linux学习-数据库

一、数据存储概述

（一）内存存储（易失性存储）

• 存储载体：变量、数组、普通数据存储结构都存储在内存中。
• 特点：数据依赖于程序运行和电力供应，当程序运行结束或者发生掉电情况时，数据会丢失，无法长期保存。

（二）硬盘存储（持久性存储）

• 存储载体：文件和数据库（专业的数据存储结构）存储在硬盘上。
• 特点：不受程序运行状态和电力的影响，即使掉电或者程序运行结束，数据依然能够保留，可长期存储。

二、常用数据库分类

（一）关系型数据库

• 核心特点：采用关系模型，将复杂的数据结构简化为二维表格（行和列组成的表）形式，通过表与表之间的关系（如主键、外键关联）来组织和管理数据，适合处理结构化数据。
• 典型代表及规模：
  • 大型：Oracle、DB2，常用于大型企业级应用，能处理海量数据和高并发操作，具备强大的事务处理和数据管理能力。
  • 中型：MySQL、SQL Server，在中小企业应用广泛，平衡了性能、功能和成本，支持较为复杂的业务逻辑。
  • 小型：SQLite，轻量级数据库，适合嵌入式设备、移动应用等资源有限的场景，无需独立的数据库服务器进程。

（二）非关系型数据库（NoSQL）

• 核心特点：不采用传统的关系模型，以键值对、文档、列族等灵活的方式存储数据，结构不固定（如常用的JSON格式就是一种键值对形式的半结构化数据），适合处理非结构化或半结构化数据，具有高可扩展性和高性能的特点。
• 典型代表：
  • Redis：基于内存的键值存储数据库，支持多种数据结构（如字符串、哈希、列表等），常用于缓存、消息队列等场景，性能极高。
  • MongoDB：文档型数据库，以BSON（类似JSON的二进制格式）存储数据，适合存储复杂的文档型数据，如社交应用中的用户信息、评论等。

三、SQLite 数据库深入解析

（一）核心特性

1. 开源免费与开发语言：完全开源且免费使用，采用C语言开发，这使得它能够在多种平台上轻松移植，并且代码的可读性和可维护性较好。
2. 轻量级：代码量仅约1万行左右，整个库的总大小在10M以内，占用系统资源极少，非常适合嵌入到各种应用程序中，不会给应用带来过多的资源负担。
3. 文件型数据库：以单个文件的形式存在，这意味着它可以像普通文件一样进行移动、复制等操作，跨平台移植性极佳，在不同操作系统（如Windows、Linux、macOS等）之间切换时，数据库文件能直接使用。
4. 大容量支持：理论上数据容量最大可达2T，能够满足大多数中小型应用甚至部分大型应用的数据存储需求。

（二）安装与测试（以Linux环境下的SQLite 3.22.0为例）

1. 安装SQLite 3：使用Linux的包管理工具apt-get执行命令sudo apt - get install sqlite3，该命令会从软件源下载并安装SQLite 3的运行环境。
2. 安装相关开发库：为了在C/C++等编程语言中使用SQLite的API，需要安装开发库，执行sudo apt - get install libsqlite3 - dev，该库包含了编译和链接SQLite相关程序所需的头文件和库文件。
3. 测试数据库创建：执行sqlite3 xxx.db（其中xxx.db是自定义的数据库文件名），如果成功，会进入SQLite的命令行交互界面，此时就创建了一个名为xxx.db的数据库文件，可在该界面中进行后续的数据库操作。

（三）支持的数据类型

• NULL：表示空值，即该字段没有任何有效的数据。
• INTEGER：整型，用于存储整数数值，如年龄、编号等。
• REAL：浮点型，用于存储带有小数部分的数值，如成绩、价格等。
• TEXT：字符串类型，用于存储文本数据，如姓名、描述信息等。
• BLOB：二进制大对象，根据输入的数据格式进行存储，可用于存储图片、音频、视频等二进制数据。

（四）数据库操作

1. 常用交互命令

• .help：在SQLite命令行界面中输入该命令，会显示所有支持的命令及其简要说明，方便用户查看和学习如何使用各种命令。
• .tables：用于查看当前数据库中存在的所有表，能快速了解数据库的表结构情况。
• .headers on/off：控制查询结果是否显示表头（列名），on表示显示，off表示隐藏，便于根据需求调整查询结果的展示形式。
• .mode column：设置查询结果的显示模式为列模式，使列左对齐，让查询结果更加整齐、易读。
• .quit：退出SQLite命令行界面，结束与数据库的交互。

