探究数据库系统数据与程序独立性的原因 (为什么数据库系统具有数据与程序的独立性)

在计算机科学中，数据库系统是相当重要的一个领域。随着信息技术的快速发展，数据库系统的应用越来越广泛。数据库系统中的数据与程序独立性在实际应用中也显得格外重要。该文将主要探究数据库系统中数据与程序独立性的原因。

一、 数据与程序独立性概念

数据与程序独立性是指程序的修改不会影响到数据的存储和维护，而数据的修改也不会影响到程序的运行。因此，这种独立性实际上是对程序与数据之间关系的解耦，使得程序在修改时不会影响到数据的存储，数据的修改也不会影响到程序的执行。

二、数据与程序独立性的原因

1. 数据模型

在数据库系统中，数据模型的设计是实现数据与程序独立性的重要一环。数据模型是用于描述数据结构和数据元素之间关系的工具。例如，一个简单的关系型数据模型有表和列，每个表用来存储一种数据类型，而表中的列就表示表中某一种数据类型的属性。利用数据模型，程序员可以对数据进行抽象和模拟，而程序则可以根据数据模型来形成程序实现的数据结构和数据元素，从而实现数据和程序的独立性。

2. 抽象数据类型

抽象数据类型是针对某一种数据类型的特性，提出的一种相对高层次的描述。抽象数据类型是基于数据抽象的一种概念，对于程序员而言，它的作用很大，因为它可以将程序与实际数据的构型进行分离，从而提高程序的可维护性和可重用性。

3. 数据库管理系统

数据库管理系统（简称DBMS）是数据库系统的关键因素之一。DBMS可以把数据和程序分别存在两个不同的地方，然后在数据存储和访问的同时还能够控制数据的一致性和完整性，从而实现数据与程序的独立性。

4. 数据独立性

在数据库系统中，数据独立性是指不同级别的数据结构之间的独立性。大家知道，在数据库中，数据可以划分为三个层次，即外模式、概念模式和内模式。这个层次划分实际上是为了实现数据独立性。外模式是对用户的逻辑视图，也就是用户所看到的那一部分数据，概念模式是数据库的逻辑结构，而内模式是表示数据在计算机上存放的方式。这三层之间的独立性能够保证程序可以在修改时不会影响到数据的存储。

5. 事务处理

事务是指把一组操作按一定要求执行的单元。事务处理具有如下特点：原子性、一致性、隔离性和持久性。实际上，在事务处理中，我们可以将每一个操作的结果批量提交，从而保证程序和数据之间的独立性。

三、 结语

综上所述，数据与程序独立性是数据库系统中一个非常重要的概念，它可以帮助我们提高程序的可维护性、可重用性和整个系统的可靠性。实现数据与程序的独立性需要我们从数据模型、抽象数据类型、数据库管理系统、数据独立性以及事务处理等几个方面进行考虑。只有从这几个角度提高理解和认识，才能在实际应用中更好地实现数据与程序的独立性。