《数据库系统原理教学课件》作业讲评

数据库系统原理教学课件作业讲评本次讲评将深入探讨课程作业中的核心概念和应用实践,帮助同学们进一步理解数据库系统原理的关键知识点课件目标和评价标准明确目标评价机制展示效果课件应该围绕明确的教学目标和重点内容展制定合理的评价标准,既包括对学生学习效课件要注重内容的逻辑性和知识点的连贯性开,帮助学生高效掌握数据库系统原理的关果的评估,也需关注教师授课质量和课件设,同时注重美化设计,提高课堂教学的视觉冲键知识点计的优劣击力概述什么是数据库系统:数据库系统是一种用于存储和管理数据的计算机软件系统它具有以下核心特点:•集中管理数据,避免数据冗余和不一致•支持数据的安全性、完整性和隐私性•提供高效的数据访问和快速的数据查询•具备事务处理、并发控制、备份恢复等机制数据库系统的核心组成部分数据管理层数据库层负责数据的存储、组织和管理,包存储实际的数据,包括各种类型的括数据库管理系统DBMS和数据数据文件和索引文件存储设备应用层管理层提供用户界面,使用户能够访问和负责数据库系统的运行管理、性操作数据库中的数据能优化和安全控制等工作数据模型层次模型、网状模型和关系模型:层次模型网状模型关系模型数据以树形结构进行组织,数据之间存在父数据以网状结构进行组织,可以表示多对多数据以二维表格形式存储,表之间通过键主子关系适用于具有固定层次关系的组织性关系比层次模型更加灵活,但结构复杂,设键和外键建立关系结构简单,可以很好地数据,但灵活性较差,扩展性不佳计和维护更加困难表示实体之间的联系,已成为当前主流的数据模型关系数据模型的特点和基本概念结构简单数据独立性强查询灵活性强理论基础扎实关系数据模型采用简单而规范关系数据模型将数据和程序分关系代数和SQL语言提供了强关系数据模型建立在严格的数的二维表格形式,包括行和列,离,使应用程序与数据存储结大的查询能力,支持复杂数据学理论基础之上,具有良好的使得数据结构易于理解和管理构相独立,提高了数据的独立检索,满足各种业务需求理论支撑性关系数据库的完整性约束实体完整性约束参照完整性约束12主键列的值必须唯一且不为空外键列的值必须等于被参照表，确保每个数据元组的唯一性的主键值或为NULL，确保数据之间的关联性用户自定义完整性约束域完整性约束34根据具体应用需求,可以定义各要求属性值必须满足数据类型种检查约束条件,如数值范围、、长度等定义,确保数据的正确格式、逻辑关系等性和一致性语言基础数据定义语言SQL DDL创建数据库使用CREATE DATABASE语句创建新的数据库可以指定数据库名称和存储位置创建表格使用CREATE TABLE语句来定义新的数据表可以指定表名、列名、数据类型等修改表格利用ALTER TABLE语句对现有表结构进行修改,如添加、删除或修改列删除表格使用DROP TABLE语句可以完全删除一个表请谨慎使用此语句以免丢失数据语言基础数据查询语言SQL DQLSELECT1选择需要显示的列FROM2指定表名WHERE3添加条件过滤行ORDER BY4对结果集进行排序SQL数据查询语言DQL是用于从数据库中检索数据的核心功能它提供了强大的查询能力,可以根据需求灵活地从表中选择、过滤和排序数据掌握DQL的基本语法是学习数据库系统的关键基础语言基础数据操纵语言SQLDML插入数据1使用INSERT INTO语句可以向表中插入新数据记录更新数据2使用UPDATE语句可以修改表中已有的数据记录删除数据3使用DELETE FROM语句可以从表中删除数据记录关系代数和关系演算基础关系代数关系演算查询优化关系代数是一种基于集合操作的形式语言,关系演算是一种基于逻辑谓词的声明性查询合理选择关系代数或关系演算表达式以及高包括选择、投影、联接等基本运算它为关语言,能够更加直观地表达复杂的查询需求效执行策略,可以大幅提升数据库查询性能系模型的查询和操作提供了强大的表达能力它包括元组关系演算和域关系演算优化器在此起关键作用数据库设计的三层模式抽象化1去除不必要的细节独立性2各层相互独立,可独立变化外模式3用户视图,满足特定需求概念模式4数据库的整体逻辑结构内模式5数据物理存储结构数据库设计的三层模式包括外模式、概念模式和内模式外模式是针对不同用户的视图,满足各自的需求;概念模式描述数据库的整体逻辑结构;内模式定义数据的物理存储结构三层模式可以实现数据抽象化和系统的独立性数据库设计的模型E-RE-R模型是一种广泛使用的数据库设计方法它以实体entity和关系relationship为核心,通过图形化的方式描述数据元素及其相互联系,有助于理解和分析复杂的数据结构E-R模型包括实体型、属性和联系三个基本概念,可以清晰地表示数据库中各种对象及其关系,为后续的数据库逻辑设计和物理设计奠定基础数据库设计过程中的规范化理论规范化的目标规范化的五个范式第三范式BCNF范式规范化是通过一系列规则重新从第一范式到第五范式,每个第三范式要求属性之间不存在BCNF比第三范式更严格,要求设计数据库模式的过程,目标范式都建立在前一范式的基础传递依赖,即不能有依赖依赖每个确定性依赖的左部都是关是消除数据冗余、避免更新异之上,逐步消除数据冗余和数这进一步消除了冗余和更新系的候选键这进一步增强了常和保持数据完整性据异常异常数据完整性并发控制的基本概念和锁机制并发控制概念数据库锁机制并发控制策略并发控制是指在多个用户或进程同时访问同数据库利用锁定机制来实现并发控制,包括并发控制需要根据不同的场景采取合适的策一数据时,保证数据的一致性和完整性的机共享锁、排他锁等,确保同一数据不会被多略,如时间戳、两阶段锁定等,平衡性能和数制它确保了读写操作的正确性和隔离性个用户同时修改据一致性并发控制中的死锁问题及预防措施什么是死锁死锁的预防措施在并发控制中,当多个事务相互等

