数据库是什么

将大量数据保存起来，通过计算机加工而成的可以进行高效访问的数据集合称为数据库（Database，DB）。将姓名、住址、电话号码、邮箱地址、爱好和家庭构成等数据保存到数据库中，就可以随时迅速获取想要的信息了。用来管理数据库的计算机系统称为数据库管理系统（Database Management System，DBMS）。

数据库管理系统（DBMS）

那么，为什么要使用专用系统（DBMS）来管理数据呢？我们通过计算机管理数据的时候，通常使用文本文件B 或者Excel 那样的电子制表软件就可以完成了，非常简单。

确实，通过文本文件或者电子制表软件来管理数据的方法非常简便，但也有不足。下面就举几个有代表性的例子。

• 无法多人共享数据

  保存在已连接网络的计算机中的文件，可以通过共享设定实现多个用户在线阅读或编辑。但是，当某个用户打开该文件的时候，其他用户就无法进行编辑了。如果是网上商城的话，当某个用户购买商品的时候，其他用户就无法购买了。

• 无法提供操作大量数据所需的格式

  要想瞬间从几十万或者上百万的数据中获取想要的数据，必须把数据保存为适当的格式，但是文本文件和Excel 工作表等无法提供相应的格式。

• 实现读写自动化需要编程能力

  通过编写计算机程序（以下简称程序）可以实现数据读取和编辑自动化，但这必须以了解数据结构为前提，还需具备一定的计算机编程技术。

• 无法应对突发事故

  当文件被误删、硬盘出现故障等导致无法读取的时候，可能会造成重要数据丢失，同时数据还可能被他人轻易读取或窃用。

DBMS 可以克服这些不足，实现多个用户同时安全简单地操作大量数据。这也是我们一定要使用DBMS 的原因。

DBMS的种类

DBMS 主要通过数据的保存格式（数据库的种类）来进行分类。

• 层次数据库（Hierarchical Database，HDB）

  最古老的数据库之一，它把数据通过层次结构（树形结构）的方式表现出来。层次数据库曾经是数据库的主流，但随着关系数据库的出现和普
  及，现在已经很少使用了。

• 关系数据库（Relational Database，RDB）

  关系数据库是现在应用最广泛的数据库。关系数据库在1969 年诞生，可谓历史悠久。和Excel 工作表一样，它也采用由行和列组成的二维表来
  管理数据，所以简单易懂。同时，它还使用专门的SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）对数据进行操作。

• 面向对象数据库（Object Oriented Database，OODB）

  编程语言当中有一种被称为面向对象语言的语言A。把数据以及对数据的操作集合起来以对象为单位进行管理，因此得名。面向对象数据库就
  是用来保存这些对象的数据库。

• XML数据库（XML Database，XMLDB）

  最近几年，XMLB 作为在网络上进行交互的数据的形式逐渐普及起来。XML 数据库可以对XML 形式的大量数据进行高速处理。

• 键值存储系统（Key-Value Store，KVS）

  这是一种单纯用来保存查询所使用的主键（Key）和值（Value）的组合的数据库。具有编程语言知识的读者可以把它想象成关联数组或者散列
  （hash）。近年来，随着键值存储系统被应用到Google 等需要对大量数据进行超高速查询的Web 服务当中，它正逐渐为人们所关注。

• 文档数据库

  文档存储，也称为面向文档的数据库系统，其特点是数据的无模式组织。

  这意味着：

  • 记录不需要有统一的结构，即不同的记录可以有不同的列。
  • 对于每条记录，各个列的值的类型可以不同。
  • 列可以有多个值（数组）。
  • 记录可以具有嵌套结构。

