Manipulating data

欢迎来到数据处理的世界！

你好！在本章中，我们将探索信息技术中最重要的部分：数据与数据库 (Data and Databases)。你可以把数据想象成厨房里的原始食材。单独来看，它们可能没什么特别，但只要你正确地处理 (manipulate) 它们，就能创造出非常有用的东西——就像一道美味的佳肴（在我们这里，就是信息 (Information)）。

如果一开始觉得有些术语听起来很“科技感”，别担心。我们将通过简单的例子和类比，一步步为你拆解。让我们开始吧！

5.1 数据与信息

在我们开始处理数据之前，必须先了解它究竟是什么，以及它与信息有何不同。

数据与信息的区别

数据 (Data) 是原始的、未经处理的事实和数字。它本身没有意义。
例子：15, 08, 1995。这些仅仅是数字。

信息 (Information) 是经过处理、整理或结构化的数据，使其具备意义和上下文。
例子：“15/08/1995”被标识为“出生日期”。现在它就有意义了！

类比：乐高积木

想象地板上有一大堆散落的乐高积木。这些就是数据。当你按照说明书拼成一座城堡时，那座完成的城堡就是信息。而拼砌城堡的这个过程就是处理 (Processing)。

结构化数据与非结构化数据

并非所有的数据长相都一样。我们通常将其分为两类：
1. 结构化数据 (Structured Data)： 这是高度组织化的数据，通常以表格形式（行列）呈现。电脑非常容易搜索和分析这类数据。
例子：包含学生姓名和成绩的电子表格。

2. 非结构化数据 (Unstructured Data)： 这是没有预定义格式的数据。电脑很难自动“读取”它们。
例子：照片、视频、社交媒体贴文或手写笔记。

快速复习箱：
- 数据： 原始事实（“食材”）。
- 信息： 处理过的数据（“佳肴”）。
- 结构化： 有条理（就像整理好的档案柜）。
- 非结构化： 无组织（就像乱堆的文件堆）。

重点摘要： 机构希望从数据中提取有意义的信息，因为这能帮助他们做出更好的决策，例如商店观察哪些产品销量最好，以便及时补货。

5.2 结构化数据与数据库

数据库 (Database) 是结构化数据的有序集合。我们使用关系型数据库 (Relational Databases) 将不同的信息片段链接起来。

关系型数据库的结构

要理解数据库，可以想象一个学校档案系统的数字版本：

- 数据表 (Tables)： 数据库由一个或多个数据表组成。一个数据表包含关于特定事物（如“学生”或“教师”）的数据。
- 字段 (Fields)： 这是数据表中的列。每个字段存放一项具体的信息。
例子：“FirstName”（名字）或“PhoneNumber”（电话号码）。
- 记录 (Records)： 这是数据表中的行。一条记录包含关于某个特定项目或人员的所有信息。
例子：名为“Alex”的学生所有详细资料。

理解“键 (Keys)”

键就像是将数据库凝聚在一起的胶水。

1. 主键 (Primary Key)： 数据表中每条记录的唯一标识符。两条记录不能有相同的主键。
例子：你的学生编号。即使两个人名字相同，他们的 ID 也是独一无二的！

2. 外键 (Foreign Key)： 这是数据表中的一个字段，链接到另一个数据表中的主键。这是我们在数据表之间建立关系 (Relationship) 的方式。

3. 复合键 (Composite Key)： 有时候，单一字段不足以成为唯一识别。复合键是指结合两个或多个字段，共同创造出一个唯一标识符。

记忆小贴士：键的技巧

- 主键 (Primary)： “头号人物”（主要的 ID）。
- 外键 (Foreign)： “外来者”（指向另一个数据表）。
- 复合键 (Composite)： “合成”（两样东西混在一起）。

实体与关系

实体 (Entity) 是一个专业词汇，指的是我们正在存储数据的“对象”（例如客户、产品或销售记录）。在数据库中，实体通过关系 (Relationships) 进行“沟通”：

- 一对一 (1:1)： 一个人只有一本护照。
- 一对多 (1:M)： 一位老师有多位学生。（这是最常见的！）
- 多对多 (M:M)： 多位学生选修多门不同的科目。

你知道吗？ 我们使用实体关系图 (ERD) 来绘制这些数据表如何相互链接的地图，然后才开始构建数据库。这就像是房子的蓝图一样！

重点摘要： 数据库使用数据表、字段和记录来保持组织，而“键”则用于精确地将所有内容链接起来。

5.3 结构化查询语言 (SQL)

现在数据已经存入数据库了，我们该如何提取出来呢？我们使用 SQL（读作“S-Q-L”或“Sequel”）。SQL 是我们用来与数据库“对话”的语言。

为什么要用 SQL？

SQL 允许我们处理 (manipulate) 数据——这意味着我们可以搜索特定的记录、新增数据、修改现有数据，或者删除不再需要的东西。

常见的 SQL 指令

如果这看起来像一大堆程序代码，别担心——它们其实非常符合逻辑！

1. 寻找数据 (查询 Queries)：
我们使用 SELECT 来挑选字段，FROM 来指定数据表，WHERE 来筛选结果。
例子：SELECT Name FROM Students WHERE Grade = 'A';

2. 新增与修改数据：
- INSERT： 在数据表中新增一行（记录）。
- UPDATE (修改)： 更改现有的数据。
- DELETE： 永久移除一条记录。（使用时要小心！）

3. 分组与计算：
- COUNT： 计算有多少条记录。
- ORDER BY： 对结果进行排序（A-Z 或由高到低）。
- GROUP BY： 将相似项目分组（例如：显示每个班级有多少学生）。

使用通配符 (Wildcards)

有时候你不知道要找的词确切是什么。我们使用通配符作为“填空题”：
- % (百分号)： 代表任意数量的字符。
例子：'S%' 会找到 "Sam", "Sarah", 和 "Steven"。
- _ (下划线)： 代表且仅代表一个字符。
例子：'H_t' 会找到 "Hat" 和 "Hot"，但不会找到 "Heat"。

链接数据表 (JOIN 与 UNION)

- JOIN： 用于根据相关字段（通常是主键和外键）合并来自两个或多个数据表的数据行。
- UNION： 用于将两个或多个 SELECT 语句的结果集组合到一个大列表中。

常见错误：
学生常忘记在 SQL 语句末尾加上分号 (;)。请把分号想象成数据库世界中句子的“句号”！

重点摘要： SQL 是让我们对数据执行操作的工具。通过 SELECT、INSERT 和 JOIN 等指令，我们能将庞大的数据库变成有用的信息。

最终快速复习

- 数据 (Data) 是原始的；信息 (Information) 是有意义的。
- 关系型数据库使用由键 (Keys) 链接的数据表 (Tables)。
- 主键 (Primary Keys) 是唯一 ID；外键 (Foreign Keys) 用于链接其他数据表。
- SQL 是用于选取、新增、更新和删除数据的语言。
- 通配符 (%) 和 (_) 帮助我们在名称不完整时进行搜索。

你已经读完了“数据处理”笔记！做得好！休息一下，然后试着写一个简单的 SQL 查询来练习一下手感。你一定没问题的！