Topic 1.1 - 数据库与 SQL 语言简介¶

1. 数据库基本介绍¶

(1) 数据库¶

数据: Data，这个东西大家都不陌生，简单理解，数据就是将现实世界中的事物记录下来：

数据的形式可以是多种多样的，例如：文本、图片、视频、音频等
而我们本门课所关注的数据，主要是结构化数据（Structured Data），说白了就是有行有列的表格数据，表格中的列决定了表格将会记录哪些信息
表格数据的一个重要特征就是规整，也就是说每行要记录的信息其实是一样的
例如下面身高体重表，每行都记录了一个人的姓名、班级、身高和体重，而并没有灵活性可以记录额外的信息：

数据库: Database，是一个有组织的数据集合，大家可以简单理解，数据库就是多个表格放在一起的组合

我们本门课所接触的数据库，主要是关系型数据库（Relational Database），它的特点就是表格之间是有一定关系的
例如，我们的数据库中有两张表，一张就是上面的身高体重表，另一张是班级信息表：

这两张表中是有共同信息的，就是班级，我们可以通过这个共同信息将两张表连接起来，查询出每个人的姓名、身高、体重以及班主任是谁：

那么到此我们就见到了两种数据记录的形式：

一种是像上面的身高体重表和班级信息表一样，记录和维护两个小表
一种是将上面两张表连接起来，形成一个大表，记录和维护一个大表
这两种形式哪个更好呢？其实对于关系型数据库来说，我们更倾向于第一种形式，也就是记录和维护多个小表，而不是一个大表
因为记录两个小表比记录一个大表是更省空间的，而且更方便维护，比方说，如果一班的班主任换成了李老师，那么我们只需要在班级信息表中修改一下就可以了，而如果是一个大表的话，我们就需要修改每一行数据，工作量就会非常大

(2) 数据库管理系统¶

数据库管理系统: Database Management System (DBMS)是一个软件系统，用于管理数据库，具体的功能包括查询、插入、更新和删除等操作：

我们举一个简单的例子：
- 大家在 APP Store 上面下载安装的哔哩哔哩，其实就是 B 站的数据库管理系统，通过这个数据库管理系统，大家可以浏览（查询）、发布（插入）、修改（更新）和删除（删除）视频等内容，当然查询是全网查询，但是发布、修改和删除只能针对自己的账号进行操作
- 注意我们下载的可不是 B 站的数据库，因为 B 站数据库里成千上万的视频是不可能下载下来的
- 因此，我们下载的其实是 B 站的数据库管理系统，通过这个数据库管理系统，我们可以访问或者管理 B 站数据库中的数据
其实大家后续学习的过程中，会越来越淡化数据库和数据库管理系统的区别，甚至有时候会直接将两者混用，但是在一开始学习的时候，一定要清楚两者的区别，避免混淆
为什么会混淆呢，其实是因为大部分的个人和小企业，数据管理的方式就是 Excel 表格，根据我们之前的定义，Excel 其实是一个数据库与数据库管理系统高度集成的产物：
- Excel 本身是一个数据库管理系统，提供了查询、插入、更新和删除等功能
- 同时，Excel 最大的特点就是，它可以让数据直接对用户可见，也就是说，用户可以直接看到表格中的数据
我们本门课所接触的数据库都不会像 Excel 那样直接对用户可见：
- 数据储存在数据库中，用户并不能直接看到数据长什么样子，而是需要通过数据库管理系统提供的查询功能，才能看到数据的内容
- 这样做的好处是可以高效地存储和管理大量数据：
  - 大家在用 Excel 的时候，如果数据量过大，表格就会变得非常卡顿
  - 而我们本门课所接触的数据库，数据都是存储在后台的，并不会把所有数据都直接加载到前台展示给用户
  - 只有当用户通过查询功能请求数据的时候，数据库管理系统才会从后台把相关数据加载到前台展示给用户，这样就可以高效地存储和管理大量数据了

2. SQL 语言基本介绍¶

(1) SQL 语言的定义¶

SQL: Structured Query Language 是一种用于管理关系型数据库的编程语言，主要用于查询、插入、更新和删除数据库中的数据：

SQL 语言是可以管理整个数据表，或者单条数据的，按照这两个管理对象，SQL分为一下两类：

SQL DDL: Data Definition Language: 数据定义语言：用于定义数据库结构的 SQL 语言，其实就是对数据表的操作：
- 增加表（Table Create）
- 修改表（Table Update）
- 删除表（Table Delete）
SQL DML: Data Manipulation Language: 数据操作语言：用于操作数据库中一条条数据的 SQL 语言，其实就是对表中数据的操作：
- 增加数据（Data Create）
- 修改数据（Data Update）
- 删除数据（Data Delete）
- 查询数据（Data Retrieve）

我们本门课所讲的内容，就只局限于 SQL DML 中的 Data Retrieve，也就是对表中数据的查询操作

我们不涉及 SQL DDL，也就是对数据表的操作
也不会涉及 SQL DML 中的 Data Create、Data Update 和 Data Delete，也就是对表中数据的增删改操作
只会设计 SQL DML 中的 Data Retrieve，也就是对表中数据的查询操作
这个也是商业分析专业对同学们的要求，掌握数据查询即可，以后到了企业中，数据的增删改操作，基本上都是由数据工程师来完成的，而商业分析师只需要掌握数据查询就可以了

虽然其他的 SQL 功能都不涉及，但是我们可以简单看一下 SQL DDL 和 SQL DML 中的语言风格：

-- SQL DDL
-- Table Create
CREATE TABLE students (ID INT, Name VARCHAR(50))
-- Table Update
ALTER TABLE students ADD COLUMN Grade VARCHAR(2)
-- Table Delete
DROP TABLE students

-- SQL DML
-- Data Create
INSERT INTO students (ID, FirstName, LastName) VALUES (1234, 'Jane', 'Smith');
-- Data Update
UPDATE students SET Grade = 'H2' WHERE ID = 1234;
-- Data Delete
DELETE FROM students WHERE ID = 1234;
-- Data Retrieve
SELECT FirstName, LastName FROM students WHERE Grade = 'H1';

(2) SQL 语言的特点¶

SQL 语言和大家学的 Python 或者 R 语言不太一样：

首先 SQL 语言是比较接近自然语言的，SQL 语言的语法结构和英语比较相似，上手难度会相对较低
其次 SQL 语言是一个声明式语言（Declarative Language）：
- 也就是说，我们在使用 SQL 语言的时候，不需要告诉计算机具体的操作步骤，而是只需要告诉计算机我们想要什么样的结果
- 之后，计算机会自己去推断出实现这个结果的具体操作步骤
- 这个是 SQL 与 Python 或者 R 语言的一个重要区别

SQL 语言的语法是会随数据库系统的不同而有所差异的，不同数据库语法大概 60% 相同，40% 不同：

我们本门课使用的是 Azure SQL Database，所学的语法也是基于 Azure SQL Database 的语法
但是市面上还有很多其他的数据库系统，例如 MySQL、PostgreSQL、Oracle Database 等等，这些数据库系统的 SQL 语法可能会有一些差异
举个简单的例子，如果想查询成绩排名第一的学生，Azure SQL Database 的语法是：

SELECT TOP 1 *
FROM students
ORDER BY score DESC;

而 MySQL 的语法则是：

SELECT *
FROM students
ORDER BY score DESC
LIMIT 1;

因此同学们以后如果进了企业，可能需要先了解一下企业数据库系统的 SQL 语法，它和大家在学校学的还是会有一些差异的