什么是关系型数据库？

设想你有一大批信息，可能是关于客户及其订单、学生及其课程，或产品及其库存量的。你如何储存这些信息，使其条理清晰、易于查找且可靠呢？你或许会使用电子表格，但随着数据量增大且关联性增强，管理起来会变得复杂且容易出错。这就是数据库的作用所在，尤其是其中一种非常常见的类型，称为关系型数据库。

数据库本质上就是一组有组织的结构化信息或数据集合，通常以电子形式存储在计算机系统中。它能让你高效地储存、获取、修改和管理这些数据。

那么，是什么让数据库“关系型”呢？这个术语源于数据组织的方式。在关系型数据库中，信息被组织成表。你可以把表想象成一个电子表格网格：它有列（表示不同的属性或信息片段，比如 姓名 或 价格）和行（表示单个记录或项目，比如特定的客户或产品）。

“关系型”部分是其最重要的特点。这表示这些表并非孤立的数据块。相反，它们可以基于共享的信息片段相互关联或连接。这种结构使你能够逻辑地连接不同类型的数据。

例如，你可能有一个表存储客户信息，另一个表存储订单信息。

• 客户表： 包含 CustomerID、FirstName、LastName、Email 等列。每行代表一个独立的客户。
• 订单表： 包含 OrderID、OrderDate、CustomerID、TotalAmount 等列。每行代表一个特定的订单。

关系型数据库通过共同的列连接不同的数据表。例如，一个客户信息表可能包含 CustomerID 和客户姓名，而一个订单信息表也包含 CustomerID 和订单详情。当这两个表都包含 CustomerID 时，这个共同的列就成为了连接或关联它们的纽带。利用这个共享的 CustomerID，你可以轻松地找到特定客户下过的所有订单，或查找与某个订单相关的客户详细信息。

一个简单的图示，展示了 客户 表和 订单 表如何通过一个共同的 CustomerID 列关联起来。

这种关系型结构，基于埃德加·F·科德于1970年提出的关系模型的基本思想，具有以下几项优势：

1. 组织清晰： 数据被逻辑地分成代表不同概念（如客户、订单、产品）的表，使结构易于理解。
2. 数据完整性： 关系型数据库允许你定义规则来维持数据的准确性和一致性。例如，你可以确保 OrderID 始终唯一，或者 Orders 表中的每个 CustomerID 确实存在于 Customers 表中。
3. 减少冗余： 无需为客户的每个订单重复所有客户详细信息（姓名、地址等），你只需将客户信息在 Customers 表中存储一次，然后在 Orders 表中使用 CustomerID 进行引用。这节省了空间，并使更新更便捷（如果客户更改了电子邮件，你只需在一个地方更新它）。
4. 数据获取灵活： 这些关联允许你以强大的方式组合多个表的数据，以回答复杂的问题。我们将在课程后期介绍如何使用 SQL 来实现这一点。
5. 标准化： 大多数关系型数据库使用结构化查询语言 (SQL) 作为定义、操作和查询数据的标准方式。学习 SQL 将为你提供一项可在许多不同数据库系统（如 PostgreSQL、MySQL、SQL Server、Oracle）之间迁移的技能。

总之，关系型数据库是一种将数据存储在结构化表格中，并可基于共同信息相互关联的系统。这种模型为数据管理提供了一个有组织、高效且可靠的依据，这对于数据科学中的许多任务都十分必要，从基本报告到构建机器学习 (machine learning)模型。在接下来的章节中，我们将更详细地查看这些表的组成部分：列、行以及它们所包含的数据类型。