1.1 數據庫基本概念

1.1.1 數據庫與數據庫管理系統

1．數據庫

數據庫（DB）是存放數據的倉庫，只不過這些數據存在一定的關聯，并按一定的格式存放在計算機內。廣義上講，數據不僅包含數字，還包括文本、圖像、音頻、視頻等。

例如，把一個學校的學生、課程、學生成績等數據有序地組織并存放在計算機內，就可以構成一個數據庫。因此，數據庫由一些持久的相互關聯的數據的集合組成，并以一定的組織形式存放在計算機的存儲介質中。

2．數據庫管理系統

數據庫管理系統（DBMS）是管理數據庫的系統，它按一定的數據模型組織數據。DBMS應提供如下功能。

（1）數據定義功能：可定義數據庫中的數據對象。

（2）數據操縱功能：可對數據庫表進行基本操作，如插入、刪除、修改、查詢等。

（3）數據的完整性檢查功能：保證用戶輸入的數據滿足相應的約束條件。

（4）數據庫的安全保護功能：保證只有具有權限的用戶才能訪問數據庫中的數據。

（5）數據庫的并發控制功能：使多個應用程序可在同一時刻并發地訪問數據庫的數據。

（6）數據庫系統的故障恢復功能：使數據庫在運行出現故障時進行數據庫恢復，以保證數據庫可靠運行。

（7）在網絡環境下訪問數據庫的功能。

（8）方便、有效地存取數據庫信息的接口和工具。編程人員通過程序開發工具與數據庫的接口編寫數據庫應用程序。數據庫系統管理員（DBA, DataBase Adminitrator）通過提供的工具對數據庫進行管理。

數據、數據庫、數據庫管理系統與操作數據庫的應用程序，加上支撐它們的硬件平臺、軟件平臺和與數據庫有關的人員一起構成了一個完整的數據庫系統。圖1.1描述了數據庫系統的構成。

自20世紀70年代關系模型提出后，商用數據庫系統迅速采用了這種模型，涌現出很多性能優良的關系數據庫管理系統（RDBMS）。

目前，商品化的數據庫管理系統以關系型數據庫為主導產品，技術比較成熟。主流的關系型數據庫管理系統包括Oracle、SQL Server、DB2、Sybase、Informix和Ingers等，小型的關系型數據庫管理系統包括MySQL、Access、Visual FoxPro等。

SQL Server是由Microsoft公司開發和推廣的在Windows平臺上最為流行的大中型關系數據庫管理系統。SQL Server版本從SQL Server 6.5、7.0、2000到2005，再到目前的SQL Server 2008，功能不斷完善。本書主要介紹SQL Server 2008。

1.1.2 數據模型

數據庫管理系統根據數據模型對數據進行存儲和管理，數據庫管理系統采用的數據模型主要有：層次模型、網狀模型和關系模型。

（1）層次模型：以樹狀層次結構組織數據。圖1.2所示為某學校按層次模型組織的數據示例。

（2）網狀模型：每一個數據用一個節點表示，每個節點與其他節點都有聯系，這樣，數據庫中的所有數據節點就構成了一個復雜的網絡。圖1.3所示為按網狀模型組織的數據示例。

（3）關系模型：以二維表格（關系表）的形式組織數據庫中的數據。

例如，在學生成績管理系統所涉及的學生、課程和成績三個表中。學生表涉及的主要信息有學號、姓名、性別、出生時間、專業、總學分、備注。課程表涉及的主要信息有課程號、課程名、開課學期、學時和學分。成績表涉及的主要信息有學號、課程號和成績。表1.1、表1.2和表1.3分別描述了學生成績管理系統中學生、課程和成績這三個表的部分數據。

表格中的一行稱為一個記錄，一列稱為一個字段，每列的標題稱為字段名。如果給每個關系表取一個名字，則有 n 個字段的關系表的結構可表示為關系表名（字段名1, …，字段名n），通常把關系表的結構稱為關系模式。

在關系表中，如果一個字段或幾個字段組合的值可唯一標識其對應記錄，則稱該字段或字段組合為碼。

例如，表1.1中的“學號”可唯一標識每一個學生，表1.2中的“課程號”可唯一標識每一門課。表1.3中的“學號”和“課程號”可唯一標識每一個學生一門課程的成績。

有時，一個表可能有多個碼，比如表1.1中，姓名不允許重名，則“學號”、“姓名”均是學生信息表碼。對于每一個關系表，通常可指定一個碼為“主碼”，在關系模式中，一般用下劃線標出主碼。

設表1.1的名字為XSB，關系模式可分別表示為XSB（學號，姓名，性別，出生時間，專業，總學分，備注）。

設表1.2的名字為KCB，關系模式可分別表示為KCB（課程號，課程名，開課學期，學時，學分）。

設表1.3的名字為CJB，關系模式可分別表示為CJB（學號，課程號，成績，學分）。

從上面可看出，按關系模型組織的數據表達方式簡潔、直觀，插入、刪除、修改操作方便，而按層次、網狀模型組織的數據表達方式復雜，插入、刪除、修改操作也很復雜。因此，關系模型得到了廣泛應用，SQL Server 2008是支持關系數據模型的數據庫管理系統。

1.1.3 關系型數據庫語言

關系型數據庫的標準語言是SQL（Structured Query Language，結構化查詢語言）。SQL語言是用于關系數據庫查詢的結構化語言，最早由Boyce和Cha MBedin在1974年提出，稱為SEQUEL語言。1976年，IBM公司的San Jose研究所在研制關系數據庫管理系統System R時修改為SEQUEL2，即目前的SQL語言。1976年，SQL開始在商品化關系數據庫管理系統中應用。1982年，美國國家標準化組織ANSI確認SQL為數據庫系統的工業標準。SQL是一種介于關系代數和關系演算之間的語言，具有豐富的查詢功能，同時具有數據定義和數據控制功能，是集數據定義、數據查詢和數據控制于一體的關系型數據庫語言。目前，許多關系型數據庫管理系統支持SQL語言，如SQL Server、Access、Oracle、Sybase、MySQL、DB2等。

SQL語言的功能包括數據查詢、數據操縱、數據定義和數據控制4部分。SQL語言簡潔、方便、實用，為完成其核心功能只用了6個動詞：SELECT、CREATE、INSERT、UPDATE、DELETE、GRANT（REVOKE），目前已成為應用最廣的關系數據庫語言。SQL語言易學易用，作為關系數據庫的標準語言，它已被眾多商用數據庫管理系統產品所采用。不過，因為不同的數據庫管理系統在其實踐過程中都對SQL規范做了某些編改和擴充，所以，實際上不同數據庫管理系統之間的SQL語言不能完全通用。例如，微軟公司的SQL Server數據庫系統支持的是Transact-SQL（簡稱T-SQL），而甲骨文公司的Oracle數據庫所使用的SQL語言則是PL-SQL。