1.1　認識數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫能夠?qū)?shù)據(jù)按照特定的規(guī)律組織起來。那么，我們?yōu)槭裁匆獙W習數(shù)據(jù)庫？數(shù)據(jù)是如何存儲的？數(shù)據(jù)庫要遵守什么規(guī)則？數(shù)據(jù)庫技術(shù)都經(jīng)歷過什么階段？數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)會提供哪些功能？當前流行的數(shù)據(jù)庫有哪些？

1.1.1　我們?yōu)槭裁匆獙W習數(shù)據(jù)庫

我們?yōu)槭裁匆獙W習數(shù)據(jù)庫，可以從以下幾個方面來闡述原因。

1．數(shù)據(jù)時代背景

我們身處一個數(shù)據(jù)時代，舉一些簡單的例子來說明這樣一個時代大背景。

學校需要把學生的基本信息（學號、姓名、性別、年齡、年級、班級、成績等）存放在不同的表中，而這些表都需要存放在數(shù)據(jù)倉庫中，老師可以根據(jù)學生的姓名或者學號查閱學生的基本信息，如果使用計算機處理這些工作，管理效率就可以得到極大的提升。

我們?nèi)ド虉龌蛘叱匈徫锝Y(jié)賬時，收銀員的計算機里有進銷存軟件，該軟件的本質(zhì)是記錄和處理消費數(shù)據(jù)，顧客每次購買的商品種類、數(shù)量、金額、時間以及每次購買所獲得的積分都通過該軟件存儲在后臺數(shù)據(jù)庫中。

我們的智能手機上的應(yīng)用無時無刻不在記錄和處理關(guān)于我們?nèi)粘Ｉ畹臄?shù)據(jù)。購物網(wǎng)站會根據(jù)我們的每次一次網(wǎng)購分析我們的購物喜好，從而向我們推薦合適的商品；健身軟件每天會記錄我們的運動數(shù)據(jù)；育兒軟件會記錄嬰兒成長相關(guān)的數(shù)據(jù)；聊天軟件會記錄我們的每一條聊天內(nèi)容；社交軟件會根據(jù)我們分享的內(nèi)容而推送相應(yīng)的廣告；電子錢包會記錄我們的每一筆收入和消費；家用攝像機會記錄用戶的基本信息并上傳到云端服務(wù)器，記錄在數(shù)據(jù)庫中。這就是我們所處的互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)無處不在，我們必須要學習數(shù)據(jù)庫知識，才能更好地理解這個數(shù)據(jù)世界。

2．軟件行業(yè)的工作性質(zhì)

對于軟件行業(yè)的同學來說：

     程序 = 算法 + 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

無論是傳統(tǒng)的軟件，還是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站，或者移動端的應(yīng)用，都要處理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫可以說是學習軟件開發(fā)的核心課程之一，幾乎絕大部分軟件都涉及數(shù)據(jù)庫，很多數(shù)據(jù)必須保存在數(shù)據(jù)庫中，也許最初少量的信息可以保存在文件中，但是隨著數(shù)據(jù)量的增大，文件已經(jīng)不能很理想地處理這些數(shù)據(jù)，所以必須掌握使用數(shù)據(jù)庫處理數(shù)據(jù)，因為數(shù)據(jù)庫速度更快，更好維護，開發(fā)效率更高。

3．數(shù)據(jù)庫設(shè)計的優(yōu)劣

在數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段，對于同一領(lǐng)域建模，不同的建模人員得到的結(jié)果不一樣，進而轉(zhuǎn)換后的關(guān)系模式也不一樣。這樣就存在關(guān)系模式的優(yōu)劣之分。學習數(shù)據(jù)庫就是要學習前人總結(jié)的一些規(guī)則，以及常用的表示方法，進而設(shè)計出更合理、高效的模式。

1.1.2　數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷的階段

本小節(jié)將為讀者介紹數(shù)據(jù)庫技術(shù)經(jīng)歷的3個階段，即層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段、關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段和后關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段。

1．層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段

層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是較早研制成功的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，典型的是1968年由IBM研制的信息管理系統(tǒng)（Information Management System，IMS）。1966年，美國國家航空航天局（NASA）承包商北美航空希望能夠開發(fā)一個計算機程序，用于追蹤火箭的數(shù)百萬個部件，作為對這個需求的回應(yīng)，IBM在1968年推出了全球第一個商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)在1969年改名為信息管理系統(tǒng)。

網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫是處理以記錄類型為節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫。世界上第一個網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是美國通用電氣Bachman等人在1964年開發(fā)成功的IDS（Integrated DataStore），IDS奠定了網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)。

2．關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段

1970年，IBM的研究員，有“關(guān)系數(shù)據(jù)庫之父”之稱的埃德加·弗蘭克·科德博士首次提出了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型的概念，奠定了關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)。20世紀70年代，IBM公司的San Jose實驗室研制的關(guān)系數(shù)據(jù)庫問世。20世紀80年代以來，計算機廠商推出的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)幾乎都支持關(guān)系模型，數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域當前的研究工作大都以關(guān)系模型為基礎(chǔ)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的代表數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為Oracle、DB2、SQL Server、MySQL、Sybase等。

3．后關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)階段

后關(guān)系數(shù)據(jù)庫實質(zhì)上是在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上融合了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和Internet網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)背景而發(fā)展起來的。它結(jié)合了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（如層次、網(wǎng)狀和關(guān)系數(shù)據(jù)庫）的一些特點，以及Java等編程工具環(huán)境，適用于以Internet Web為基礎(chǔ)的應(yīng)用，開創(chuàng)了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的新時代。從后關(guān)系型數(shù)據(jù)庫模型的提出到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了20多年，隨著后關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，后關(guān)系型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品已經(jīng)不再停留在模型的基礎(chǔ)階段，例如美國InterSystems公司發(fā)布的Caché就是一個用于高性能事務(wù)應(yīng)用的后關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有面向?qū)ο蟮脑S多功能和一個事務(wù)型多維數(shù)據(jù)模型。

1.1.3　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的功能

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（Database Management System，DBMS）是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，是管理數(shù)據(jù)庫的軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)就是實現(xiàn)把用戶意義下抽象的邏輯數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換成為計算機中具體的物理數(shù)據(jù)處理的軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能如下：

1．數(shù)據(jù)定義

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)定義語言（Data Definition Language，DDL）供用戶定義數(shù)據(jù)庫的三級模式結(jié)構(gòu)、兩級映像以及完整性約束和保密限制等約束。簡單地說，數(shù)據(jù)定義語言用來創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫中的各種對象—表、視圖、索引、同義詞、聚簇等，比如：

     CREATE TABLE/VIEW/INDEX/SYN/CLUSTER

2．數(shù)據(jù)操作

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)操作語言（Data Manipulation Language，DML）供用戶實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的追加（INSERT）、刪除（DELETE）、更新（UPDATE）等操作。

3．數(shù)據(jù)控制

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)控制語言（Data Control Language，DCL）包含數(shù)據(jù)完整性控制、數(shù)據(jù)安全性控制和數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)等，具體如授權(quán)（GRANT）、回滾（ROLLBACK）、提交（COMMIT）等。