《关系数据库系统》课件

关系数据库系统关系数据库是一种常见的数据管理系统广泛应用于各种领域它通过组织结构,化数据提供高效的存取和查询功能确保数据完整性和安全性本课程将深入探,,讨关系数据库的核心概念和原理数据库系统概述数据库系统的基本概念数据库系统的特点数据模型和数据库系统结构数据库系统是一种电子化的数据管理系统,•数据共享性强数据模型定义了数据的组织、存储和操作方用于有组织地存储、管理和访问数据它包式数据库系统通常包括概念、逻辑和物理数据独立性高•括硬件、软件、数据和用户等组成部分三个层次的结构数据冗余度低•数据一致性好•数据库系统的基本概念数据集合数据管理数据库是一个结构化的数据集合,数据库系统提供了数据的存储、存储各种相关的数据它提供了组织、查询和管理的功能,满足各有组织、可访问的数据仓库种应用的数据需求数据共享数据独立性数据库系统允许多个用户和应用数据库系统提供了数据与应用程程序同时访问和使用存储的数据序的逻辑分离使应用程序不受物,,实现了数据的共享和协作理存储细节的影响数据库系统的特点和优势数据独立性数据共享数据库系统可以将应用程序与数多个用户可以同时访问和修改数据存储分离，提高数据的复用性据库中的数据，提高了信息资源和可维护性的利用效率数据一致性减少数据冗余数据库系统提供各种完整性约束数据库系统可以最大限度地减少和并发控制机制，确保数据的一数据冗余，提高了存储和管理数致性和正确性据的效率数据模型和数据库系统结构数据模型数据模型是用来描述现实世界中的实体及其关系的抽象模型常见的数据模型包括层次模型、网状模型和关系模型数据库系统结构数据库系统结构包括内模式、模式和外模式内模式描述数据库的物理存储结构,模式定义逻辑数据结构,外模式则面向用户数据抽象数据抽象是通过隐藏内部细节,向用户提供简化的数据视图的过程数据抽象的层次包括物理、逻辑和视图三个层次关系数据模型关系数据模型是当今最流行的数据模型之一采用一系列二维表格来表示数据,它具有简单、灵活、标准化等优点广泛应用于各类数据库系统中,关系模型的基本概念实体和属性关系和关系模式码和主键关系运算关系模型以实体为基础,每个实体之间的联系称为关系,关每个实体都有一个或多个属性关系代数定义了一组基本运算实体都有一组属性来描述其特系模式定义了关系的结构,包组成的码,用来唯一标识一个,如选择、投影、连接等,用于征属性可以是基本数据类型括关系名称和各属性关系可实体主键是最小的码,用来查询和操作关系数据,如整数、字符串等以是一对

一、一对多或多对多作为关系的标识关系型数据库的结构表格结构主键和外键索引机制关系型数据库使用二维表格结构来存储数据每个表格都有一个或多个主键,用于唯一标关系数据库使用索引机制来加快数据的查询,每个表格包含一系列行和列,行代表记录,识每一行数据表格之间通过外键建立关联和访问速度,索引是基于表格中的列建立的列代表不同的属性关系,实现数据的关联和查询数据结构关系操作和关系代数选择操作投影操作根据特定条件从关系中选择满足从关系中抽取感兴趣的属性列,生条件的元组可以对选择结果再成新的关系可以删除冗余的属进行进一步操作性列连接操作并、交、差操作根据指定的连接条件将两个关系对两个关系执行集合操作生成新,,合并成一个新的关系常见的连的关系可用于数据整合和分析接方式有等值连接和自然连接关系数据库的设计关系数据库的设计包括概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计三个阶段这些步骤确保数据库满足用户需求同时优化性能和存储效率,概念结构设计实体设计确定数据库中涉及的主要实体对象及其属性定义实体之间的关系，如一对

一、一对多或多对多数据流设计分析系统的输入输出数据流，建立概念级的数据流图，描述系统中数据的流向与变换概念模型构建基于实体和数据流分析，使用E-R图等方法构建概念数据模型定义主键、外键等概念结构逻辑结构设计实体类型和属性实体之间的关系12确定关系数据库中的实体类型定义实体之间的逻辑关系,如一及其属性包括实体名称、属性对

