数据库概述

这篇梳理数据库的基础理论：数据与信息、数据库系统的特点、数据模型、E-R 模型，以及关系模式规范化（范式）。这些是动手写 SQL 之前需要建立的概念基础。

常见数据库产品

数据库能做什么

• 存储大量数据，方便检索和访问。
• 保持数据信息的一致、完整。
• 支持共享与安全控制。
• 通过组合分析，产生新的有用信息。

数据管理基本概念

• 数据：描述事物的符号记录（数字、文字、图形、图像、声音等）。
• 信息：能够通过文字、图像、声音、符号、数据等为人类获知的知识。
• 数据管理：对数据的分类、组织、编码、存储、查询和维护。
• 数据处理：对数据进行加工、将数据转换成信息的过程。

数据管理的发展经历了三个阶段：人工管理 → 文件系统 → 数据库系统。

数据库系统的特点

1. 数据结构化：用特定的数据模型表示事物以及事物之间的联系。
2. 数据共享性高：减少数据冗余，减少更新异常。
3. 数据独立性强：程序和数据相对独立。
4. 数据粒度小：粒度单位是记录中的数据项，粒度越小处理越快、越方便。
5. 独立的数据操作界面：通过命令或界面（菜单、工具栏、对话框）访问和处理数据。
6. 统一管理和控制：数据定义、操纵和控制由数据库管理系统（DBMS）统一管理。

数据模型

常见的数据库模型有三种：

• 层次模型：树形结构，一对多。
• 网状模型：图状结构，多对多。
• 关系模型：二维表结构，是目前的主流（SQL Server、MySQL、Oracle 都属此类）。

数据库基本术语

数据库就是"数据"的"仓库"，由表、关系以及操作对象组成：

• 数据存放在表中。
• 表由记录（行）组成，一个记录就是一个实体对象。
• 记录由字段（列）组成，每一列都是一个属性描述。
• 字段由字符或数字等组成。

DBMS 与数据库系统

**DBMS（DataBase Manager System，数据库管理系统）**是执行数据库管理任务所需的软件，必须基于计算机操作系统才能安装和运行。

一个完整的数据库系统通常由以下部分组成：数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户。其中相关人员包括：

• 最终用户
• 应用程序员
• 数据库管理员（DBA）

E-R 模型

**E-R 模型（Entity-Relationship，实体-联系模型）**由 P.P.S. Chen 于 1976 年提出，用 E-R 图表示实体及其联系，是概念模型的一种，广泛用于数据库设计。

绘制 E-R 图的图形元素：

E-R 图设计原则：

• 真实性：实体集和属性应反映客观现实。
• 避免冗余：任何事物只表达一次，否则浪费空间且易出错。
• 简单性：避免引入过多元素，尽量简单明了。
• 合理选择元素类型。

E-R 图是设计数据库的指导思想，主要体现表与表之间的逻辑联系。

关系模式的规范化

关系数据库的设计主要是关系模式设计，其好坏直接影响数据库设计的成败。把关系模式规范化，是得到较好关系模式的途径。规范化的关系模式称为关系范式。

未规范化数据库的缺点：数据冗余大、一致性差、修改复杂，插入/删除/更新时会产生异常。规范化后则尽量去除冗余、保持一致、修改简单、消除异常，表一般也比较小。

其他基础术语

• SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）：用于定义和查询数据库的语言。
• DBA（DataBase Administrator）：数据库管理员。