MySQL数据库初体验

1.1数据库简介

1.1.1 使用数据库的必要性

使用数据库可以高效且条理分明地存储数据，使人们能够更加迅速、方便地管理数据。数据库具有以下特点。

可以结构化存储大量的数据信息，方便用户进行有效的检索和访问。
可以有效地保持数据信息的一致性、完整性，降低数据冗余。
可以满足应用的共享和安全方面的要求。

数据库技术是计算机科学的核心技术之一，具有完备的理论基础。对数据库基本概念的掌握，将有助于对数据库的理解。

1.1.2 数据库的基本概念

1.数据

述事物的符号记录称为数据(Data)。数字、文字、图形、图像、声音、档案记录等都是数据。

在数据库中，数据是以"记录"的形式按照统一的格式进行存储的，而不是杂乱无章的。相同格式和类型的数据统一存放在一起，而不会把"人"和"书"混在一起存储。这样，数据的存储就能够井然有序。

2.数据库和数据库表

不同的记录组织在一起，就形成了数据库(Database，DB)的"表"(Table)。也可以说，表是用来存储具体数据的，如图 1.1所示。那么数据库和表存在什么关系呢?简单地说，数据库就是表的集合。它是以一定的组织方式存储的相互有关的数据集合。例如，关系数据库的表由记录组成，记录由字段组成，字段由字符或数字组成。它可以供各种用户共享，具有最小冗余度和较高的数据独立性，它是统一管理的相关数据的集合。通常，数据库并不是简单地存储这些数据的，还要表示它们之间的关系。例如，书和人是存在联系的，书的作者可能就是某个人，因此需要建立书与人的"关系"。。这种关系也需要用数据库来表示，因此关系的描述也是数据库的一部分。

3.数据库管理系统和数据库系统

数据库管理系统(Database Management System，DBMS)是实现对数据库资源有效组织、管理和存取的系统软件。它在操作系统的支持下，支持用户对数据库的各项操作。DBMS 主要包括以下功能。

数据库的建立和维护功能:包括建立数据库的结构和数据的录入与转换、数据库的转储与恢复、数据库的重组与性能监视等功能。
数据定义功能:包括定义全局数据结构、局部逻辑数据结构、存储结构、保密模式及信息格式等功能。保证存储在数据库中的数据正确、有效和相容，以防止不合语义的错误数据被输入或输出。
数据操纵功能:包括数据查询统计和数据更新两个方面。
数据库的运行管理功能:这是数据库管理系统的核心部分，包括并发控制、存取控制、数据库内部维护等功能。
通信功能:DBMS 与其他软件系统之间的通信,如Access能与其他 Office组件进行数据交换。

数据库系统(Database System，DBS)是一个人-机系统，一般由硬件、操作系统、数据库、DBMS、应用软件和数据库用户(包括数据库管理员)组成。用户可以通过 DBMS 操作数据库，也可以通过应用程序操作数据库。应用程序是利用 DBMS 为解决某个具体的管理或数据处理的仟各而编制的一系列命令的有序集合。如果应用程序比较完善，能够提供友好的人机界面，并编译成可执行文件发行，使得普通用户不需要具备计算机的专业知识，在较短时间就学会使用，那么就称为数据库应用软件。常用的数据库应用软件有人事管理、财务管理、图书管理等信息管理软件及各类信息咨询系统等。

数据库管理员(Database Administrator，DBA)负责数据库的更新和备份、数据库系统的维护、用户管理等工作，保证数据库系统的正常运行。DBA一般由业务水平较高、资历较深的人员担任。需要注意的是数据库、数据库系统、数据库管理系统，甚至数据库表等名词，在日常讨论中通常不严格区别。遇到此情况时，可以根据具体情况，判断出实际所指的是什么。

1.1.3 数据库发展史

1.数据库系统发展史

数据库技术的发展已经成为先进信息技术的重要组成部分，是现代计算机信息系统和计算机应用系统的基础和核心。数据库技术最初产生于20世纪60年代中期，根据数据模型的发展，可以划分为三个阶段:第一代的网状、层次数据库系统;第二代的关系数据库系统;第三代的以面向对象模型为主要特征的数据库系统。

(1)初级阶段--第一代数据库

自20世纪60年代起，第一代数据库系统问世。它们是层次模型与网状模型的数据库系统，为统一管理和共享数据提供了有力的支撑。在这个阶段中，数据库的代表是 1969年 IBM 公司研制的层次模型的数据库管理系统--IMS(Information Management System，信息管理系统)和 20 世纪 70 年代美国数据系统语言协会下属数据库任务组提议的网状模型。

