或多个物理的数据⽂件（data file）。⼀个数据库的数据⽂件包含全部数据库数据。逻辑数据库结构（如表、索引等）的数据物理地存储在数据库的数据⽂件中。数据⽂件通常为*.dbf格式，例如：userCIMS.dbf。数据⽂件有下列特征：①、⼀个数据⽂件仅与⼀个数据库联系；②、⼀旦建⽴，数据⽂件只增不减；③、⼀个表空间（数据库存储的逻辑单位）由⼀个或多个数据⽂件组成。

其次，我们再来叙述⼀下Oracle的逻辑结构：Oracle的逻辑结构包括表空间（tablespace），段（segment），数据块（data block）以及模式对象（schema object）。

Oracle数据库在逻辑上是由多个表空间组成的，表空间在物理上包含⼀个或多个数据⽂件。⽽数据⽂件⼤⼩是块⼤⼩的整数倍；表空间中存储的对象叫段，⽐如数据段，索引段和回退段。段由区组成，区是磁盘分配的最⼩单位。段的增⼤是通过增加区的个数来实现的。每个区的⼤⼩是数据块⼤⼩的整数倍，区的⼤⼩可以不相同；数据块是数据库中的最⼩的I/O单位，同时也是内存数据缓冲区的单位，及数据⽂件存储空间单位。块的⼤⼩由参数DB_BLOCK_SIZE设置，其值应设置为操作系统块⼤⼩的整数倍。

⑴、表空间（tablespace）

表空间是数据库中最⼤的逻辑单位，每⼀个表空间由⼀个或多个数据⽂件组成，⼀个数据⽂件只能与⼀个表空间相联系。每⼀个数据库都有⼀个SYSTEM表空间，该表空间是在数据库创建或数据库安装时⾃动创建的，⽤于存储系统的数据字典表，程序系统单元，过程函数，包和触发器等，也可⽤于存储⽤户数据表，索引对象。表空间具有在线（online）和离线（offline）属性，可以将除SYSTME以外的其他任何表空间置为离线。

⑵、段（segment）

数据库的段可以分为四类：数据段、索引段、回退段和临时段。

⑶、区

区是磁盘空间分配的最⼩单位。磁盘按区划分，每次⾄少分配⼀个区。区存储与段中，它由连续的数据块组成。

⑷、数据块

数据块是数据库中最⼩的数据组织单位与管理单位，是数据⽂件磁盘存储空间单位，也是数据库I/O的最⼩单位，数据块⼤⼩由

DB_BLOCK_SIZE参数决定，不同的Oracle版本DB_BLOCK_SIZE的默认值是不同的。

⑸、模式对象

模式对象是⼀种应⽤，包括：表、聚簇、视图、索引序列⽣成器、同义词、哈希、程序单元、数据库链等。

最后，在来说⼀下Oracle的⽤户、表空间和数据⽂件的关系：

⼀个⽤户可以使⽤⼀个或多个表空间，⼀个表空间也可以供多个⽤户使⽤。⽤户和表空间没有⾪属关系，表空间是⼀个⽤来管理数据存储的逻辑概念，表空间只是和数据⽂件发⽣关系，数据⽂件是物理的，⼀个表空间可以包含多个数据⽂件，⽽⼀个数据⽂件只能⾪属⼀个表空间。

总结⼀下：解释数据库、表空间、数据⽂件、表、数据的最好办法就是想象⼀个装满东西的柜⼦。数据库其实就是柜⼦，柜中的抽屉是表空间，抽屉中的⽂件夹是数据⽂件，⽂件夹中的纸是表，写在纸上的信息就是数据。

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数据库的物理结构和逻辑结构
数据库的物理结构和逻辑结构

⾸先，你需要明⽩的⼀点是：数据库的物理结构是由数据库的操作系统⽂件所决定，每⼀个Oracle数据库是由三种类型的⽂件组成：数据⽂件、⽇志⽂件和控制⽂件。数据库的⽂件为数据库信息提供真正的物理存储。

每⼀个Oracle数据库有⼀个或多个物理的数据⽂件（data file）。⼀个数据库的数据⽂件包含全部数据库数据。逻辑数据库结构（如表、索引等）的数据物理地存储在数据库的数据⽂件中。数据⽂件通常为*.dbf格式，例如：userCIMS.dbf。数据⽂件有下列特征：①、⼀个数据⽂件仅与⼀个数据库联系；②、⼀旦建⽴，数据⽂件只增不减；③、⼀个表空间（数据库存储的逻辑单位）由⼀个或多个数据⽂件组成。