1.1 数据库基本概念

1.1.1 数据库与数据库管理系统

1．数据库

数据库（DB）是存放数据的仓库，只不过这些数据存在一定的关联，并按一定的格式存放在计算机内。广义上讲，数据不仅包含数字，还包括文本、图像、音频、视频等。

例如，把一个学校的学生、课程、学生成绩等数据有序地组织并存放在计算机内，就可以构成一个数据库。因此，数据库由一些持久的相互关联的数据的集合组成，并以一定的组织形式存放在计算机的存储介质中。

2．数据库管理系统

数据库管理系统（DBMS）是管理数据库的系统，它按一定的数据模型组织数据。DBMS应提供如下功能。

（1）数据定义功能：可定义数据库中的数据对象。

（2）数据操纵功能：可对数据库表进行基本操作，如插入、删除、修改、查询等。

（3）数据的完整性检查功能：保证用户输入的数据满足相应的约束条件。

（4）数据库的安全保护功能：保证只有具有权限的用户才能访问数据库中的数据。

（5）数据库的并发控制功能：使多个应用程序可在同一时刻并发地访问数据库的数据。

（6）数据库系统的故障恢复功能：使数据库在运行出现故障时进行数据库恢复，以保证数据库可靠运行。

（7）在网络环境下访问数据库的功能。

（8）方便、有效地存取数据库信息的接口和工具。编程人员通过程序开发工具与数据库的接口编写数据库应用程序。数据库系统管理员（DBA, DataBase Adminitrator）通过提供的工具对数据库进行管理。

数据、数据库、数据库管理系统与操作数据库的应用程序，加上支撑它们的硬件平台、软件平台和与数据库有关的人员一起构成了一个完整的数据库系统。图1.1描述了数据库系统的构成。

自20世纪70年代关系模型提出后，商用数据库系统迅速采用了这种模型，涌现出很多性能优良的关系数据库管理系统（RDBMS）。

目前，商品化的数据库管理系统以关系型数据库为主导产品，技术比较成熟。主流的关系型数据库管理系统包括Oracle、SQL Server、DB2、Sybase、Informix和Ingers等，小型的关系型数据库管理系统包括MySQL、Access、Visual FoxPro等。

SQL Server是由Microsoft公司开发和推广的在Windows平台上最为流行的大中型关系数据库管理系统。SQL Server版本从SQL Server 6.5、7.0、2000到2005，再到目前的SQL Server 2008，功能不断完善。本书主要介绍SQL Server 2008。

1.1.2 数据模型

数据库管理系统根据数据模型对数据进行存储和管理，数据库管理系统采用的数据模型主要有：层次模型、网状模型和关系模型。

（1）层次模型：以树状层次结构组织数据。图1.2所示为某学校按层次模型组织的数据示例。

（2）网状模型：每一个数据用一个节点表示，每个节点与其他节点都有联系，这样，数据库中的所有数据节点就构成了一个复杂的网络。图1.3所示为按网状模型组织的数据示例。

（3）关系模型：以二维表格（关系表）的形式组织数据库中的数据。

例如，在学生成绩管理系统所涉及的学生、课程和成绩三个表中。学生表涉及的主要信息有学号、姓名、性别、出生时间、专业、总学分、备注。课程表涉及的主要信息有课程号、课程名、开课学期、学时和学分。成绩表涉及的主要信息有学号、课程号和成绩。表1.1、表1.2和表1.3分别描述了学生成绩管理系统中学生、课程和成绩这三个表的部分数据。

表格中的一行称为一个记录，一列称为一个字段，每列的标题称为字段名。如果给每个关系表取一个名字，则有 n 个字段的关系表的结构可表示为关系表名（字段名1, …，字段名n），通常把关系表的结构称为关系模式。

在关系表中，如果一个字段或几个字段组合的值可唯一标识其对应记录，则称该字段或字段组合为码。

例如，表1.1中的“学号”可唯一标识每一个学生，表1.2中的“课程号”可唯一标识每一门课。表1.3中的“学号”和“课程号”可唯一标识每一个学生一门课程的成绩。

有时，一个表可能有多个码，比如表1.1中，姓名不允许重名，则“学号”、“姓名”均是学生信息表码。对于每一个关系表，通常可指定一个码为“主码”，在关系模式中，一般用下划线标出主码。

设表1.1的名字为XSB，关系模式可分别表示为XSB（学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注）。

设表1.2的名字为KCB，关系模式可分别表示为KCB（课程号，课程名，开课学期，学时，学分）。

设表1.3的名字为CJB，关系模式可分别表示为CJB（学号，课程号，成绩，学分）。

从上面可看出，按关系模型组织的数据表达方式简洁、直观，插入、删除、修改操作方便，而按层次、网状模型组织的数据表达方式复杂，插入、删除、修改操作也很复杂。因此，关系模型得到了广泛应用，SQL Server 2008是支持关系数据模型的数据库管理系统。

1.1.3 关系型数据库语言

关系型数据库的标准语言是SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）。SQL语言是用于关系数据库查询的结构化语言，最早由Boyce和Cha MBedin在1974年提出，称为SEQUEL语言。1976年，IBM公司的San Jose研究所在研制关系数据库管理系统System R时修改为SEQUEL2，即目前的SQL语言。1976年，SQL开始在商品化关系数据库管理系统中应用。1982年，美国国家标准化组织ANSI确认SQL为数据库系统的工业标准。SQL是一种介于关系代数和关系演算之间的语言，具有丰富的查询功能，同时具有数据定义和数据控制功能，是集数据定义、数据查询和数据控制于一体的关系型数据库语言。目前，许多关系型数据库管理系统支持SQL语言，如SQL Server、Access、Oracle、Sybase、MySQL、DB2等。

SQL语言的功能包括数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制4部分。SQL语言简洁、方便、实用，为完成其核心功能只用了6个动词：SELECT、CREATE、INSERT、UPDATE、DELETE、GRANT（REVOKE），目前已成为应用最广的关系数据库语言。SQL语言易学易用，作为关系数据库的标准语言，它已被众多商用数据库管理系统产品所采用。不过，因为不同的数据库管理系统在其实践过程中都对SQL规范做了某些编改和扩充，所以，实际上不同数据库管理系统之间的SQL语言不能完全通用。例如，微软公司的SQL Server数据库系统支持的是Transact-SQL（简称T-SQL），而甲骨文公司的Oracle数据库所使用的SQL语言则是PL-SQL。