用 Python 写一个 NoSQL 数据库Python

NoSQL 这个词在近些年正变得随处可见. 但是到底 “NoSQL” 指的是什么? 它是如何并且为什么这么有用? 在本文, 我们将会通过纯 Python (我比较喜欢叫它, “轻结构化的伪代码”) 写一个 NoSQL 数据库来回答这些问题.

 

OldSQL

很多情况下, SQL 已经成为 “数据库” (database) 的一个同义词. 实际上, SQL 是 Strctured Query Language 的首字母缩写, 而并非指数据库技术本身. 更确切地说, 它所指的是从 RDBMS (关系型数据库管理系统, Relational Database Management System ) 中检索数据的一门语言. mysql, MS SQL Server 和 Oracle 都属于 RDBMS 的其中一员.

 

RDBMS 中的 R, 即 “Relational” (有关系，关联的), 是其中内容最丰富的部分. 数据通过 表 (table) 进行组织, 每张表都是一些由 类型 (type) 相关联的 列 (column) 构成. 所有表, 列及其类的类型被称为数据库的 schema (架构或模式). schema 通过每张表的描述信息完整刻画了数据库的结构. 比如, 一张叫做 Car 的表可能有以下一些列:

 

Make: a string

Model: a string

Year: a four-digit number; alternatively, a date

Color: a string

VIN(Vehicle Identification Number): a string

 

在一张表中, 每个单一的条目叫做一 行 (row), 或者一条 记录 (record). 为了区分每条记录, 通常会定义一个 主键 (primary key). 表中的 主键 是其中一列 , 它能够唯一标识每一行. 在表 Car 中, VIN 是一个天然的主键选择, 因为它能够保证每辆车具有唯一的标识. 两个不同的行可能会在 Make, Model, Year 和 Color 列上有相同的值, 但是对于不同的车而言, 肯定会有不同的 VIN. 反之， 只要两行拥有同一个 VIN, 我们不必去检查其他列就可以认为这两行指的的就是同一辆车.

 

Querying

SQL 能够让我们通过对数据库进行 query (查询) 来获取有用的信息. 查询 简单来说, 查询就是用一个结构化语言向 RDBMS 提问, 并将其返回的行解释为问题的答案. 假设数据库表示了美国所有的注册车辆, 为了获取 所有的 记录, 我们可以通过在数据库上进行如下的 SQL 查询 :

 

SELECT Make, Model FROM Car;

 

将 SQL 大致翻译成中文:

 

“SELECT”: “向我展示”

“Make, Model”: “Make 和 Model 的值”

“FROM Car”: “对表 Car 中的每一行”

 

也就是, “向我展示表 Car 每一行中 Make 和 Model 的值”. 执行查询后， 我们将会得到一些查询的结果, 其中每个都是 Make 和 Model. 如果我们仅关心在 1994 年注册的车的颜色, 那么可以:

 

SELECT Color FROM Car WHERE Year = 1994;

 

此时, 我们会得到一个类似如下的列表:

 

Black

Red

Red

White

Blue

Black

White

Yellow

 

最后, 我们可以通过使用表的 (primary key) 主键 , 这里就是 VIN 来指定查询一辆车:

 

SELECT * FROM Car WHERE VIN = '2134AFGER245267'

 

上面这条查询语句会返回所指定车辆的属性信息.

 

主键被定义为唯一不可重复的. 也就是说, 带有某一指定 VIN 的车辆在表中至多只能出现一次. 这一点非常重要，为什么? 来看一个例子:

 

Relations

假设我们正在经营一个汽车修理的业务. 除了其他一些必要的事情, 我们还需要追踪一辆车的服务历史, 即在该辆车上所有的修整记录. 那么我们可能会创建包含以下一些列的 ServiceHistory 表:

 

VIN | Make | Model | Year | Color | Service Performed | Mechanic | Price | Date