《关系型数据库概念》课件

关系型数据库概念关系型数据库是一种基于关系模型的数据库管理系统,使用表格来存储和管理数据它提供了高度的数据完整性和一致性,便于进行复杂查询和分析,广泛应用于各种领域关系型数据库的定义数据模型关系型数据库采用二维表格的形式来组织数据，以行和列的组合构成一张完整的数据表完整性规则关系数据库遵循一系列严格的完整性约束和规则，如实体完整性、参照完整性等数据操作关系数据库提供SQL语言对数据进行增删改查等操作，可实现复杂的数据处理和分析关系模型的基本概念关系属性域元组关系是由若干个属性构成的属性是构成关系的基本单位域是属性的取值范围,是由元组是关系中的一个记录,二维表格,每个属性都有一,描述关系中每个元组的特同类型数据组成的集合比由若干个属性值组成元组个名称和取值范围,而表格征属性有名称和取值范围如整数域、字符串域等是关系的基本组成单位中的每一行代表一个元组或记录关系的性质关系有定义域关系有属性关系有元组一个关系中的每个属性都有其特定的数关系由多个属性组成,每个属性代表一类关系中的每一行数据称为一个元组,元组据类型和取值范围,称为该属性的定义域数据特征属性的数量和顺序决定了关表示一个独立的实体元组中的每个值定义域决定了关系中数据的合法性系的结构都对应一个属性关系的操作插入1将新元组添加到关系中删除2从关系中删除元组更新3修改关系中现有元组的属性值查询4从关系中检索符合条件的元组关系代数包括四种基本操作:插入、删除、更新和查询这些操作能对关系进行各种数据操纵,满足用户对数据的各种需求通过不同的组合,可以实现复杂的数据处理逻辑关系代数基本操作表达能力12关系代数的基本操作包括选关系代数可以表达任何关系择、投影、并、交、差和笛数据库查询，是一种功能强卡尔积等通过这些基本操大的形式化语言它为数据作可以对关系数据库中的数库系统提供了统一的查询处据进行复杂查询理机制优化查询理论基础34关系代数为优化查询提供了关系代数是关系数据库理论理论依据,有助于数据库系统的基础,为数据库系统设计和生成高效的执行计划,提升查实现提供了重要的理论指导询性能关系数据库的数据结构表主键Table PrimaryKey关系数据库的基本单元,用于存唯一标识表中每一行的特殊属储有关某一主题的数据包含性,确保数据的完整性和唯一性行元组和列属性外键索引Foreign KeyIndex用于建立两个表之间的关系,链提高查询效率的数据结构,使数接相关数据据库能够快速定位和检索数据关系数据库设计的三范式第一范式1NF1确保数据库表中的所有字段都是原子性的,不可再分消除重复组的概念,保证数据的最小单元性第二范式2NF2在满足第一范式的基础上,非主键字段必须完全依赖于主键,不能仅依赖于主键的一部分第三范式3NF3在满足第二范式的基础上,消除表中的传递依赖,确保数据表中的每一列数据都和主键直接相关,而不存在依赖于其他非主键列的情况第一范式关系模型特征第一范式要求数据表的每个单元格都包含原子性的值，不能有重复的组合这是关系模型的基本特征之一数据结构规范化满足第一范式的表结构更加规范化和标准化，有助于减少数据冗余和提高数据完整性设计要求在关系数据库设计过程中,第一范式是数据库设计的基础,必须首先满足这一要求第二范式定义目的实现好处第二范式要求表中的每个非消除部分函数依赖，降低数将表拆分为多个小表，每个提高数据查询效率，减少数主键属性都完全依赖于主键据冗余，保证数据的一致性小表都满足第一范式，且每据冗余，确保数据的一致性，不能只依赖主键的一部分和完整性个小表的主键都是前一个表的主外键第三范式最小化冗余提高数据完整性第三范式要求将数据分解到最通过实施第三范式,可以有效地小单元,消除数据表中的传递依杜绝数据更新异常、数据插入赖,尽量减少数据的冗余和重复异常和数据删除异常,提高数据完整性简化查询逻辑第三范式的模型结构更加清晰,查询语句也更加简单明了,提高了数据库的查询效率关系数据库管理系统概述关系数据库管理系统RDBMS是用于管理和存储关系型数据库的软件系统它提供了一种结构化的方式来存储和查询数据,并确保数据的完整性和安全性关系数据库管理系统架构关系数据库管理系统RDBMS的架构包括三层:应用层、业务逻辑层和数据存储层应用层负责提供用户界面和与数据库的交互;业务逻辑层负责处理查询、更新等操作;数据存储层负责数据的物理存储和管理这种分层架构提高了系统的灵活性、可扩展性和可维护性语言概述SQL结构化查询语言广泛应用12SQL是一种专门用于管理关系型数据库的编程语言,提供了数SQL被广泛应用于许多流行的关系型数据库管理系统,如据定义、数据操作和数据控制等功能Oracle、MySQL、SQL Server等,是数据库开发的基础技能声明式语言标准化34与编程语言不同,SQL是声明式语言,用户只需声明想要获取的SQL语言已经成为关系型数据库管理系统的标准,SQL标准由结果,而不需要指定具体操作步骤国际标准化组织ISO制定和维护数据定义语言SQL创建表修改表删除表使用CREATE TABLE语句可以创建数据库ALTER TABLE语句用于对现有表的结构DROP TABLE语句用于从数据库中删除整中的新表,并定义表的列和每列的数据类进行修改,如添加、删除或修改列个表删除表时要小心,因为这将永久丢型失表中的所有数据数据操作语言SQL插入数据更新数据删除数据查询数据使用INSERT