九. 数据库 DRAFT
关于数据库
数据库是一种组织和存储数据的系统，它通过一系列的规则和程序来管理数据的存取和更新。数据库可以存储各种类型的数据，包括数字、文本、图片和音频等。数据库的主要作用是允许用户有效地存储、查询和更新大量数据，并确保数据的安全和完整性。
数据库一般包含数据表、表之间的关系、索引以及一系列的程序和工具。数据表是数据库中的基本单位，每个表代表一个实体或概念，例如一个客户、一笔订单或者一篇文章等。表之间的关系可以是一对一、一对多或者多对多的关系，这些关系可以用来组织数据并进行查询。索引是加速数据检索的一种工具，它可以在数据库中快速定位数据。
数据库的种类包括关系型数据库、非关系型数据库、图形数据库等。关系型数据库是最常见的一种数据库类型，使用 SQL 作为查询语言。非关系型数据库不使用 SQL，而是使用其他的查询语言或者 API 进行数据查询。图形数据库则适用于存储和查询复杂的关系网数据，例如社交网络和知识图谱等。
数据库的应用非常广泛，包括企业内部的数据管理、电子商务、社交网络、物联网、大数据分析等领域。
数据库(Database 简称 DB) – 数据的仓库
我们例子中的: 用户数据, 学生数据, 成绩数据…
数据库管理系统(Database Management System 简称 DBMS) – 代替我们管理数据的软件, 能够操作数据仓库的软件
前面的例子,我们自己写程序把数据放到文件里, 管理文件,管理里面一行一行的数据, 有了数据库后,DBMS去做, 不是我们做, 或者说我们的程序通过DBMS来做
数据是如何存放在数据库中? 划分成不同的区域 – 一个区域就是一个"表" (table)
用在我们的例子中, 存储用户数据, 我们就建立一个用户表, 学生数据, 我们就建立一个学生表, 成绩数据就建立一个成绩表…
表中是如何存放数据的? 把数据拆成一个一个独立的信息 – 字段
用户数据 拆成 用户名, 密码. 角色 … 是不是和我们抽象成结构体或类很像?
怎样理解表? – 和你平常使用的二维表格一样, 表头, 行, 列
怎样理解列? – 列就是属性字段, 一列就是一个字段, 代表一样的信息
user表(用户表)
username password role admin 123456 9 user 654321 1 username, password, role是字段, admin行,user行是数据…
student表(学生信息表)
grade class student_id name gender 20 1 1 郭靖 男 20 1 2 黄蓉 女 20 2 1 杨康 男
设计这些表要注意什么? – 数据库三大范式
数据库三大范式是指关系数据库设计中的一些规则，旨在确保数据的有效性和一致性，这些规则包括：
第一范式（1NF）：保证每个列都是不可再分的原子值。每列的内容必须都是单一的数据类型（例如，不会出现将字符串和数值混在一起的情况）。此外，每一行都必须有一个唯一的标识符（主键），用来区分不同的记录。
第二范式（2NF）：消除部分依赖。表中的所有非主键列必须依赖于主键，而不是只依赖于主键的一部分。如果主键由多个列组成，那么每个非主键列都必须依赖于这些列的组合，而不是单个列。
第三范式（3NF）：消除传递依赖。表中的所有非主键列必须直接依赖于主键，而不是通过其他非主键列间接依赖于主键。也就是说，不应该存在非主键列通过其他非主键列来影响主键的情况。
遵守这三个范式可以有效地规范数据库设计，保证数据的一致性和正确性，减少数据冗余和数据不一致等问题的出现。
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第一范式: 表中的列不能重复,(且不能分解为更多信息)
user表 不能有两个username字段
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第二范式: 有某一列, 所有的数据在这一列上不重复, 且为数据的关键属性, 这一列就叫"主键"(Primary Key)
username 在程序中不能重复, 一个username标识一个用户 主键就是username
student_id (学号)能做主键吗? 如果不可以怎样修改? 改成200101可以吗?
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第三范式: 数据列不能依赖其他表中的非主键列
假设成绩表:
exam name chinese_point math_point english_point 期中 郭靖 121 80 30 依赖学生表中的姓名可以吗? 为什么? 还有什么不可以的?
存在表中有什么用? 容易管理, 安全有保障, 方便查询
数据库中的数据怎样使用? – 用SQL语言写段代码
如果用户都会SQL语言, 一般情况下不需要做那些MIS系统
什么是SQL? – 结构化查询语言(Structured Query Language） 它被程序员戏称为简单查询语言…
SQL 在各个数据库上都差不太多, 学会可以一直用
SQL都有什么?
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DDL（Data Definition Language）：数据定义语言，用来定义(创建)数据库对象：库、表、列等。
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DML（Data Manipulation Language）：数据操作语言，用来定义数据库记录（数据）增删改。
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DCL（Data Control Language）：数据控制语言，用来定义访问权限和安全级别。(DBA用)
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DQL（Data Query Language）：数据查询语言，用来查询记录（数据）查询。
我们主要学 DDL DML 和DQL
主流数据库有哪些
下面是常见的数据库类型和相关的开源或商业数据库：
- 关系型数据库：使用 SQL 作为查询语言，最广泛应用于企业级数据管理系统。
- MySQL: 开源数据库，它是最受欢迎的关系型数据库之一，由 Oracle 公司维护和支持。
- Oracle: 商业数据库，拥有完善的企业级管理和安全特性，适用于大型企业级应用系统。
- Microsoft SQL Server: 商业数据库，由微软公司开发和维护，主要用于企业级应用、数据仓库和商业智能系统。
- PostgreSQL: 开源数据库，功能强大，适用于高并发读写场景和大规模数据存储。
- SQLite: 开源数据库，小巧灵活，可以嵌入到应用程序中使用。
- 非关系型数据库：不使用 SQL 作为查询语言，通常用于处理海量数据和分布式系统。
- MongoDB: 开源数据库，属于文档型数据库，适合存储大量的非结构化数据，例如 JSON 格式文件。
- Redis: 开源数据库，属于存储型数据库，适用于高速读写和缓存等场景。
- Cassandra: 开源数据库，属于列型数据库，适用于分布式数据存储和大数据分析。
- Elasticsearch: 开源数据库，属于文本搜索型数据库，适用于全文搜索、实时分析和数据可视化等场景。
- 图形数据库：用于存储和查询复杂的关系网数据。
- Neo4j: 开源数据库，属于图形数据库，适用于社交网络和知识图谱等场景。
- ArangoDB: 开源数据库，支持多模型数据管理，包括图形数据库和文档型数据库等。
- OrientDB: 开源数据库，支持多模型数据管理，包括图形数据库、文档型数据库和键值型数据库等。
以上列举的数据库只是其中的一小部分，还有很多其他的数据库可供选择。选取特定的数据库要根据具体的业务需求和系统要求来确定。