MySQL技能完整学习列表——1、数据库基础概念——1、关系型数据库(Relational Database)

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云原生数据库 PolarDB MySQL 版,Serverless 5000PCU 100GB
云数据库 RDS MySQL Serverless,0.5-2RCU 50GB
简介: MySQL技能完整学习列表——1、数据库基础概念——1、关系型数据库(Relational Database)



关系型数据库(Relational Database)

关系型数据库(Relational Database)是建立在关系模型基础上的数据库,借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。它也由一组表格组成,每个表格包含了一系列行和列,这些行和列被称为表(Table),一组表组成了数据库。下面详细介绍关系型数据库的一些重要特性和组成部分:

数据结构:

关系型数据库以表格的形式存储数据,每个表格由行(记录)和列(字段)组成。表格中的每一行代表一个实体,每一列代表实体的一个属性。这种结构化的数据组织形式有利于数据的理解和操作。

MySQL的数据结构主要包括以下几种:

  1. 表格(Tables):表格是MySQL中最基本的数据结构,由行和列组成。每个表格代表一个实体集,每行代表一个实体,每列代表实体的一个属性。
  2. 索引(Indexes):索引用于加速对表格中数据的访问。MySQL支持多种类型的索引,如B-Tree索引、Hash索引、全文索引等。通过创建合适的索引,可以提高查询的效率和性能。
  3. 视图(Views):视图是基于SQL查询语句的虚拟表格。它们不存储实际数据,而是通过查询其他表格或视图来生成数据。视图可以用于简化复杂的查询操作、隐藏敏感数据或实现权限控制。
  4. 存储过程和函数(Stored Procedures and Functions):存储过程和函数是一组预编译的SQL语句,可以在MySQL服务器上创建并保存。它们可以接受参数、执行复杂的操作并返回结果。存储过程和函数用于封装常用的业务逻辑和数据处理操作,提高应用程序的性能和可维护性。

此外,MySQL还支持触发器(Triggers)、事务(Transactions)和分区表(Partitioning)等高级特性,以满足更复杂的数据处理需求。

需要注意的是,MySQL的数据结构是基于关系型数据库模型的,它遵循ACID事务特性和数据完整性约束,以确保数据的准确性和一致性。同时,MySQL也提供了灵活的数据类型和操作符,以支持各种数据类型和复杂的查询操作。

数据完整性:

关系型数据库提供了数据完整性约束,用于确保数据的准确性和一致性。这些约束可以在创建表格时定义,例如主键约束、外键约束、唯一约束等。通过这些约束,数据库可以防止插入无效的数据或删除重要的数据。

数据完整性是指数据的精确性和可靠性,即在传输、存储信息或数据的过程中,确保信息或数据不被未授权的篡改或在篡改后能够被迅速发现。具体来说,数据完整性包括以下几个方面:

  1. 实体完整性:指表中行的完整性。主要用于保证操作的数据(记录)非空、唯一且不重复。即实体完整性要求每个关系(表)有且仅有一个主键,每一个主键值必须唯一,而且不允许为“空”(NULL)或重复。
  2. 域完整性:是指一个列的输入有效性,是否允许为空值。域完整性可以防止数据库中存在不符合语义规定的数据和防止因错误信息的输入输出造成的无效操作或错误信息。
  3. 参照完整性:是指不同表格之间数据的一致性和关联性。参照完整性要求外键的值必须在被参照的表格中存在,否则不允许插入或更新数据。
  4. 用户自定义完整性:是针对某一具体关系数据库的约束条件,它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。用户自定义完整性可以根据具体的业务需求和数据规则来定义,以确保数据的准确性和一致性。

数据完整性是数据库系统中的重要概念,它保证了数据的准确性和可靠性,从而提高了数据库系统的可信度和应用价值。在实际应用中,为了保证数据的完整性,数据库系统通常会采用一系列的技术和方法,如约束条件、触发器、事务等。

SQL语言:

关系型数据库使用结构化查询语言(Structured Query Language,SQL)作为查询和操作数据的标准语言。SQL语言提供了丰富的功能和操作符,可以用于查询、插入、更新和删除数据,以及创建和管理数据库结构。