INTO语句可以使用UPDATE语句可以修改使用DELETE FROM语句可使用SELECT语句可以从表添加新的数据记录到表中表中已有的数据可以根据以从表中删除数据可以指中查询数据可以指定要查可以指定列名和对应的值条件筛选要更新的记录定条件筛选要删除的记录询的列、条件、排序方式等数据查询语言SQL灵活查询数据SELECT语句的使用WHERE条件的应用联表查询的技巧SQL的数据查询语言能够让用SELECT语句是SQL查询语言的WHERE子句可以让查询语句SQL提供多种JOIN操作,能够将户使用各种筛选、排序等条核心,能够从一个或多个表中按照特定条件筛选数据,提高不同表中的数据灵活组合在件,灵活地从数据库中查找所选择所需的列数据查询结果的针对性一起进行查询需的数据视图的概念及作用虚拟表访问控制简化操作视图是从一个或多个基表导出的虚拟表,视图能够限制用户对数据的访问权限,通视图能够隐藏数据表的复杂结构,为用户它不包含任何实际的数据,而是将查询结过视图来控制数据的安全性和隐私性提供一个简单易用的数据视角,方便日常果动态生成的数据操作事务的概念及特性事务的概念ACID特性事务是数据库操作的基本单元事务具有原子性Atomicity、它是一系列相关的数据库操一致性Consistency、隔离性作，要么全部成功，要么全部Isolation和持久性Durability失败四大特性并发控制错误恢复事务的隔离性确保并发事务之事务的持久性确保即使系统崩间互不干扰，避免数据不一致溃，数据库系统也能恢复到事等问题务提交前的状态事务并发控制隔离性1事务执行相互独立,不应受到并发事务的干扰锁定机制2通过资源锁定来保证事务的独立性并发控制策略3采取恰当的并发控制策略,如悲观锁、乐观锁等事务并发控制是数据库管理系统的核心功能之一,它确保在多个事务同时访问数据时,各事务之间互不干扰,数据保持一致性通过隔离性、锁定机制和并发控制策略等手段,数据库可以有效管理并发操作,避免因事务冲突而导致的数据不一致问题事务恢复技术日志记录为了实现事务的恢复,数据库系统会记录事务的操作日志,以保存执行状态和中间结果回滚机制当事务失败时,系统可以根据日志信息回滚事务,撤销已执行的操作,恢复到事务开始前的状态检查点技术定期保存数据库的一致状态,可以加快事务恢复的速度,减少需要回滚的操作故障恢复当系统发生故障时,可以利用日志信息和检查点数据,重新构建数据库的一致状态关系数据库安全性确保关系数据库系统安全性是非常重要的我们需要从多个方面采取措施来保护数据的完整性和私密性数据的完整性实体完整性参照完整性12每个数据表都必须有主键列外键列的值必须存在于参照，且主键列的值不能为空或表的主键列中或为空重复用户定义完整性业务完整性34数据库管理员可以定义自定保证数据符合业务逻辑和要义的数据完整性规则，如字求，如订单金额必须大于0段范围、格式等等权限控制身份验证通过用户名和密码等方式进行身份验证,确保只有授权用户才能访问数据库角色管理根据不同用户的职责和需求,设置相应的读写权限和操作权限访问控制采用访问控制列表ACL等方式,精细化管理对数据的访问权限数据备份与恢复定期备份定期备份数据是保护数据安全的关键备份可以包括完整数据库备份或增量备份等多种方式存储备份将备份数据存储在物理磁带或云端等安全可靠的位置,确保数据在灾难发生时可以快速恢复测试恢复定期对备份数据进行测试恢复,确保备份数据的完整性和恢复的可行性快速恢复在数据丢失或系统故障发生时,能够快速从备份中恢复数据,最大程度减少业务中断数据库索引机制索引的定义索引类型索引的作用数据库索引是一种数据结构,它提高了数常见的索引类型包括B树索引、哈希索引索引可以大大提高数据查询的速度,减少据库查询的效率索引通过维护一个有、全文索引等不同类型的索引有不同磁盘I/O,是数据库优化的重要手段但索序的数据结构,使得检索数据更加快速的特点和适用场景引也会占用存储空间并带来更新开销数据库优化技术索引优化查询优化12合理设计和管理索引可以提使用SQL调优技术,如提取公高查询效率,减少磁盘I/O操共子表达式、重写查询等,优作化查询执行计划存储优化负载均衡34采用分区、分区表、数据压利用数据库集群、读写分离缩等技术优化数据存储,减少等技术分担数据库访问压力,磁盘开销提高整体性能关系数据库发展趋势云计算和大数据NoSQL数据库随着云计算技术的快速发展,关为满足对高可扩展性、高性能系型数据库加速向云端迁移,可和高可用性的需求,NoSQL数据大幅提升数据存储和分析能力库凭借灵活的数据模型和分布同时,大数据带来的海量非结式架构,在特定应用场景中逐渐构化数据处理需求,也将推动关取代传统关系型数据库,与之形系型数据库朝更智能化和分布成互补式的方向发展人工智能和机器学习关系型数据库将与人工智能和机器学习技术深度融合,提供更智能化的数据管理和分析功能,以支持复杂的业务决策和应用需求总结与展望总结展望今天我们系统地探讨了关系型数据库的基本概念和原理从定在快速发展的大数据时代,关系型数据库正在向着更加智能化义、模型、操作和设计规范,到RDBMS的架构和SQL语言,再到、云化和服务化的方向发展未来的趋势包括支持更复杂数据事务处理和数据安全等方方面面进行了全面介绍这为我们后类型、提供更强大的分析功能、增强数据安全性等我们要紧续深入学习数据库技术打下了坚实的基础跟行业发展,不断学习和创新,为信息化建设贡献力量。