  文档存储通常使用内部符号，可以直接在应用程序中处理，主要是 JSON。JSON 文档当然也可以作为纯文本存储在键值存储或关系数据库系统中。

• 搜索引擎

  搜索引擎是专用于搜索数据内容的NoSQL数据库管理系统。除了针对此类应用程序的一般优化外，专业化通常包括提供以下功能：

  • 支持复杂的搜索表达式
  • 全文检索
  • 词干化（减少词干的屈折词）
  • 搜索结果的排名和分组
  • 分布式搜索以实现高可扩展性

• 时序数据库

  时间序列 DBMS 是一种数据库管理系统，针对处理时间序列数据进行了优化：每个条目都与时间戳相关联。

  例如，时间序列数据可能由物联网中的传感器、智能仪表或 RFID 产生，或者可能描绘高频股票交易系统的股票行情。

  时间序列 DBMS 旨在高效地收集、存储和查询具有高交易量的各种时间序列。

• 图形数据库

  图 DBMS，也称为面向图的 DBMS 或图数据库，将图结构中的数据表示为节点和边，即节点之间的关系。它们允许以这种形式轻松处理数据，并可以简单计算图形的特定属性，例如从一个节点到另一个节点所需的步骤数。

• 宽列存储

  宽列存储，也称为可扩展记录存储，将数据存储在能够容纳大量动态列的记录中。由于列名和记录键都不是固定的，而且一个记录可以有数十亿列，所以宽列存储可以看作是二维的键值存储。

标准SQL

国际标准化组织（ISO）为SQL制定了相应的标准，以此为基准的SQL 称为标准SQL。以前，完全基于标准SQL的RDBMS 很少，通常需要根据不同的RDBMS来编写特定的SQL 语句。这样一来，就会造成能够在Oracle 中使用的SQL 语句却无法在SQL Server 中使用，反之亦然。近来，对标准SQL的支持取得了一些进展，因此希望准备学习SQL 的读者们能够从现在开始就牢记标准SQL的书写方式。

SQL 语句及其种类

根据对RDBMS 赋予的指令种类的不同，SQL 语句可以分为以下三类。

• DDL

  DDL（Data Definition Language，数据定义语言）用来创建或者删除存储数据用的数据库以及数据库中的表等对象。DDL 包含以下几种指令。

  CREATE： 创建数据库和表等对象

  DROP： 删除数据库和表等对象

  ALTER： 修改数据库和表等对象的结构

• DML

  DML（Data Manipulation Language，数据操纵语言）用来查询或者变更表中的记录。DML 包含以下几种指令。

  SELECT：查询表中的数据

  INSERT：向表中插入新数据

  UPDATE：更新表中的数据

  DELETE：删除表中的数据

• DCL

  DCL（Data Control Language，数据控制语言）用来确认或者取消对数据库中的数据进行的变更。除此之外，还可以对RDBMS 的用户是否有权限操作数据库中的对象（数据库表等）进行设定。DCL 包含以下几种指令。

  COMMIT： 确认对数据库中的数据进行的变更

  ROLLBACK： 取消对数据库中的数据进行的变更

  GRANT： 赋予用户操作权限

  REVOKE： 取消用户的操作权限

标准SQL和特定的SQL

每隔几年，ANSI（美国国家标准协会）或ISO（国际标准化组织）等便会修订SQL 的标准，进行语法的修订并追加新功能。修订后的标准以修订年份来命名，例如SQL:1999、SQL:2003、SQL:2008 等。以这些标准为基准的SQL 就是标准SQL。

但是，SQL 的标准并不强制“每种RDBMS 都必须使用”。虽然支持标准SQL的RDBMS 越来越多，但还是存在标准SQL无法执行的情况。这时就需要使用只能在特定RDBMS 中使用的特殊SQL 语句。

其实，这也是没有办法的事情，起初（大约在20 世纪80 年代到90 年代），标准SQL 能够实现的功能非常有限，无法完全满足实际需要。RDBMS 的供应商为了弥补这些不足，不得不再单独追加所需要的功能。

尽管如此，这些特定的SQL 所带来的并不都是负面的影响。标准SQL 将一些独特的功能收录其中，对其自身的发展起到了积极的推进作用。过去，各个供应商为了展现本公司的优势和独特性，也曾不遗余力地开发各自特定的SQL。

参考资料

《SQL基础教程（第2版）》

https://db-engines.com/en/articles

数据库和SQL

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