第3章 数据库基础
3.1 数据库基础概念
这一节把后面会反复用到的几个词说清楚：数据库、表、记录、字段、主键、外键、索引。
3.1.1 数据库
- 定义：数据库是一种有组织的数据集合，用于高效地存储、管理和检索数据。
- 作用：通过数据库管理系统（DBMS），用户可以方便地进行数据操作和管理。
3.1.2 表
- 定义：表是数据库中用于存储数据的基本单位，由行和列组成。
- 组成：每个表有多个字段（列），每个字段有特定的数据类型；表中的每一行称为记录。
3.1.3 记录和字段
- 记录：表中的一行，表示一条具体的数据项。
- 字段：表中的一列，表示数据项的一个属性。
3.1.4 主键
主键是表中的一个或多个字段，每条记录的主键值都不重复，靠它把记录唯一地认出来。
3.1.5 外键
外键是一个表里的字段，指向另一个表的主键，子表的每条记录都能在父表里找到对应项。
3.1.6 索引
索引是为加速检索建的结构，查得快了，写入时要多维护一份，存储也多占一块。
3.2 SQL语言简介
SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）是用于管理和操作关系型数据库的标准语言。
3.2.1 SQL的基本语法
数据定义语言（DDL）：用于定义和管理数据库结构。
- CREATE：创建数据库、表、视图等。
- ALTER：修改数据库、表结构。
- DROP：删除数据库、表、视图等。
数据操作语言（DML）：用于查询和修改数据。
- SELECT：查询数据。
- INSERT：插入数据。
- UPDATE：更新数据。
- DELETE：删除数据。
数据控制语言（DCL）：用于控制访问权限。
- GRANT：授予权限。
- REVOKE：撤销权限。
3.2.2 常用SQL操作
查询数据
sqlSELECT * FROM users WHERE age > 30;插入数据
sqlINSERT INTO users (name, age) VALUES ('Bob', 25);更新数据
sqlUPDATE users SET age = 26 WHERE name = 'Bob';删除数据
sqlDELETE FROM users WHERE name = 'Bob';
3.3 数据库设计原则
数据库设计上有四条原则，分别管结构怎么描述、数据怎么摆、约束怎么定、查询怎么加速：
3.3.1 实体-关系模型（ER模型）
ER 模型用实体和关系描述数据库的结构，设计时先用它把表和表之间的关系想清楚，再动手建表。
3.3.2 数据库规范化
规范化是把数据拆成冗余少、依赖关系明确的表，同一份数据只存一处，改动时不会出现几处不一致。
3.3.3 数据完整性
- 定义：数据完整性是确保数据库中数据的准确性和一致性。
- 种类：
- 实体完整性：每个表必须有一个主键，且主键值唯一。
- 参照完整性：外键值必须引用主键值，确保关系的有效性。
- 域完整性：字段值必须符合预定义的规则或范围。
3.3.4 数据库性能优化
- 定义：性能优化是提高数据库查询和操作效率的方法。
- 方法：
- 使用索引加速查询。
- 合理设计表结构和关系。
- 避免过多的嵌套查询。
3.4 数据库范式
数据库范式是数据库设计中用于规范化数据结构的一系列规则，目的是减少数据冗余，提高数据一致性。
3.4.1 第一范式（1NF）
- 定义：确保每列的值都是不可分割的原子值。
- 示例：一个表中每个字段只能包含单一值，而不能包含集合、数组等。
3.4.2 第二范式（2NF）
- 定义：满足1NF，并且表中的每个非主属性完全依赖于主键。
- 示例：消除部分依赖，将相关数据分拆到不同的表中。
3.4.3 第三范式（3NF）
- 定义：满足2NF，并且每个非主属性不传递依赖于主键。
- 示例：消除传递依赖，将相关数据进一步分拆。
3.4.4 BC范式（BCNF）
- 定义：满足3NF，并且每个主属性都完全依赖于候选键。
- 示例：确保所有主属性的依赖关系都是通过候选键直接建立的。