一、一对多、多对多等并分,,名称、数据类型等析它们的特点数据完整性约束视图和存储过程34根据实际需求,设置实体属性的设计满足特定需求的视图和存完整性约束条件如主键、外键储过程以提高数据访问效率和,,、唯一性等支持复杂查询物理结构设计索引和存储结构分区和分布磁盘和缓存管理容错和备份物理设计确定数据的存储格式根据应用需求,将数据水平或利用内存缓存存储频繁访问的采用RAID技术提高数据冗余和索引机制以优化查询性能垂直分区并合理分布在不同数据减少磁盘同时合理性并定期进行备份确保数据,,,I/O,,,合理设计索引可以快速定位存储设备上,提高并行处理能安排磁盘数据布局,优化磁盘安全性和可靠性所需数据力读写性能数据库查询语言SQL是关系数据库系统中最重要和广泛使用的语言它提供了丰富的数据定义、SQL,数据操作和数据控制功能本节将概括介绍的基本语法和主要操作SQL语言概述SQL数据库查询语言数据操作数据定义数据控制（支持对数据进行增加、删还能够用于定义数据库对提供了用户权限管理等功SQL StructuredQuery SQL SQL SQLLanguage）是一种用于管理除、修改和查询等操作象,如表、视图、索引等能,确保数据的安全性和操作关系数据库的标准化语言语句的基本语法SQLSQL语句结构SQL关键词语句书写规范语句主要由关键词、表名、列名、条中常用的关键词包括、语句在书写时要注意缩进、大小写、SQLSQL SELECT SQL件等部分组成语句可以用于查询、插入、FROM、WHERE、INSERT、UPDATE分号等格式要求,以提高代码的可读性和可更新和删除数据语句必须遵循SQL的语、DELETE等,用于定义SQL语句的各个部维护性同时还要遵守数据库系统的语法要法规则才能被数据库系统正确执行分关键词区分大小写,必须按规定正确使求用的主要操作SQL数据查询数据插入的语句可以从一个语句用于向表中添加新SQLSELECTINSERT或多个表中检索数据支持各种查的数据行可以手动指定列值或自,,询条件和聚合函数动生成默认值数据更新数据删除语句用于修改表中已有语句用于从表中删除数UPDATE DELETE的数据可以根据指定的条件来更据行可以指定删除条件以删除满,,新一个或多个列足条件的行数据库完整性和安全性维护数据库的完整性和安全性是系统管理的重要任务这包括定义和保证数据完整性规则、实现并发控制机制和安全访问控制策略数据完整性的定义和保证完整性的定义保证完整性的措施12数据完整性指数据在录入、传通过实体完整性、参照完整性输和存储过程中保持正确性、和用户定义的完整性规则等来一致性和有效性确保数据的完整性实体完整性参照完整性34要求每个实体都有一个主键，要求外键值要么为空，要么等主键值唯一标识每个实体实例于某个表的主键值数据库并发控制同步控制隔离级别并发事务访问共享数据时可能导致数据不一致因此需要采取同步数据库系统提供不同的隔离级别如读未提交、读已提交、可重复,,控制措施如锁定机制和时间戳机制确保事务执行的正确性和数据读和串行化以平衡并发性能和数据一致性要求,,,完整性数据库安全机制访问控制加密与备份审计与监控通过用户角色、权限管理等机制对数据库采用数据加密技术和定期备份机制可以有建立完善的审计日志记录系统可以对数据,,,的访问进行严格的控制,确保只有经授权的效保护数据库中敏感数据的安全性和完整性库的操作行为进行全面的跟踪和审查,有助用户才能访问相应的数据和功能于发现和预防安全隐患数据库事务管理事务是数据库系统实现并发控制和错误恢复的基本单位了解事务的概念、特性和管理机制对于保证数据完整性和可靠性至关重要事务的概念和特性事务的定义事务的特性事务是一个独立的工作单元包含一个或多个数据库操作它具有事务的这四个特性确保了数据的完整性和一致性避免了并发执行,,四个基本属性原子性、一致性、隔离性和持久性带来的问题如果事务中的任一步骤失败整个事务都会回滚:,事务的并发控制锁机制隔离级别12通过锁定数据资源的方式来防定义了事务之间的可见性,不同止事务之间的冲突,确保数据的的隔离级别在性能和数据一致一致性性之间做权衡死锁检测与处理3当多个事务相互等待对方释放资源时会产生死锁需要及时检测并解决,,事务的恢复机制事务回滚当事务在执行中发生错误或中断时可以通过事务回滚机制将数据恢复到事务开始之前,的状态检查点机制定期记录数据库的状态以便在系统崩溃时能快速恢复到最近一次检查点的状态,日志管理记录每个事务的变更情况可以根据日志重放事务从而恢复数据库状态,,数据库系统的应用数据库是现代信息系统中不可或缺的核心组件它广泛应用于各行各业为各类,应用系统提供支撑本节将介绍数据库系统在不同领域的典型应用场景。