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1
数据库概述
第
章
1.1
数据库
1.1 数据库
1.1.1 数据库的概念和作用
数据库（Database）是指长期存储在计算机内，有组织的、可共享的数据集合。它可视为一个电子化的文件柜，用来存储电子文件，用户可以对文件中的数据进行查询、新增、更新、删除等操作。
表1-1 学生信息表
学生姓名 学生性别 学生年龄 所属班级
小美 女 22 大二3班
小明 男 23 大四2班
小伟 男 20 大一3班
1.1 数据库
1.1.2 数据库的特点
实现了数据独立性
1
实现了数据共享
2
减少了数据冗余度
3
实现了数据的集中控制
4
维护了数据完整性
5
提高了数据的可恢复性
6
数据独立性包括物理独立性和逻辑独立性。
数据冗余是指数据在存储器中不必要的重复存储。
数据完整性是指数据的一致性、正确性、有效性和相容性。
1.1 数据库
1.1.3 数据模型
数据模型的概念
1
数据模型的类型
2
数据模型（Data Model）是对现实世界数据的模拟和抽象，是数据库系统中用于提供信息表示和操作手段的形式构架。其主要作用是确定系统中数据的定义和格式，使人更容易理解，便于在数据库系统上实现。
概念数据模型（Conceptual Data Model）：主要用来描述现实世界数据的概念化结构。
逻辑数据模型（Logixal Data Model）：是用户在数据库中所看到的数据模型，反映的是系统设计人员对数据存储的观点，是对概念数据模型的进一步分解和细化，主要包括层次数据模型、网状数据模型和关系数据模型三种类型。
物理数据模型（Physical Data Model）：这是描述数据在存储介质上的组织结构的数据模型。
1.1 数据库
1.1.3 数据模型
数据模型的三要素
3
① 数据结构。数据结构是数据模型的基础，用于描述数据库对象的静态特征，包括数据的类型、内容、性质及数据之间的联系等。
② 数据操作。用于描述数据库对象的动态特征，包括在相应数据结构上的操作类型和操作方式，主要指查询、插入、删除和修改等操作。
③ 数据完整性约束。数据完整性约束是一组完整性规则的集合，主要描述数据结构内数据间的语法、词义联系、数据之间的制约和依存关系，并且规定了数据库状态及状态变化所应满足的条件，以保证数据的正确性、有效性和相容性。
1.1 数据库
1.1.4 数据库类型
层次模型数据库
1
目前成熟地应用在数据库系统中的数据模型有：层次模型、网状模型和关系模型。它们之间的根本区别在于数据之间联系的表示方式不同，层次模型以“树结构”表示数据之间的联系，网状模型以“网结构”表示数据之间的联系，关系模型以“二维表”表示数据之间的联系。
层次模型是数据库系统最早使用的一种模型，它的数据结构就像是一棵“有向树”。根结点在最上端，层次最高，子结点在下，逐层排列，如图1-1所示。
图1-1 层次模型图
1.1 数据库
1.1.4 数据库类型
网状模型数据库
2
网状模型以网状结构表示实体与实体之间的多种复杂联系，能够更为直接地描述现实客观世界。网中的每一个结点代表一个记录类型，结点之间的联系用链接指针来实现，如图1-2所示。
图1-2 网状模型图
1.1 数据库
1.1.4 数据库类型
关系模型数据库
3
关系模型数据库的层次结构可以分为以下四级：
数据库（Database）
表（Table）
记录（Record）
字段（Field）
1.1 数据库
1.1.4 数据库类型
关系模型数据库
3
图1-3所示为一个简单的关系模型。
图1-3 关系模型图
讲授
教师
课程
教师编号
上课教室
教师编号
课程名称
课程编号
教师姓名
教师性别
所属系别
1.1 数据库
1.1.4 数据库类型
关系模型数据库
3
将图转换成两张表，两张表之间通过教师编号进行关联，如表1-2和表1-3所示。
教师编号 姓 名 性 别 所 属 系
101 刘老师 男 数学系
102 王老师 女 文学系
103 赵老师 男 物理系
课程编号 课 程 名 教师编号 上课教室
201 高等代数 101 sx-01
202 文学史 102 wx-03
203 电磁学 103 wl-02
表1-2 教师表
表1-3 课程表
1.2
数据库系统
1.2 数据库系统
1.2.1 数据库系统的构成
数据库系统通常由硬件、软件、数据库以及用户构成，如图1-4所示。
图1-4 数据库系统的构成
1.2 数据库系统
1.2.2 数据库管理系统
数据库管理系统（Database Management System，简称DBMS）是一种操作和管理数据库的大型软件，使用它可以创建、使用和维护数据库。DBMS建立在操作系统之上，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。
对数据定义；
对数据进行增加、删除、更新、查询等操作；
对数据进行组织、存储与管理；
维护数据库，保证数据库的正常运行；
保护数据库中数据的安全，数据遭到破坏后能够恢复；
负责处理数据的传送。
1.2 数据库系统
1.2.3 常见的关系型数据库管理系统
常见的关系型数据库管理系统有MySQL数据库管理系统、Oracle数据库管理系统、DB2数据库管理系统、SQL Server数据库管理系统等。
Oracle
1
DB2
2
SQL Server
3
Oracle即Oracle RDBMS，是甲骨文公司的一款关系型数据库管理系统。
SQL Server是Microsoft公司推出的关系型数据库管理系统，是真正的客户机/服务器体系结构
