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第1章 数据库概述

1.1 数据库的定义​

**数据库（Database）**是指按照一定的数据结构和规则组织、存储、管理和使用的数据集合。它是计算机系统中用于管理数据的核心技术之一，广泛应用于企业、政府、科研、教育等各个领域。

数据库的主要特点包括：

  • 数据共享：多个用户或应用程序可以同时访问和使用数据库中的数据。
  • 数据独立性：数据的物理存储与逻辑表示相互独立，用户无需关心数据的物理存储方式。
  • 数据完整性：数据库确保存储的数据是完整、一致且可靠的。
  • 数据安全性：通过访问控制和权限管理，保护数据不被未经授权的访问或篡改。

示例：

  • 学校的学生信息管理系统的数据库。
  • 医院的患者信息管理系统。
  • 电商网站的订单管理系统。

1.2 数据库管理系统（DBMS）​

数据库管理系统（Database Management System，简称 DBMS）是用于管理数据库的软件系统。它负责数据的存储、检索、更新和维护，同时提供多种功能来确保数据的完整性和安全性。

DBMS 的主要功能​

  1. 数据存储：负责将数据存储在物理存储设备（如硬盘、SSD等）上。
  2. 数据检索：通过查询语言（如 SQL）快速检索和返回用户所需的数据。
  3. 数据更新：支持数据的插入、修改和删除操作。
  4. 数据安全性：通过权限管理和访问控制，保护数据不被未授权访问。
  5. 数据完整性：确保数据的一致性和准确性，例如通过约束（如主键、外键）保证数据关系的正确性。
  6. 并发控制：允许多个用户同时访问和修改数据库，同时保证数据的一致性。
  7. 数据备份与恢复：提供数据备份和恢复功能，防止数据丢失。

常见的 DBMS​

  • 关系型 DBMS：如 Oracle、MySQL、SQL Server、PostgreSQL。
  • 非关系型 DBMS：如 MongoDB、Redis、Cassandra。

1.3 数据库的类型​

数据库可以根据数据模型的不同分为两类：关系型数据库和非关系型数据库。

1.3.1 关系型数据库​

关系型数据库是基于关系模型的数据库，数据以二维表的形式存储，每个表由行和列组成。关系型数据库具有以下特点：

  • 结构化数据：数据按照预定义的模式（Schema）存储，适合管理结构化的数据。
  • 强大的查询能力：支持复杂的 SQL 查询，可以实现多表关联、统计、排序等操作。
  • ACID 特性：支持原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）的事务特性，确保数据的可靠性和一致性。

常见应用场景：

  • 企业资源计划（ERP）系统。
  • 金融交易系统。
  • 电子商务平台。

1.3.2 非关系型数据库​

非关系型数据库不依赖于固定的表结构，而是采用灵活的数据模型，如键值存储、文档存储、图形数据库等。非关系型数据库具有以下特点：

  • 灵活的数据模型：适合处理非结构化或半结构化数据。
  • 高扩展性：支持大数据量和高并发场景。
  • 支持分布式存储：适合云计算和大数据应用。

常见类型：

  • 键值数据库：如 Redis，适合简单的键值存储。
  • 文档数据库：如 MongoDB，适合存储 JSON 格式的文档。
  • 图形数据库：如 Neo4j，适合处理复杂的关联数据。
  • 列族数据库：如 Cassandra，适合需要高扩展性和高性能的应用。

常见应用场景：

  • 社交媒体平台（如微博、微信）。
  • 物联网（IoT）数据存储。
  • 实时日志分析。

1.4 本章小结​

本章介绍了数据库的定义、数据库管理系统（DBMS）的功能以及数据库的类型（关系型和非关系型）。通过本章的学习，你将对数据库有一个全面的了解，为后续章节的学习打下基础。

在下一章中，我们将深入探讨关系型数据库的核心技术，包括数据模型、表结构设计以及 SQL 语言的基本语法。

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