1.1 数据库
为了让读者了解数据库，需要先介绍数据库系统、数据库模型和数据库语言。
1.1.1 数据库系统
1. 数据库
数据库（DB）是存放数据的仓库。这些数据存在一定的关联，并按一定的格式存放在计算机上。从广义上讲，数据不仅包含数字，还包括文本、图像、音频、视频等。
数据库、数据库系统
例如，把一个学校的学生、课程、学生成绩等数据有序地组织并存放在计算机内，就可以构成一个数据库。因此，数据库是由一些持久的相互关联的数据的集合组成，并以一定的组织形式存放在计算机的存储介质中。数据库是事务处理、信息管理等应用系统的基础。
2. 数据库系统
数据库管理系统（DBMS）按一定的数据模型组织数据、管理数据库。数据库应用系统通过DBMS提供的接口操作数据库，数据库管理员（DBA）通过DBMS提供的界面管理操作数据库。
数据、数据库、数据库管理系统与操作数据库的应用程序，加上支撑它们的硬件平台、软件平台和与数据库有关的人员一起构成了一个完整的数据库系统。图1.1描述了数据库系统的构成。
图1.1 数据库系统的构成
1.1.2 数据模型
数据模型是指数据库管理系统中数据的存储结构。数据库管理系统根据数据模型对数据进行存储和管理。
1. 常见的数据模型
常见的数据模型有：层次模型、网状模型和关系模型。
（1）层次模型
层次模型是最早用于商品数据库管理系统的数据模型。它以树状层次结构组织数据。树形结构的每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系是一对多的。位于树形结构顶部的节点称为根节点，层次模型有且仅有一个根节点。根节点以外的其他节点有且仅有一个父节点。图1.2所示为某学校按层次模型组织的数据示例。
图1.2 某学校按层次模型组织的数据示例
层次模型结构简单，容易实现，对于某些特定的应用系统效率很高，但如果需要动态访问数据（如增加或修改记录类型）时，效率并不高。另外，对于一些非层次性结构（如多对多联系），层次模型表达起来比较烦琐和不直观。
（2）网状模型
网状模型可以看作是层次模型的一种扩展。它采用网状结构组织数据，每个节点表示一个记录类型，记录之间的联系是一对多的。一个节点可以有一个或多个父节点和子节点，这样，数据库中的所有数据节点就构成了一个复杂的网络。图1.3所示为按网状模型组织的数据示例。
图1.3 按网状模型组织的数据示例
与层次模型相比，网状模型具有更大的灵活性，更直接地描述现实世界，性能和效率也较好。网状模型的缺点是结构复杂，用户不易掌握。
（3）关系模型
关系模型是目前应用最多、最为重要的一种数据模型。关系模型建立在严格的数学概念基础上，以二维表格（关系表）的形式组织数据库中的数据，二维表由行和列组成。从用户观点看，关系模型是由一组关系组成的，关系之间通过公共属性产生联系。每个关系的数据结构是一个规范化的二维表，所以一个关系数据库就是由若干个表组成的。图1.4所示为按关系模型组织的数据示例。
图1.4 按关系模型组织的数据示例
在图中显示的关系模型中，描述学生信息时使用的“学生”表涉及的主要信息有：学号、姓名、性别、出生时间、专业、总学分及备注。
表格中的一行称为一个记录，一列又称为一个字段，每列的标题称为字段名。如果给关系表取一个名字，则有n个字段的关系表的结构可表示为：关系表名（字段名1，……，字段名n），通常把关系表的结构称为关系模式。
在关系表中，如果一个字段或几个字段组合的值可唯一标识其对应记录，则称该字段或字段组合为码。例如，学生的“学号”可唯一标识每一个学生，则“学号”字段为“学生”表的码。有时一个表可能有多个码，对于每一个关系表通常可指定一个码为“主码”，在关系模式中，一般用下画线标出主码。
设“学生”表的名字为XSB，关系模式可表示为：XSB（学号，姓名，性别，出生时间，专业，总学分，备注）。
从图1.4可以看出，按关系模型组织数据表达方式简洁、直观，插入、删除、修改操作方便，而按层次、网状模型组织数据表达方式，操作比较复杂。因此，关系模型得到广泛应用，关系型数据库管理系统（RDBMS）成为主流。目前，比较流行的关系型数据库管理系统包括SQL Server、Access、Oracle、Sybase、MySQL、DB2等。
SQL Server是由Microsoft公司开发的Windows平台大中型关系数据库管理系统。SQL Server版本从SQL Server 6.5、SQL Server 7.0、SQL Server 2000、SQL Server 2005、SQL Server 2008到SQL Server 2012、SQL Server 2014，SQL Server 2016也已经上市。本书主要介绍SQL Server 2016。
2. 其他数据模型
随着信息管理内容的不断扩展和新技术的层出不穷，数据库技术面临着前所未有的挑战。面对新的数据形式，除了层次模型、网状模型、关系模型，人们提出了丰富多样的数据模型，例如面向对象模型、半结构化模型等。同时也提出了众多新的数据库技术（XML数据管理、数据流管理、Web数据集成、数据挖掘等）。
3. 流行关系数据库产品
关系数据库分为两类：一类是桌面数据库，另一类是客户/服务器数据库。
一般而言，桌面数据库用于小型的、单机的应用程序，它不需要网络和服务器，实现起来比较方便，但它只提供数据的存取功能。例如Access、FoxPro、Excel和dBase等。
客户/服务器数据库主要适用于大型的、多用户的数据库管理系统，包括两部分：一部分驻留在客户机上，用于向用户显示信息及实现与用户的交互；另一部分驻留在服务器中，主要用来实现对数据库的操作和对数据的计算处理。
例如，大型关系型数据库管理系统一般为Oracle，SQL Server、DB2、Ingers、Informix和Sybase等。小型关系型数据库管理系统一般为MySQL、PostgreSQL和SQLite。其中SQLite是一个强大的嵌入式关系型数据库管理系统；MySQL是最流行的RDBMS；PostgreSQL是最先进SQL型开源objective-RDBMS。
在开发数据库应用程序时，也可以将它们放在一台计算机上进行调试，调试完成后再把数据库放到服务器上。
1.1.3 关系型数据库语言
关系型数据库除了通过DBMS操作外，还可用关系型数据库的标准语言——SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）操作。SQL语言是用于关系数据库查询的结构化语言，功能包括数据查询、数据操纵、数据定义和数据控制4部分。
一般来说，关系型数据库管理系统均支持SQL语言，但每家关系型数据库管理系统都对SQL语言的功能进行了扩展。例如，SQL Server数据库系统支持的是Transact-SQL（简称T-SQL），而Oracle数据库所使用的SQL语言则是PL-SQL。所以，不同数据库管理系统之间的SQL语言不能完全通用。