数据库

Posted on Wed, 25 Dec 2024 16:14:17 +0800 by LiangMingJian

什么是数据库

应用程序需要保存用户的数据，比如 Word 需要把用户文档保存起来，以便下次继续编辑或者拷贝到另一台电脑。

大部分情况下，要保存用户的数据，一个最简单的方法是把用户数据写入文件。例如，要保存一个班级所有学生的信息，可以向文件中写入一个 CSV 文件，如果要保存学校所有班级的信息，可以写入另一个 CSV 文件。

但是，随着应用程序的功能越来越复杂，数据量越来越大，如何管理这些数据就成了大问题。

  • 读写文件并解析出数据需要大量重复代码；
  • 从成千上万的数据中快速查询出指定数据需要复杂的逻辑；

如果每个应用程序都各自写自己的读写数据的代码，一方面效率低，容易出错，另一方面，每个应用程序访问数据的接口都不相同，数据难以复用。

所以，数据库作为一种专门管理数据的软件就出现了。应用程序不需要自己管理数据，而是通过数据库软件提供的接口来读写数据。至于数据本身如何存储到文件，那是数据库软件的事情，应用程序自己并不关心，这样一来，编写应用程序的时候，数据读写的功能就被大大地简化了。

数据库的模型

数据库按照数据结构来组织、存储和管理数据，实际上，数据库一共有三种模型：

  • 层次模型
  • 网状模型
  • 关系模型

层次模型就是以上下级的层次关系来组织数据的一种方式，层次模型的数据结构看起来就像一颗树：

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网状模型把每个数据节点和其他很多节点都连接起来，它的数据结构看起来就像很多城市之间的路网：

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关系模型把数据看作是一个二维表格，任何数据都可以通过行号+列号来唯一确定，它的数据模型看起来就是一个 Excel 表：

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随着时间的推移和市场竞争，最终，基于关系模型的关系数据库获得了绝对市场份额。目前，主流的关系数据库主要分为以下几类：

  • 商用数据库，例如：Oracle，SQL Server，DB2 等
  • 开源数据库，例如：MySQL，PostgreSQL 等
  • 桌面数据库，以微软 Access 为代表，适合桌面应用程序使用
  • 嵌入式数据库，以 Sqlite 为代表，适合手机应用和桌面程序

数据类型

对于一个关系表，除了定义每一列的名称外，还需要定义每一列的数据类型。关系数据库支持的标准数据类型包括数值、字符串、时间等。

关系模型

关系数据库是建立在关系模型上的。而关系模型本质上就是若干个存储数据的二维表，可以把它们看作很多 Excel 表。

  • 表的每一行称为记录（Record），记录是一个逻辑意义上的数据。
  • 表的每一列称为字段（Column），同一个表的每一行记录都拥有相同的若干字段。

字段定义了数据类型（整型、浮点型、字符串、日期等），以及是否允许为 NULL。注意 NULL 表示字段数据不存在。一个整型字段如果为 NULL 不表示它的值为 0，同样的，一个字符串型字段为 NULL 也不表示它的值为空串。通常情况下，字段应该避免允许为 NULL。不允许为 NULL 可以简化查询条件，加快查询速度，也利于应用程序读取数据后无需判断是否为 NULL。

关系数据库的表和表之间需要建立一对多，多对一和一对一的关系，这样才能够按照应用程序的逻辑来组织和存储数据。例如：

  • 一个班级表，每一行对应着一个班级，而一个班级对应着多个学生，班级表和学生表的关系就是一对多。
  • 反过来，我们先在学生表中定位了一行记录，要确定他的班级，学生表和班级表是多对一的关系。
  • 如果我们把班级表分拆得细一点，单独创建一个教师表，班级表只存储教师ID，这样，一个班级总是对应一个教师，班级表和教师表就是一对一关系。
参考文件 1： SQL教程 @廖雪峰