(2)中级阶段--第二代数据库

20 世纪 70年代初，第二代数据库--关系数据库开始出现。自1970年IBM研究员德加·考特阐述了关系模型的概念后，IBM 大力投入关系数据库的研究。关系数据库的底层实现起来比较容易，所以很快被采用，并进入了众多商业数据库的研发计划。0racle就是当时应关系数据模型的出现而成立的一家专做(关系)数据库的公司。20世纪80年代初，IBM公司的关系数据库系统DB2 问世，而 0racle 公司也将 0racle 数据库移植到桌面计算机上。这时，作为第二代数据库系统的关系数据库，开始逐步取代层次与网状模型的数据库，成为占主导地位的数据库，成为行业主流。到目前为止，关系数据库系统仍占领数据库应用的主要地位。

关系数据库系统将结构化查询语言作为数据定义语言和数据操作语言，它一逊生就成为关系数挥库的标准语言。SQL使得关系数据库中的数据库表的查询可以通过简单的、声明性的方式进行，大大简化了程序员的工作。

关系数据库系统构筑在比较高的软件层次上，执行查询的效率普遍偏低。另外，严格的、标准的关系数据库是一个纯理论的模型。如果完全按照关系模型实现，会涉及很多方面的问题，其中一条就是效率不高。在现实环境中，考虑到商业运用的目的，数据库生产厂商各自加入了一些提高效率和提高可用性的功能，舍弃了一些不太现实的约束。不同的数据库厂商在不同基础上的选择，导致了关系数据库系统向不同方向上的变迁。

(3)高级阶段--第三代数据库

由于计算机应用的发展，计算机已从传统的科学计算、事务处理等领域，逐步扩展到工程设计、人工智能、多媒体、分布式等领域，这些新的领域需要有新的数据库支撑，而传统关系数据库系统是以商业应用、事务处理为背景而发展起来的，并不完全适用于新领域的应用，因此，需要新的数据库系统，以满足不同领域的要求。自20世纪80年代开始，各种适应不同领域的新型数据库系统不断涌现，如工程数据库、多媒体数据库、图形数据库、智能数据库、分布式数据库及面向对象数据库等，特别是面向对象数据库系统，由于其实用性强、适应面广而受到人们的青睐。20世纪90年代后期，形成了多种数据库系统共同支撑应用的局面。当然，在商务应用方面，依然还是关系数据库占主流。不过，已经有一些新的元素被添加进主流商务数据库系统中。例如，0racle支持的"关系-对象"数据库模型。

随着科学技术的发展，计算机技术不断应用到各行各业。数据存储需求的不断膨胀，对未来的数据库技术将会有更高的要求。

2.经典数据模型

数据是现实世界中"量"的抽象，而数据模型(Data Model)是数据特征的抽象。在数据库系统中，数据模型是它的核心与基础。数据模型表现为数据的结构、定义在其上的操作及约束条件。它从概念层次上描述了系统的静态特征、动态特征和约束条件，为数据库系统的信息表示与操作提供了一个抽象框架。

在 DBMS 的发展过程中，出现了网状模型、层次模型和关系模型三种经典的数据模型。由于受限于数学基础、编程技术和硬件条件，最初出现的层次模型和网状模型与关系模型相比，在用户接口的上、中层部分更易于实现。所以，这在很长一段时间阻碍了关系模型的发展。

数据模型所描述的内容包括三方面:数据结构、数据操作和数据约束。下面简单介绍三种经典数据模型。

(1)网状模型

①数据结构

在网状模型中，数据记录组织成图的形式，使用"数据结构图"进行抽象的分析和表示。

②数据操作

从数据结构的定义上不难看出，网状模型的数据操作是建立在关系链基础上的导航式的操作。针对一个特定的网状模型系统的数据结构，有可能找到最优的查询算法。但是，一旦结构发生变化，就需要新的查询办法。网状模型以图论为基础，还无法得到一个通用的、高效的解决方案。所以，随着关系模型的飞速发展和广泛应用，网状模型已经暂时失去其重要性了。

③数据约束

网状模型的数据约束是零散孤立的，或者分散在各个节点，或者集中成为一种关系链，这样容易导致不一致性或降低效率。所以，通常网状模型不具体实现数据约束，而由应用程序自身来实现数据约束。这样的情况也使得在网状模型基础上的开发变得困难重重。

