《chapter数据库》课件

数据库简介数据库是一个组织和存储结构化数据的系统它提供了一种安全、可靠和高效的方式来管理和访问大量数据数据库系统通常用于各种应用程序,如电子商务网站、银行系统和社交媒体平台什么是关系型数据库数据表结构主键和外键查询语言事务处理SQL关系型数据库使用二维表格的方每个表都有一个主键唯一标识每关系型数据库使用SQL语言进关系型数据库支持完整的事务处式组织和管理数据,每个表都包条记录,表之间通过外键建立联行数据操作和管理,允许复杂的理机制,确保数据的一致性和可含行和列系数据查询和分析靠性关系型数据库的基本概念数据表主键关系型数据库将数据组织成二维表每个表都有一个唯一标识每条记录格,每个表格由行和列组成,行表示的主键,主键确保了表中每条记录记录,列表示字段的唯一性关系完整性表之间通过键关联在一起,形成复关系型数据库通过建立约束确保数杂的数据关系,满足应用需求据的完整性和一致性,维护数据质量数据库的三级模式体系概念模式描述数据库的整体结构和功能,为用户提供数据视图逻辑模式定义数据的存储结构,包括数据的组织、关系和完整性约束物理模式决定数据的物理存储方式,包括存储结构、存取方法和存储设备数据模型概述数据模型的定义数据模型的类型关系数据模型的特点数据模型是一种抽象的、数学的描述数据结主要有层次模型、网状模型和关系模型等关系数据模型以表格的形式组织数据,具有构、数据操作、数据语义的模型它是设计其中关系模型是目前应用最广泛的数据模型较强的数学基础,能更好地表达数据之间的数据库的基础逻辑关系实体联系模型实体联系模型是一种概念数据模型,用于描述数据库中实体之间的关系它以图形方式表示数据库中的数据概念和它们之间的联系,可以帮助设计师更好地理解和设计数据库结构该模型由三个基本元素组成:实体、属性和联系实体是数据库中的对象或事物,属性是实体的特性,联系则描述实体之间的关系通过建立实体之间的联系,可以反映现实世界中的业务逻辑关系数据模型关系数据模型是一种最常用的数据模型,采用二维表格结构来表示数据每个表格包含若干个字段,每个字段代表一种数据类型,记录则代表具体的数据实例表格之间通过主键和外键进行关联,实现复杂的数据关系关系数据模型具有良好的数学基础,便于分析和编程实现它能够有效地表达现实世界中的各种数据关系,是目前最主流的数据库设计方法关系数据库管理系统定义主要功能核心特性常见系统关系数据库管理系统是基于关•数据定义:提供创建、修改•基于关系模型的数据组织Oracle、SQL Server、系数据模型实现的数据库管理和删除数据表的功能结构MySQL、PostgreSQL等都系统,它可以高效管理和组织数是广泛使用的关系数据库管理•数据操作:提供数据的增、•支持标准的SQL语言进行据,并提供丰富的数据访问和操系统删、改、查等操作功能数据访问和操作作功能•数据查询:提供复杂的数据•具有强大的数据管理和查查询和分析功能询功能•数据完整性:确保数据的一•支持事务处理和数据完整致性和正确性性约束•并发控制:管理多用户同时•提供并发控制和多用户访访问数据的并发问题问支持•安全性控制:提供访问控制•支持数据备份和恢复机制和权限管理等安全功能语言概述SQL简介功能概述1SQL2SQLSQL（结构化查询语言）是一SQL支持数据定义、数据操作、种用于管理和操作关系型数据数据查询和数据控制等多种功库的标准语言能语句类型标准发展3SQL4SQLSQL语句包括DDL（数据定义SQL标准经历了多次版本发展,语言）、DML（数据操纵语从最初的SQL-86到如今的言）、DCL（数据控制语言）SQL:2016版本等中的数据定义SQL创建数据表修改数据表删除数据表通过CREATE TABLE语句可以定义数据表ALTER TABLE语句可用于对现有数据表的DROP TABLE语句可用于彻底删除一个数的结构,包括表名、字段名、数据类型以及结构进行修改,如添加、删除或修改表字段据表及其所有数据和定义各种约束条件中的数据操纵SQL数据插入数据更新使用INSERT