2. SQL语句操作（SQLite不区分大小写，语句以分号结尾）

• 创建表：使用create table语句，语法为create table 表名(列名1 数据类型, 列名2 数据类型, 列名3 数据类型);。例如create table class1(id INTEGER, name TEXT, age INTEGER, score REAL);，创建了一个名为class1的表，包含id（整型）、name（字符串）、age（整型）、score（浮点型）列。
• 数据插入：通过insert into语句插入数据，语法为insert into 表名 values(值1，值2，值3);。示例insert into class1 values(1, "zhangsan", 19, 88.5);，向class1表中插入了一行数据，id为1，name为“zhangsan”，age为19，score为88.5。
• 数据查询
  • 查询所有列：使用select * from 表名;，如select * from class1;，会查询class1表中所有列的所有数据。
  • 查询指定列：语法为select 列名1，列名2，列名n from 表名;，例如select name, score from class1;，只查询class1表中的name和score列数据。
  • 条件查询：通过where子句添加条件，支持关系运算符（> < >= <= == !=）和逻辑运算符（and对应&&，or对应||）。比如select * from class1 where score > 90 and age < 20;，查询class1表中score大于90且age小于20的数据。
  • 模糊查找（字符串）：使用like关键字，%可模糊匹配多个字符，_只能模糊匹配一个字符。例如select * from 表名 where 列 like "%梅";，查询列中以“梅”结尾的所有数据；select * from 表名 where 列 like "_梅";，查询列中第二个字符是“梅”的所有数据。
  • 排序查询：通过order by子句排序，ASC表示升序（默认，可省略），DESC表示降序。如select * from class1 order by score ASC;，按score升序排列class1表数据；select * from class1 order by age DESC;，按age降序排列。
• 数据删除：使用delete from语句，语法为delete from 表名 where 删除的条件;。示例delete from class1 where score < 80;，删除class1表中score小于80的数据。
• 数据修改：通过update语句修改数据，语法为update 表名 set 列=新值 where 条件;。例如update class1 set score=100 where name="wanger";，将class1表中name为“wanger”的记录的score修改为100。
• 删除表：使用drop table语句，语法为drop table 表名;，如drop table class1;，删除class1表（删除表会同时删除表中所有数据，请谨慎操作）。
• 主键值自动增长列设置
  • 要求：主键值自动增长列必须是INTEGER类型；创建表时，需为该列添加PRIMARY KEY AUTOINCREMENT约束，示例create table class2(id INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT, name TEXT, score REAL);，创建class2表，id列为主键且自动增长。
  • 插入数据：插入数据时，主键值自动增长列赋值为NULL，使其自动生成增长值，示例insert into class2 values(NULL, "张三", 90);，id会自动生成合适的数值。
• 时间相关操作
  • date("now");：获取当前的年 - 月 - 日格式的日期。
  • datetime("now", "+8 hours");：获取当前时间（考虑时区，这里加8小时），格式为年 - 月 - 日 时：分：秒。

3. 可视化工具

• 安装：执行sudo apt - get install sqlitebrowser，安装SQLite的可视化工具sqlitebrowser，方便以图形界面的方式查看和操作数据库。
• 使用：通过sqlitebrowser xxx.db命令，使用sqlitebrowser打开名为xxx.db的数据库文件，可在图形界面中进行表的创建、数据的增删改查等操作，更加直观便捷。

4. C/C++ API 接口

• sqlite3_open：用于打开一个数据库文件。
  • 参数：filename指定数据库名称（包含路径）；ppDb是一个指针的指针，用于保存数据库句柄的指针地址，后续对该数据库的操作都通过这个句柄进行。
  • 返回值：成功时返回SQLITE_OK，失败则返回对应的错误码，可根据返回值判断数据库打开是否成功。
• sqlite3_close：关闭已打开的数据库，释放相关资源，确保数据库操作完成后正确关闭，避免资源泄漏。
• sqlite3_exec：执行SQL语句。
  • 参数：pdb是数据库句柄；sql是要执行的SQL语句字符串；callback是执行select语句时调用的回调函数（用于处理查询结果）；arg是传递给回调函数的参数；errmsg用于保存执行过程中的错误信息（若有）。
  • 返回值：成功返回SQLITE_OK，失败返回错误码。
• 回调函数 int (*callback)(void*arg, int column, char**column_values, char**column_name);：在执行select语句时，每查询到一行数据就会调用一次该回调函数，用于处理查询得到的数据。
  • 参数：arg是sqlite3_exec传递的arg参数；column表示查询到的数据的列数；column_values是指针数组，每个指针指向对应列数据的字符串；column_name是指针数组，每个指针指向对应列的列名。
  • 注意事项：回调函数成功执行必须返回0，否则会导致sqlite3_exec报错（如“sqlite3_exec error: query aborted”）；从数据库查询出来的数据，无论原本是什么类型，在回调函数中都以字符串类型呈现；查询到几条数据，回调函数就会被执行几次。