(2)层次模型

①数据结构

层次模型是网状模型的一个特例。在层次模型中，数据记录组织成树的形式，使用"树结构图 "进行抽象的分析和表示，适合一对多的关系模型。

②数据操作

在层次模型上的数据操作不可避免地具有网状模型的特点------导航性。但是，由于禁止了多对一和多对多的关系,因此数据操作相对网状模型而言简单了许多这样的结构有利于提高数据的查询效率，但数据存取上还存在着必须导航的要求。因此，层次模型的数据库在数据操作上依然比较复杂。

③数据约束

层次模型的数据约束与网状模型相似，由于结构的化，去掉了网状模型中多对多和多对一的关系，数据约束处理的复杂性按级数下降。所以，层次模型的数据约束可以做到适当的系统实现，但很多还是依靠应用程序本身实现。

层次模型的实现技术比关系模型优越，比网状模型简单,所以一直独领风骚。它的代表是 IBM公司的IMS系统。该系统曾是使用最早和最广的几个数据库之，在历史上曾是最大的数据库之一，由于它的开发者是最早开始处理并发、恢复、完整性和高效査询等问题的人，其中的一些技术和思想自然应用到 DB2 中,这是 DB2长盛不衰的根源。DB2有许多性能是非常优秀的，与这段历史不无关系。

1.1.4关系数据库的基本概念

1.关系数据库的基本结构

关系数据库使用的存储结构是多个二维表格，即反映事物及其联系的数据描述是以平面表格形式体现的。

在每个二维表中，每一行称为一条记录，用来描述一个对象的信息;每一列称为一个字段,用来描述对象的一个属性。数据表与数据库之间存在相应的关联,这些关联用来查询相关的数据。

关系数据库是由数据表之间的关联组成的。其中:

数据表通常是一个由行和列组成的二维表，每一个数据表分别说明数据库中某一特定的方面或部分的对象及其属性。
数据表中的行通常叫做记录或者元组，它代表众多具有相同属性的对象中的一个。
数据表中的列通常叫做字段或者属性，它代表相应数据库中存储对象的共有P属性。

2.主键与外键

(1)主键

数据表中的每行记录都必须是唯一的，而不允许出现完全相同的记录，通过定义主键(主关键字，Primary Key)可以保证记录(实体)的唯一性。

键，即关键字，它是关系模型中一个非常重要的元素。

主键唯一标识表中的行数据，一个主键对应一行数据。主键由一个或多个字段组成，其值具有唯一性，不允许取空值。一个表只能由一个主键。

如果一个属性集能唯一地标识表的一行而又不含有多余的属性，那么这个属性集称为候选键。表中可以有多个候选键，但是只能有一个候选键可以选作表的主键，所有其他候选键称为备用键。

(2)外键

一个关系数据库通常包含多个表，通过外键(Foreign Key)可以使这些表关联起来。

外键是用于建立和加强两个表数据之间的链接的一列或多列。通过将表中主键值的一列或多列添加到另一个表中，可创建两个表之间的链接。这个列就称为第二个表的外键。

3.数据完整性规则

为了维护数据库中的数据与现实世界的一致性，关系数据库的数据与更新操作必须遵守下列四类完整性规则。

(1)实体完整性规则

实体完整性规则要求关系中的元组在主键的属性上不能有空值。如果出现空值，那么主键值就起不到唯一标识元组的作用。

(2)域完整性规则

域完整性也称列完整性，指定一个数据集对某一列是否有效或确定是否允许空值。

(3)引用完整性规则

如果两个表之间相互关联，那么引用完整性规则要求不允许引用不存在的元组。

(4)用户定义的完整性规则

用户定义的完整性规则是针对某一具体数据的约束条件，由应用环境决定。它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。系统提供定义和检验这类完整性的机制，以便用统一的系统方法进行处理，不再由应用程序承担这项工作。

MySQL 的二进制安装

MySQL 的安装方式除了常规的源码编译安装之外,最常用的还包括 YUM 方式安装和二进制方式安装。二进制安装方式中，包括rpm 版本以及 glibc 版本。rpm 版本就是在特定 Linux 版本下编译的，如果你的inux 版本匹配，就可以安装。如下载 Cent0s7 系统所对应编译好的rpm 包安装即可。另外一种二进制安装包是基于特定的 g1ibc 版本编译的，这里主要讲解基于 glibc 方式安装MySQL.