DB2是IBM公司出品的关系型数据库管理系统，具有较好的可伸缩性，可支持从大型机到单用户环境，并且支持所有常见的服务器操作系统平台。
1.3
MySQL数据库管理系统
1.3 MySQL数据库管理系统
MySQL是目前非常流行的关系型数据库管理系统，关系型数据库管理系统就是管理关系型数据库，并将数据组织为相关的行和列的系统。MySQL由瑞典MySQL AB公司开发，目前属于Oracle公司。MySQL在过去由于性能高、成本低、可靠性好，被广泛地应用在互联网上的中小型网站中。不过，随着MySQL的不断发展和完善，它也逐渐用于大型网站和应用，例如Baidu，Sina，Tencent，Alibaba，Google，Facebook，Twitter等大型互联网公司都用到了MySQL。
1.3 MySQL数据库管理系统
1996年，MySQL 1.0诞生。1996年10月份，MySQL 3.11.1发布。
1999年，Monty作为创始人之一，成立了MySQL AB公司，并与Sleepycat公司合作，发布了MySQL 3.23版本。
2003年3月，MySQL 4.0正式发布。
2005年10月，代表MySQL里程碑的版本——MySQL 5.0正式问世。
2008年1月16日，Sun公司收购MySQL。
2009年4月20日，Oracle收购Sun公司。
2010年4月，MySQL 5.5版本正式对外发布。
2013年2月，MySQL 5.6 GA版本发布。
2015年10月，MySQL 5.7 GA版本发布。
1.3.1 MySQL的产生与发展
1.3 MySQL数据库管理系统
MySQL由于其性能优秀，已经成为最流行的关系型数据库管理系统之一。
1.3.2 MySQL的优势
运行速度快，具有高效的查询速度；
对于大多数个人免费；
支持Linux、Mac OS、Windows等多种操作系统；
为C，C++，Python，Java，Perl，PHP，等多种编程语言提供了API；
支持多线程，充分利用了CPU资源；
既能作为一个单独的应用程序应用在客户端/服务器网络环境中，也能作为一个库嵌入到其他软件中；
支持多种存储引擎；
可复制全局事务标识，支持自我修复式集群。
1.3 MySQL数据库管理系统
1.3.3 如何学习MySQL
巩固基础
1
多动手操作
2
多查看资料
3
对于学习MySQL来说，SQL语言是最为基础的部分，大部分操作都是通过SQL语句来执行的，因此熟练使用SQL语句对深入学习MySQL有很大的帮助。
同一个功能，往往可以使用不同的SQL语句来实现，只有多动手操作，才能检验自己的想法是否正确，哪种实现方法最合理。
不断学习
3
1.4
结构化查询语言SQL
1.4 结构化查询语言SQL
1.4.1 SQL简介
结构化查询语言（Structured Query Language，简称SQL）是目前被广泛使用的关系型数据库标准语言，用于插入、更新、删除和查询数据，以及管理关系型数据库系统。
SQL语句主要可分为以下4类：
数据定义语句（DDL）
1
数据操作语句（DML）
2
数据控制语句（DCL）
3
数据定义语句是负责定义数据结构与数据库对象的指令集，常用语句关键字包括CREATE、ALTER与DROP。
数据操作语句是负责访问数据库对象中数据的指令集，用户通过它可以实现对数据库的基本操作，常用关键字包括INSERT，UPDATE，DELETE和SELECT。
事务处理语句
3
数据控制语句是对数据访问权进行控制的指令集，它可以管理用户对数据表、预存程序、用户自定义函数等数据库对象的使用权限。常用关键字包括GRANT和REVOKE。
1.4 结构化查询语言SQL
1.4.2 SQL的简单应用
下面将通过使用SQL语句创建表，并在表中添加和查询数据，来初步认识SQL语句的应用。
【例1-1】
使用SQL语句创建一张表，并在其中插入一条记录。
首先设计一张名为students的表格，表中有一条学生信息，如表1-4所示。
表1-4 students表
编 号 姓 名 年 龄 性 别
1 小明 22 男
1.4 结构化查询语言SQL
1.4.2 SQL的简单应用
CREATE TABLE students(
id INT(11) UNSIGNED,
name VARCHAR(32),
age INT(4) UNSIGNED,
sex VARCHAR(16)
);
根据表1-4可以编写一条SQL语句，该语句使用CREATE关键字声明创建一张名为students的表：
提示
MySQL中的SQL语句是不区分大小写的，就是说CREATE和create作用相同，但是很多开发人员习惯将关键字大写，将数据列和表名小写。读者也应该养成一个良好的编程习惯，这样写出来的代码更容易阅读和维护。
1.4 结构化查询语言SQL
1.4.2 SQL的简单应用
INSERT INTO students(id,name,age,sex) VALUES(1,"小明",22,"男");
现在这张表里没有任何数据，下面使用INSERT关键字在表中添加一条数据：
SELECT * FROM students;
添加完成后，可以使用SELECT关键字查询这张表中的信息：
+-------+--------+--------+-------+
| id | name | age | sex |
+-------+--------+--------+-------+
| 1 | 小明 | 22 | 男 |
+-------+--------+--------+-------+
查询出来的结果如下：

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