1.合理分配资源,防止资源争用冲待对方持有的资源时,就会形成死突

2.限制同一事务最多持有的锁这会导致系统陷入无法解决资源数量

3.设置等待超时时间,的循环等待状态超时则放弃已持有的资源死锁的检测与恢复

1.通过资源分配图检测死锁

2.采用牺牲某个事务的方式来打破死锁循环

3.使用回滚等方式恢复被牺牲的事务事务的特性及其实现ACID1原子性Atomicity2一致性Consistency事务中的所有操作要么全部完事务执行前后，数据库都保持成，要么全部不完成，不会结一致性状态，不会破坏数据完果不完整整性约束3隔离性Isolation4持久性Durability多个事务并发执行时，相互不事务一旦提交成功，对数据库会影响，就好像在独立运行一的修改就是永久性的，即使系样统崩溃也不会丢失恢复机制检查点和日志技术检查点机制日志技术12定期保存数据库的稳定状态,可记录数据库所有的变更操作,用快速恢复到最近一次检查点于事务回滚和系统故障后的恢复增量备份故障恢复34基于日志文件,只备份自上次完利用检查点和日志文件,可精确整备份以来发生的变更,提高效定位故障发生时间点,快速恢复率数据库安全性和完整性数据安全性数据完整性确保数据不会被非法访问、修改确保数据的准确性、一致性和可或破坏,防范黑客攻击和内部员工靠性,防止因操作失误、硬件故障操纵包括身份验证、访问控制等原因造成的数据损坏或丢失、加密等手段数据备份和恢复合规性要求定期备份数据,并制定完善的数据根据行业监管法规,确保数据处理恢复机制,确保在发生灾难时能够和管理符合相关法律法规的要求快速恢复业务数据库的体系结构和查询优化数据库的体系结构查询优化性能优化技术数据库系统通常由四层体系结构组成:内模查询优化是数据库系统的核心功能之一,通•索引优化式、逻辑模式、外模式和数据库管理系统过分析查询语句,选择最优的执行计划来提•表结构设计这些层次化的设计确保了数据的独立性、安高查询效率优化器会考虑索引、连接算法•查询语句优化全性和可扩展性等因素来生成最佳方案•系统参数调整分布式数据库系统基本原理分布式架构网络通信分布式数据库系统由多个物理上分散数据库之间通过高速网络进行通信交的、彼此关联的数据库组成，共享信换数据和协调操作，实现分布式事务息和资源处理数据一致性查询优化需要制定一致的数据复制、同步和备分布式系统需要优化跨库查询的性能份策略，保证数据的一致性和高可用，并提供容错和负载均衡机制性数据仓库和数据挖掘基本概念数据仓库数据挖掘应用场景关键技术数据仓库是一个专门的数据存数据挖掘是从大量数据中发现数据仓库和数据挖掘技术广泛数据提取、转换和加载ETL储系统,用于整合来自多个来有价值、新颖、有意义和可理应用于市场营销、金融服务、、联机分析处理OLAP、机源的结构化数据,为企业分析解的模式和规律的过程它使医疗保健等行业,帮助企业更器学习算法等都是支撑数据仓和决策提供支持它可以存储用统计学、机器学习和人工智好地了解客户需求,提高运营库和数据挖掘的关键技术大量历史数据,并进行复杂的能等技术,为企业提供有价值效率,及时发现商业机会分析的洞见数据库系统的性能评测与优化性能评测指标评测数据库系统性能的关键指标包括响应时间、事务吞吐量、并发连接数等这些指标反映了系统的负载能力、处理效率和可扩展性性能优化策略大数据时代下的数据库发展趋势云数据库服务智能分析与AI分布式与大规模安全与合规云计算的兴起推动了数据库服数据库系统逐步结合人工智能为应对海量数据处理需求,分数据隐私和安全管理日益重要务云化，用户可以轻松获取按技术，能自动优化查询、预测布式数据库和NewSQL数据库,数据库系统需要提供更强大需扩展的弹性数据存储和计算需求并提供智能化的决策支持应运而生,提供更好的伸缩性的访问控制、加密、审计等安能力这有助于降低IT成本和这有助于发挥数据的价值,和高可用性同时NoSQL数据全特性,并满足各行业的合规管理复杂度推动数据驱动的智能化业务库也广泛应用于大数据场景要求数据库技术在各行业的应用金融业医疗行业用于信用评估、交易处理、风险管理管理患者信息、医疗记录、药品供应等关键业务能提高效率、降低风险等提高就诊质量和医疗服务水平零售业交通运输用于库存管理、销售分析、客户关系管理航班信息、车辆调度、物流配送管理等优化供应链、提升顾客体验提高运营效率、实现智能调度总结与展望在本课程的学习中,我们系统地探讨了数据库系统的核心概念和原理从数据模型、SQL语言、关系代数等基础知识,到设计、并发控制、恢复机制等进阶内容,全面掌握了数据库系统的关键技术展望未来,大数据时代下,分布式数据库和云计算等前沿技术必将引领数据库系统的发展方向。