速码快速开发系统-MySQL-1.数据库基础知识

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### 一、什么是数据库？

数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。

### 二、为什么需要数据库？

因为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。

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：

```
id,name,gender,score
1,小明,M,90
2,小红,F,95
3,小军,M,88
4,小丽,F,88
```

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：

```ascii
┌──────────────┐
│ application  │
└──────────────┘
       ▲│
       ││
   read││write
       ││
       │▼
┌──────────────┐
│   database   │
└──────────────┘
```

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。

### 三、数据模型

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：

```ascii
            ┌─────┐
            │     │
            └─────┘
               │
       ┌───────┴───────┐
       │               │
    ┌─────┐         ┌─────┐
    │     │         │     │
    └─────┘         └─────┘
       │               │
   ┌───┴───┐       ┌───┴───┐
   │       │       │       │
┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐
│     │ │     │ │     │ │     │
└─────┘ └─────┘ └─────┘ └─────┘
```

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：

```ascii
     ┌─────┐      ┌─────┐
   ┌─│     │──────│     │──┐
   │ └─────┘      └─────┘  │
   │    │            │     │
   │    └──────┬─────┘     │
   │           │           │
┌─────┐     ┌─────┐     ┌─────┐
│     │─────│     │─────│     │
└─────┘     └─────┘     └─────┘
   │           │           │
   │     ┌─────┴─────┐     │
   │     │           │     │
   │  ┌─────┐     ┌─────┐  │
   └──│     │─────│     │──┘
      └─────┘     └─────┘
```

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：

```ascii
┌─────┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│     │     │     │     │     │
├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│     │     │     │     │     │
├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│     │     │     │     │     │
├─────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│     │     │     │     │     │
└─────┴─────┴─────┴─────┴─────┘
```

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。

为什么关系数据库获得了最广泛的应用？

因为相比层次模型和网状模型，关系模型理解和使用起来最简单。

关系数据库的关系模型是基于数学理论建立的。我们把域（Domain）定义为一组具有相同数据类型的值的集合，给定一组域D1,D2,...,Dn，它们的笛卡尔集定义为D1×D2×……×Dn={(d1,d2,...,dn)|di∈Di,i=1,2,...,n}， 而D1×D2×……×Dn的子集叫作在域D1,D2,...,Dn上的关系，表示为R(D1,D2,...,Dn)，这里的R表示$#%&^@!&$#;!~％¥%:(……算了，根本讲不明白，大家也不用理解。

基于数学理论的关系模型虽然讲起来挺复杂，但是，基于日常生活的关系模型却十分容易理解。我们以学校班级为例，一个班级的学生就可以用一个表格存起来，并且定义如下：

| ID   | 姓名 | 班级ID | 性别 | 年龄 |
| :--- | :--- | -----: | ---: | ---: |
| 1    | 小明 |    201 |    M |    9 |
| 2    | 小红 |    202 |    F |    8 |
| 3    | 小军 |    202 |    M |    8 |
| 4    | 小白 |    201 |    F |    9 |

其中，班级ID对应着另一个班级表：

| ID   | 名称       | 班主任 |
| :--- | :--------- | :----- |
| 201  | 二年级一班 | 王老师 |
| 202  | 二年级二班 | 李老师 |

通过给定一个班级名称，可以查到一条班级记录，根据班级ID，又可以查到多条学生记录，这样，二维表之间就通过ID映射建立了“一对多”关系。

### 四、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：

上面的表中列举了最常用的数据类型。很多数据类型还有别名，例如，`REAL`又可以写成`FLOAT(24)`。还有一些不常用的数据类型，例如，`TINYINT`（范围在0~255）。各数据库厂商还会支持特定的数据类型，例如`JSON`。

选择数据类型的时候，要根据业务规则选择合适的类型。通常来说，`BIGINT`能满足整数存储的需求，`VARCHAR(N)`能满足字符串存储的需求，这两种类型是使用最广泛的。

### 五、主流关系数据库

目前，主流的关系数据库主要分为以下几类：

1. 商用数据库，例如：[Oracle](https://www.oracle.com/)，[SQL Server](https://www.microsoft.com/sql-server/)，[DB2](https://www.ibm.com/db2/)等；
2. 开源数据库，例如：[MySQL](https://www.mysql.com/)，[PostgreSQL](https://www.postgresql.org/)等；
3. 桌面数据库，以微软[Access](https://products.office.com/access)为代表，适合桌面应用程序使用；
4. 嵌入式数据库，以[Sqlite](https://sqlite.org/)为代表，适合手机应用和桌面程序。

MySQL-1.数据库基础知识

数据库是“按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库”。是一个长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的大量数据的集合。

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