數據庫基礎第一章：概要

本文轉載自查看原文 2021-03-01 10:52 266 一學期/ 數據庫

一、課程介紹

數據庫是計算機應用系統中的一種專門管理數據資源的系統。數據有多種形式，如文字、數碼、符號、圖形、圖像以及聲音等。
數據庫系統它將所有數據保存在數據庫中，進行科學的組織，並借助於數據庫管理系統，以它為中介，與各種應用程序或應用系統接口，使之能方便地使用數據庫中的數據。
第1章. 主要介紹了數據庫系統的發展歷史、基本特點、關系數據庫相關概念；
第2章. 主要介紹了關系數據庫相關概念、組成、管理和操作；
第3章. 主要介紹了數據表的基本概念、創建、管理和管理表數據；
第4章. 主要介紹了使用T-SQL實現數據表的增加、刪除、修改和查詢操作；

二、數據庫系統基本概念

數據庫技術是在 20 世紀 60 年代興起的一種數據處理技術。數據庫在英語中稱為 DataBase。拆開
來看，data 的中文意思是數據，base 的中文意思是基地，所以通俗意義上來講，數據庫就可理解為存
儲數據的基地。在了解數據庫系統基本概念之前，先從數據管理技術的產生和發展過程來認識數據是
如何進行處理的。從數據處理的演變過程，就不難看出數據庫技術的歷史地位和發展前景。

2.1、數據管理技術的發展經歷

2.1.1、人工管理階段(20世紀40年代中--50年代中)

人工管理階段出現在 20 世紀 50 年代中期以前，當時計算機主要用於科學與工程計算。由於當時
沒有必要的軟件、硬件環境的支持，用戶只能直接在裸機上操作，數據處理采用批處理方式。
在這一管理方式下，用戶的應用程序與數據相互結合不可分割，當數據有所變動時程序則隨之改
變，程序與數據之間不具有獨立性；另外，各程序之間的數據不能相互傳遞，缺少共享性，各應用程
序之間存在大量的重復數據，我們稱為數據冗余。因而，這種管理方式既不靈活，也不安全，編程效
率很低。

2.1.2、文件系統階段(20世紀50年代末--60年代中)

文件管理階段出現在 20 世紀 50 年代后期至 20 世紀 60 年代后期，由於大容量存儲設備逐漸被投
入使用，操作系統也已經誕生，而且操作系統中有了專門的數據管理軟件，一般稱為文件管理系統，
即把有關的數據組織成一種文件，這種數據文件可以脫離應用程序而獨立存在，由一個專門的文件系
統實施統一管理。文件管理系統是一個獨立的系統軟件，它是應用程序與數據文件之間的一個接口，
數據處理不僅采用批處理方式，而且能夠聯機實時處理。

在這一管理方式下，應用程序通過文件管理系統對數據文件中的數據進行加工處理，應用程序和
數據之間具有了一定的獨立性。但是，一旦數據的結構改變，就必須修改應用程序；反之，一旦應用
程序的結構改變，也必然引起數據結構的改變，因此，應用程序和數據之間的獨立性是相當差的。另
外，數據文件仍高度依賴於其對應的應用程序，不能被多個程序所通用，數據文件之間不能建立任何
聯系，因而數據的共享性仍然較差，冗余量大。

在文件管理階段，應用程序與數據之間的對應關系如圖所示。

2.1.3、數據庫系統階段(20世紀60年代末--現在)

數據庫管理階段出現在 20 世紀 60 年代后期，由於計算機需要處理的數據量急劇增長，同時為了
克服文件管理方式的不足，數據庫管理技術便應運而生。數據庫管理技術的主要目的是有效地管理和
存取大量的數據資源，它可以對所有的數據實行統一規划管理，形成一個數據中心，構成一個數據倉
庫，使數據庫中的數據能夠滿足所有用戶的不同要求，供不同用戶共享。我們將為數據庫的建立、使
用和維護而配置的軟件稱為數據庫管理系統。數據庫管理系統利用了操作系統提供的輸入輸出控制和
文件訪問功能，因此它需要在操作系統的支持下運行。Microsoft Access 就是一種在微機上運行的 32
位數據庫管理系統軟件。