SQL语言全称是结构化查询语言(Structured Query Language),是用于操作关系型数据库的标准语言。SQL语言是一种高级的非过程化编程语言,允许用户在高层数据结构上工作,它集数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制功能于一体,是沟通数据库服务器和客户端的重要工具。

SQL语言具有一体化、高度非过程化、面向集合的操作方式、提供多种方式使用、语言简洁等特点。SQL语言主要包括数据查询语言(DQL)、数据操纵语言(DML)、数据定义语言(DDL)和数据控制语言(DCL)四个部分。

SQL语言广泛应用于各种关系型数据库管理系统中,如MySQL、Oracle、Microsoft SQL Server等。通过使用SQL语言,数据库管理员、应用程序开发人员等可以轻松地对数据库进行创建、查询、更新、删除等操作,实现数据的存储、检索和管理。同时,SQL语言也支持各种高级功能,如子查询、连接查询、视图、存储过程、触发器等,可以满足更为复杂的数据处理需求。

关系操作:关系型数据库支持一系列的关系操作,如选择(Selection)、投影(Projection)、连接(Join)、除法(Division)等。这些操作可以帮助用户从不同的角度查询和分析数据,满足各种业务需求。

数据独立性:

关系型数据库实现了数据独立性,即数据的物理存储结构与逻辑结构相互独立。这意味着在物理存储结构发生变化时,不需要修改应用程序的逻辑结构,从而降低了数据维护的成本和风险。

数据独立性是数据库系统的一个最重要的目标之一,它是指应用程序和数据之间相互独立,互不影响。在数据库系统中,数据独立性可以分为两种:物理数据独立性和逻辑数据独立性。

物理数据独立性:物理数据独立性是指当数据的物理存储结构(包括存储方式、存储结构、存取方法等)改变时,应用程序不需要改变。也就是说,物理数据独立性使得数据的物理结构与应用程序无关,从而降低了应用程序与物理数据之间的耦合度。

逻辑数据独立性:逻辑数据独立性是指当数据的逻辑结构改变时,应用程序也不需要改变。数据的逻辑结构是指数据之间的逻辑关系,如表格的模式、关系的定义等。逻辑数据独立性使得数据的逻辑结构与应用程序无关,从而方便了数据的重新定义和修改。

数据独立性的好处是可以简化应用程序的编制,大大减少了应用程序的维护和修改。因为数据和程序相互独立,所以数据的定义可以从程序中分离出去,加上数据的存取又由数据库管理系统负责,从而简化了应用程序的编制,大大减少了应用程序的维护和修改。同时,当数据的结构需要改变时,只需要改变数据库的结构,而不需要改变所有的应用程序。

数据独立性是由数据库的三级模式体系结构和二级映像功能来保证的。三级模式包括外模式、概念模式和内模式,它们之间的映像功能保证了数据库系统中的数据具有较高的数据独立性。

范式理论:

关系型数据库设计遵循范式理论,这是一种用于优化数据库结构、减少数据冗余和改善数据完整性的方法论。通过应用范式理论,可以将数据分解为更小的、更易于管理的部分,从而提高数据库的效率和性能。

范式理论是数据库设计中的一种重要理论,它是由美国著名科学哲学家托马斯·库恩提出并在《科学革命的结构》中系统阐述的。在数据库设计中,范式理论主要用于指导如何设计一个合理的关系型数据库,通过不同的规范要求,来减少数据冗余和提高数据完整性。这些不同的规范要求被称为不同的范式,各种范式呈递次规范,越高的范式数据库冗余越小。在关系数据库中,常见的范式包括第一范式(1NF)、第二范式(2NF)、第三范式(3NF)、巴斯-科德范式(BCNF)、第四范式(4NF)和第五范式(5NF,又称完美范式)。

在实际应用中,关系型数据库广泛用于各种业务场景,如企业管理系统、电子商务网站、社交媒体平台等。主流的关系型数据库管理系统(RDBMS)包括Oracle、MySQL、Microsoft SQL Server、PostgreSQL等。

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