数据库系统

数据库

什么是数据库？
将信息以某种形式存储在一起。

数据库的重要位置
系统软件之一，为多种应用软件提供基础。

注意数据库（Database）与数据库管理系统（Database management system，DBMS）的区别。

传统数据整理

传统数据整理的方式：一种方式为 CSV 的表格式存储。

缺点：安全性，效率性，使用时的复杂度等。

如无法保证在数字栏插入的一定是数字。检索需要遍历，出现问题容易直接崩溃等。

早期的DBMS

DBMS：软件层面上对数据模型进行定义，提供了增删改查等功能。

早期的数据模型：逻辑与物理紧密结合，必须对特定的数据库场景安排对应的处理应用。

根本原因为物理存储上直接采用应用对数据格式，位置等进行规定，因此切换场景等都需要重新进行设计。

关系模型

基于关系定义了一种数据模型的抽象。

• 利用一种简单的数据结构（关系）进行数据库存储
• 用户操作基于高级语言，DBMS 负责具体执行策略
• 物理存储由 DBMS 负责实现。

关系模型是将无序的各种数据通过关系串联起来，而对这些数据的操作和物理存储的实现都交给了 DBMS，因此使用者可以相对透明的完成对数据的处理。

关系模型也定义了三个概念：

• 数据结构
• 数据操作
• 数据约束

关系模型利用了数学上的关系定义

主键与外键

主键：每个关系中唯一的键，作为该关系的关键字。（如省略，一般会自动生成）

外键：提供关系与关系间的纽带。

DML

Data Manipulation Languages，数据操作语言，用来操作数据库表中的记录。

中文可以理解成增删改查四种操作。

常见的两种分类：

• Procedural: 指定了做什么，和如何做
• Non-Procedural(Declaratice): 仅仅指定了做什么

关系代数

关系代数是对关系模型中各种运算操作的集合（前面说了关系模型其实是一种数学的关系定义）。

注意和数学上的关系运算并不完全相同。

“选择”、“投影”、笛卡尔积（也叫做“叉积”或“交叉连接”）、并集、差集、“重命名”、“自然连接”。

利用关系代数我们可以解释两种 DML 的不同之处：

• Procedural：σb id=102(R ▷◁ S)，既解释了做什么，也解释了如何做
• Non-Procedural：(retrieve the joined tuples from R and S where bid equals 102，只说明了做什么，没有说明如何做，指定关系代数顺序）

第二种交给了 DBMS 来完成。

SQL

对关系模型的一种语言实现，现阶段使用最广泛的一种。

Non-Procedural

Reference

cmu15-445 一门广受好评的数据库系统课程

维基百科 维基百科，自由的百科全书