在這一管理方式下，應用程序不再只與一個孤立的數據文件相對應，而是通過數據庫管理系統實
現邏輯文件與物理數據之間的映射，這樣應用程序對數據的管理和訪問不但靈活方便，而且應用程序
與數據之間完全獨立，使程序的編制質量和效率都有所提高；另外，由於數據文件間可以建立關聯關
系，數據的冗余大大減少，數據共享性顯著增強。

根據數據存放地點的不同，我們又將數據庫管理階段分為集中式數據庫管理階段和分布式數據庫
管理階段。20 世紀 70 年代以前，數據庫多數是集中式的，隨着計算機網絡技術的發展，使數據庫從
集中式發展到了分布式。分布式數據庫把數據庫分散存儲在網絡的多個結點上，彼此用通信線路連
接。

在數據庫管理階段，應用程序與數據之間的對應關系如圖 1-3 所示。

2.2、數據庫系統

2.2.1、基本概念

數據庫

數據庫（DataBase，DB）是存儲在計算機存儲設備上，結構化的相關數據的集合。它不僅存放
數據，而且還存放數據之間的聯系。數據庫中的數據是以文件的形式存儲在存儲介質上的，它是數
據庫系統操作的對象和結果。

數據庫管理系統

數據庫管理系統（DataBase Management System，DBMS）是位於用戶與操作系統之間的幫助用
戶建立、使用和管理數據庫的數據管理軟件。用戶使用的各種數據庫命令以及應用程序的執行，都
要通過數據庫管理系統來統一管理和控制。數據庫管理系統還承擔着數據庫的維護工作，按照數據
庫管理員所規定的要求，保證數據庫的安全性和完整性。數據庫管理系統通常有四個方面的主要功
能：數據定義功能、數據操縱功能、數據控制功能和數據通信功能。

使用命令啟動MS SQL Server

啟動服務：net start mssqlserver

關閉服務：net stop mssqlserver

數據庫系統

數據庫系統（DataBase System，DBS）是引入數據庫技術后的計算機系統。數據庫系統不但能
夠實現有組織地、動態地存儲大量相關的數據，而且為數據處理和信息資源共享提供了便利條件。
數據庫系統主要由五部分組成：計算機硬件系統、數據庫、數據庫管理系統及相關軟件、數據庫管
理員和用戶。

（1）、計算機硬件系統

任何一個計算機系統都需要有中央處理器、存儲器和輸入輸出等硬件設備。一個數據庫系統需
要有足夠快的處理器來處理這些數據，以便快速響應用戶的數據處理和數據檢索請求，同時還需要

有足夠容量的內存與外存來存儲大量的數據。對於分布式數據庫系統，還需要有網絡通信設備的支
持。

（2）、數據庫

在一個數據庫系統中，可以根據需要創建多個數據庫，並且數據庫中的數據通常可以被多個用
戶所共享。

（3）、數據庫管理系統及相關軟件。

數據庫管理系統是整個數據庫系統的核心，它可以對數據庫進行集中統一的管理。除了數據庫
管理系統之外，一個數據庫系統必須還有其他相關軟件的支持，如操作系統、編譯系統、應用軟件
開發工具等。

（4）、數據庫管理員

數據庫管理員是對整個數據庫系統進行全面維護和管理的專門人員。

（5）、用戶

也稱最終用戶，他們可以通過應用系統的用戶接口使用數據庫。

數據庫應用系統

數據庫應用系統（DataBase Application System，DBAS）是利用數據庫系統資源開發的面向某
一類實際應用的應用軟件，例如，學生成績管理系統、人事工資管理系統、產品銷售管理系統等。

2.3、數據庫中的基本概念

在開始學習數據庫之前，我們需要了解一些關於數據庫的基本概念，其中最基本的就是實體。

從數據處理的角度看，現實世界中的客觀事物稱為實體，它是現實世界中任何可區分、可識別的
事物。實體可以指人，如教師、學生等，也可以指物，如書、倉庫等。它不僅可以指能觸及的客觀對
象，還可以指抽象的事件，如演出、足球賽等。它還可以指事物與事物之間的的聯系，如學生選課、
客戶訂貨等。

若干個具有相同格式的實體按照特定的規則組合在一起就形成了表。表當中每一個實體的完整描
述形成一行記錄，而對所有實體共同屬性的描述就形成了列，其組成如圖 1-4 所示。

