要想清楚数据库的概念,首先必须了解与数据库技术密切相关的4个基本概念,即数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统。
数据(Data):描述事物的符号记录。
数据库(Database,简称DB):可以简单地理解为存放数据的仓库。通常,所有的数据按照一定的格式被保存在计算机存储设备上。
数据库管理系统(Database Management System,简称DBMS):通过此系统,我们可以科学地组织和存储数据,高效地获取和维护数据。
数据库系统(Database System,简称DBS):在计算机系统中引入数据库后的系统。
下面分别进行介绍。
数据是描述事物的符号记录,是数据库中存储的基本对象。除了基本的数字之外,像图书的名称、价格、作者等都可以称为数据。但是,数据的表现形式不能完全表达其内容,需要经过解释。例如,30代表一个数字,可以表示某个人的年龄,也可以表示某个人的编号,或者是一个班级的人数,所以数据的解释是指对数据含义的说明,数据的含义称为数据的定义,数据与其定义是不可分的。
例如,在日常生活中,可以这样描述一本书的信息:《零基础学Oracle》是吉林大学出版社出版的一本计算机图书,作者是明日科技,定价是79.80元,出版时间是2017年11月。该信息在计算机中就可以使用下面的方式来描述:
(零基础学Oracle,吉林大学出版社,明日科技,79.80,2017-11)
也就是将信息按照“(图书名称,出版社,作者,价格,出版时间)”的方式组织在一起,组成一条记录。该记录就是描述图书的数据,按照此种结构记录的数据,可以方便用户进行管理。而在数据库中,所有的数据都被保存在数据表中,数据表通过行来表示一条完整的记录,通过列来表示每一条记录的组成,如图1.1所示。
图1.1 通过数据表管理数据
通过图1.1可以发现,在数据库中,所有的数据都是通过数据表进行保存的,表中的一行表示一条完整的数据记录,通过不同的字段名标识每列记录的含义。
图1.1所示的数据表保存的只是一些基本的数据,可以发现表中的信息有如下几种数据类型。
整型数据:存储量。
字符串数据:名称、作者。
小数数据:单价。
日期数据:出版日期。
而数据表中可以保存的数据类型除了以上几种,还有视频、音频等。这些数据在数据库中可以使用多种运算符进行操作,如四则运算、交、差、并、补等操作。
当人们收集了大量的信息后,就需要应用数据库将这些信息保存,以供进一步加工处理(例如,统计销售量、总额等),这样可以避免手工处理数据所带来的困难与失误。而且严格来讲,数据库是长期存储在计算机内的有组织、可共享的大量数据的集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储,具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性,并可共享给各种用户,所以数据库具有永久存储、有组织和可共享3个基本特点。
数据库管理系统是介于用户与操作系统之间的一款数据管理软件。比较常见的数据库管理系统有SQL Server、Oracle、MySQL、Access、SQLite等,本书主要介绍这几种数据库。
数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件,也是一个大型、复杂的软件系统,主要功能包括以下几个方面。
1.数据操作功能
DBMS提供数据操作语言(Data Manipulation Language,简称DML),用户可以使用DML操作数据,实现对数据库的基本操作,如增加、修改、删除和查询数据等。
2.数据库的事务管理和运行管理
数据库在建立、运行和维护时由数据库管理系统统一管理和控制,以保证数据的安全性、完整性及多用户对数据的并发使用,确保发生故障后系统快速恢复。
3.数据定义功能
DBMS提供数据定义语言(Data Definition Language,简称DDL),用户可以通过DDL方便地定义数据库中的各个操作对象,如数据表、视图、序列等。
4.数据组织、存储和管理
DBMS要分类组织、存储和管理各种数据,包括数据字典、用户数据、数据的存储路径等。要确定以何种文件结构和存储方式在存储级上组织这些数据,如何实现数据之间的联系。数据组织和存储的基本目标是提高存储空间利用率和方便存取,提供多种存储方法(如索引)来提高存取效率。
5.数据库的建立和维护功能
数据库初始数据的输入、转换功能,数据库的转换、恢复功能,数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。
6.其他功能
DBMS与网络中其他软件系统的通信功能,不同的DBMS或文件系统的数据转换功能,异构数据库之间的互访和互操作功能等。
数据库系统一般由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员(负责数据库的建立、使用、维护)等构成。
一般在不引起混淆的情况下,常常把数据库系统简称为数据库,数据库系统可以用图1.2表示。
图1.2 数据库系统