INTO语句将新数据添加使用UPDATE语句修改表中现有的数到数据库表中可以指定列名和值来据记录可以根据WHERE条件选择性插入单行或多行数据地更新特定行的值数据删除数据合并使用DELETE FROM语句从表中删除MERGE语句可以高效地执行插入、更数据记录与UPDATE类似,可以根据新和删除操作它能根据匹配条件智WHERE条件选择性地删除指定行能地合并数据中的数据查询SQL选择语句条件查询SQL的SELECT语句用于从数据表WHERE子句用于设置查询条件,可中查询数据可以指定要查询的列、以使用比较运算符、逻辑运算符和条件和排序方式等通配符进行复杂的条件组合聚合函数复杂查询COUNT、SUM、AVG、MAX和联接查询、嵌套查询、分组查询等MIN等聚合函数可以对查询结果进高级查询技术可以实现复杂的数据行统计、计算和分组操作检索要求视图和存储过程视图虚拟表存储过程预编译查询视图和存储过程的优势123视图是一种虚拟的表,它是从一个或多存储过程是一组预编译的SQL语句,它们可以简化数据操作,提高安全性,个基表派生而来的视图可以简化查它可以封装复杂的业务逻辑并提高效并通过预编译提高性能同时也支持询并提高数据安全性率存储过程可以接受参数并返回结抽象和封装,增强了系统的模块化果触发器和事务控制触发器事务控制触发器是数据库中的一种特殊类型的存储过程它在特定的数据操事务是数据库操作的基本单元事务具有ACID特性:原子性、一致作事件发生时自动执行触发器可以用于保证数据完整性、实现复性、隔离性和持久性事务控制语句如COMMIT和ROLLBACK用杂的业务规则等于管理事务合理使用事务可以确保数据完整性和一致性数据库安全性访问控制数据加密确保只有授权用户可以访问和修改数保护数据在传输和存储过程中的安全据库中的信息实施用户认证和权限性采用先进的加密算法和密钥管理管理机制网络防护备份与恢复部署防火墙、入侵检测系统等网络安定期备份数据,确保在发生灾难事故时全措施,阻挡非法访问和攻击可以快速恢复系统和数据数据库完整性数据实体完整性参照完整性确保每个实体唯一标识,无重复数确保关系中外键值必须引用主键值,据,并满足非空及格式要求实现实体间的引用关系用户定义完整性域完整性根据业务需求制定自定义的约束条确保数据符合预定义的数据类型、件,确保数据满足业务语义取值范围和格式等要求数据库设计方法需求分析1深入了解用户需求,确定系统功能和数据需求概念设计2建立实体关系模型,定义数据对象和联系逻辑设计3将概念模型转换为关系数据模型物理设计4根据具体DBMS确定存储结构和访问方法数据库设计是一个系统的过程,包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计几个阶段每个阶段都有特定的目标和方法,需要深入理解并严格遵守只有经历了完整的设计流程,才能设计出满足用户需求、结构合理、性能优良的数据库数据库设计规范标准化命名数据类型选择模式设计安全性与完整性遵循统一的命名规范,如使用简根据业务需求选择合适的数据合理设计数据模式,如采用三范应用适当的安全机制,如访问控单、描述性的名称,采用驼峰命类型,避免使用过大或不恰当的式规范化设计,划分主从表结构,制、加密措施,并确保数据的完名法等这有利于提高可读性数据类型,提高数据存储效率避免数据冗余整性,防止数据丢失或被篡改和可维护性数据库规范化理论数据模型与设计规范化过程设计原则与准则规范化理论指导了如何设计合理的数据模型规范化理论阐述了数据库设计的一系列范式,规范化理论提出了数据库设计应遵循的各种和数据库结构,确保数据库的逻辑完整性和从一范式到五范式,逐步消除数据冗余和依原则和准则,为创建高质量的数据库提供了物理高效性赖指导数据库设计实例分析本节将通过分析一个具体的数据库设计实例,帮助大家深入理解数据库设计的全过程我们将从需求分析、概念设计、逻辑设计到物理设计等关键步骤进行系统讲解,并结合实际案例进行深入探讨通过本节的学习,同学们不仅可以巩固数据库设计的核心理论知识,还能提高分析和解决实际问题的能力,为未来的数据库开发工作打下坚实基