若干張表集合在一起就形成了數據庫，如圖 1-5 所示。事實上，雖然數據表是數據庫的主要組成
部分，但是絕大部分情況下數據庫還會包含數據表和數據表之間的關系以及相關的數據表操作對象，
例如存儲過程、觸發器等。

數據庫再加上系統所提供出來的各種對數據進行操作的方法就構成了數據庫管理系統，如圖 1-6
所示。我們就可以通過 DBMS 來完成對數據的各種操作。

三、關系型數據庫的組成

關系型數據庫把所有的數據都組織到表中。表是由行和列組成的，行表示數據的記錄，列表示記
錄中的域，表反映了現實世界中的事實和值。主流的關系型數據庫有 SQL Server、Oracle、DB2、
Sybase、MySQL 等。

3.1. 表

關系數據庫的表采用二維表格來存儲數據，是一種按行與列排列的具有相關信息的邏輯組，它類
似於工作單表。一個數據庫可以包含任意多個二維表。

3.2. 記錄

表中的每一行被稱為記錄。一般來說，數據庫表中的任意兩行都不能完全相同。

3.3. 字段

數據表中的每一列稱為一個字段，表是由其包含的各種字段定義的，每個字段描述了它所含有的
數據的意義，數據表的設計實際上就是對字段的設計。創建數據表時，為每個字段分配一個數據類
型，定義它們的數據長度和其他屬性。

3.4. 關鍵字(Key)

關鍵字是關系模型中的一個重要概念，它是邏輯結構，不是數據庫的物理部分。

（一）侯選關鍵字（ Candidate Key ）

如果一個屬性集能唯一地標識表的一行而又不含多余的屬性，那么這個屬性集稱為侯選關鍵字。

（二）主鍵（ Primary Key ）

主關鍵字是被挑選出來，作表的行的唯一標識的侯選關鍵字。一個表最多只可以有一個主關鍵
字。主關鍵字又稱為主鍵。
（三）公共關鍵字（ Common Key ）

在關系數據庫中，關系之間的聯系是通過相容或相同的屬性或屬性組來表示的。如果兩個關系中
具有相容或相同的屬性或屬性組，那么這個屬性或屬性組被稱為這兩個關系的公共關鍵字。

（四）外鍵（ Foreign Key ）

如果公共關鍵字在一個關系中是主關鍵字，那么這個公共關鍵字被稱為另一個關系的外關鍵字。
由此可見，外關鍵字表示了兩個關系之間的聯系。以另一個關系的外關鍵字作主關鍵字的表被稱為主
表，具有此外關鍵字的表被稱為主表的從表。外關鍵字又稱作外鍵。
另外，表間關系也是通過外鍵來實現的。

一個表可以有多少外鍵，即可以跟另外多個表建立關系。

小貼士：主鍵用於唯一標識表中的記錄，而外鍵用於實現表與表之間的關聯

如圖 1-7 所示，數據表名為學生信息，此數據表有三行數據（或三條記錄），每條記錄由五列數
據組成，各列的列名稱（或稱字段名）分別為學號、姓名、身份證、年齡、郵箱、性別。其中，學號
和身份證能唯一標識一個學生，即這兩個字段能確定不同的學生，因此這兩個字段可作為候選關鍵
字。而我們可以在兩個候選關鍵字中，選擇其中的一個作為主關鍵字，比如學號。

對比圖 1-7 和圖 1-8 兩張數據表，我們發現這兩張數據表存在兩個字段是相同的或表達的意義是
一樣的，我們把這兩個字段稱之為公共關鍵字，它們分別是學號和姓名。

我們可以從這兩個字段公共關鍵字選擇其中一個作為外鍵。那么，我們應該選擇哪一個呢？選擇
的原則是：某個公共關鍵（如學號），在一張表是外鍵，而在另一張表必定是主鍵。外建所在的表，
稱之為外鍵表，主鍵所在的表稱之為主鍵表。

因此，在這里我們應該選擇成績信息表中的學號作為外鍵，因為學生信息表的學號在之前已經設
置為主鍵了。那么，成績信息表為外鍵表，學生信息表為主鍵表。學號是這兩張表關聯的樞紐。