础数据库索引技术索引基本原理索引的分类12索引是一种用于加快数据检索常见的索引类型包括B树索引、速度的数据结构,通过建立索引哈希索引、全文索引等,各有特可以大幅提高查询效率点适用于不同的场景索引的使用策略索引维护管理34合理使用索引是提高数据库性定期对索引进行优化和重建,可能的关键,需要根据查询需求选以保证索引的有效性和查询性择合适的索引方式能的持续提升数据库备份与恢复定期备份快速恢复高可用保障定期对数据库进行全备份和增量备份,确保利用备份文件可以在发生故障时快速恢复数合理制定备份策略,确保在硬件故障、软件数据安全并可快速恢复据库,最大限度减少业务中断错误或人为操作失误时能快速恢复数据库数据库管理与维护日常监控定期备份定期检查数据库系统的性能指标,制定可靠的备份策略,确保数据的及时发现并解决问题安全性和可恢复性权限管理优化维护为不同用户设置合理的访问权限,定期优化数据库的结构和索引,提确保数据的安全性高系统的运行效率集群与分布式数据库集群数据库分布式数据库集群数据库是将多个独立的数据库服务器进行集中管理和协作处理分布式数据库将数据库系统物理上分布在不同的地理位置,通过网的系统它能提高数据可靠性、可扩展性和性能通过分担负载、络连接进行管理和协作它能提高数据的可用性和响应速度,同时实现数据冗余备份等方式,提高数据库的可用性也增加了系统的复杂性需要考虑数据一致性和事务处理等问题数据库性能优化架构优化索引优化合理设计数据库架构,如分区、分库分合理创建索引可大幅减少查询时间,但表等,可显著提升性能需注意避免过度索引查询优化硬件优化优化SQL语句,如避免使用子查询、不根据实际需求选择合适的硬件配置,如合理的排序等,可显著提升性能CPU、内存、磁盘等数据库系统原理数据模型数据存储管理12定义数据在系统中的逻辑表示负责数据的物理存储及索引管方式,如关系模型、对象模型等理,实现高效的数据存取事务处理并发控制34确保数据完整性和一致性,保证协调并发事务的执行,防止数据多个操作的原子性冲突和不一致情况发生数据库新技术发展趋势大数据与云计算人工智能与机器学习12数据库新技术兼容大数据和云数据库可与人工智能和机器学计算平台,为海量数据处理提供习深度融合,实现智能化决策和高性能支持自动化管理无服务器架构区块链技术34无服务器数据库技术摆脱了传数据库与区块链技术结合,可为统的中央服务器限制,提供更灵数据管理和共享提供更安全可活的计算和存储资源靠的解决方案常见数据库管理系统比较Oracle MicrosoftSQL Server功能强大、可靠性高,广泛应用于与Windows NT系统集成度高,管企业级应用但成本较高,需专业理友好适合中小型企业,但扩展人员管理性和性能略逊于OracleMySQL PostgreSQL开源免费,易于部署和维护适合免费开源,具有强大的查询能力和初创公司和小型网站,但在大规模事务处理,可靠性和安全性较高应用中可靠性略低适合复杂应用场景数据库核心概念复习关系模型语言完整性约束事务管理SQL关系模型是数据库的基础理论,SQL是关系型数据库的标准语完整性约束确保数据库中数据事务管理确保数据库操作的完包括关系、关系schema、关言,包括数据定义、数据操作和的正确性和一致性,包括实体完整性和一致性,包括事务的系实例等概念掌握关系模型数据查询等功能熟练掌握整性、参照完整性和用户定义ACID特性和并发控制机制的基本特点和要求非常重要SQL语句的使用是必要的完整性课堂小结与答疑在这一节中，我们总结了本章所学的核心概念和重要知识点老师还针对同学们提出的问题进行了耐心细致的解答我们对关系型数据库的基本原理、数据模型、SQL语句的使用等都有了更深入的理解同学们可以结合课堂笔记和课后练习，继续巩固和加深这些知识如果仍有不明白的地方，欢迎在课后找老师或助教询问我们将继续为大家提供耐心的指导和帮助下节课程预告课程时间下周二上午9:00开始，为期2个小时课程内容我们将深入学习数据库索引技术，包括索引的概念、类型和应用学习重点掌握索引的基本原理和使用方法，了解如何优化数据库性能。