《数据库技术概论》课件

数据库技术概论数据库技术是计算机科学的核心领域之一，涵盖数据存储、管理和访问的方方面面本课程旨在介绍数据库系统的基础知识，包括数据模型、数据库设计、语言、事务处理和数据库管理等SQLby课程概述课程目标课程内容学习方式考核方式本课程旨在帮助学生理解数涵盖数据库基础理论、关系通过课堂讲授、案例分析、课程考核包括平时成绩和期据库技术的核心概念，掌握数据库模型、语言、数实验练习、课后作业等多种末考试，通过多种方式评价SQL数据库系统的基本原理和操据库设计、数据库管理等内方式帮助学生掌握知识，提学生对数据库技术的理解和作方法容，并结合实际案例进行讲高实践能力应用能力解数据库概述数据库是存储和管理数据的集合它是一种组织、存储和检索数据的系统数据库可以是简单的，例如电子表格或地址簿，也可以是复杂的，例如大型企业的数据库系统数据库系统管理数据存储、访问和维护，并提供数据一致性、完整性和安全性数据模型层次模型网络模型数据以树状结构组织每个节点表示一个记数据以网状结构组织每个节点表示一个记录，节点之间通过层次关系连接录，节点之间可以通过多条路径连接关系模型面向对象模型数据以二维表格形式组织每个表格表示一数据以对象形式组织每个对象包含属性和个关系，每个关系包含多个属性方法，并支持继承和多态性关系数据模型关系属性

1.

2.12关系模型中数据以二维表格形式存储关系中的每一列代表一个属性，描述实体的特征元组关系键

3.

4.34关系中的每一行代表一个元组，表示一个具体实体关系键用于唯一标识关系中的每个元组关系代数基础运算•并集•交集•差集•笛卡尔积选择运算从关系中选出满足特定条件的元组投影运算从关系中选出指定的属性列连接运算将两个关系基于公共属性进行连接除法运算用于查找满足特定条件的所有元组关系运算基本运算高级运算关系代数提供了一组基本运算来操作关除了基本运算外，关系代数还包括一些系这些运算包括并集、交集、差集、高级运算，如投影、连接和除法这些笛卡尔积和选择等运算使关系代数更强大，可以完成更复杂的查询应用场景关系运算在数据库查询、数据分析和数据挖掘等领域具有广泛的应用，为数据处理提供了高效的工具结构化查询语言SQL是一种标准化的数据库查询语言，用于访问和操作数据SQL它提供了各种功能，例如数据查询、数据插入、数据更新、数据删除和数据库管理语句概述SQL语法结构分类执行过程语句由关键字、标识符、字面量、数据定义语言语句被发送到数据库管理系统SQL•DDL SQL运算符和函数等组成，遵循一定的语法解析、优化、执行，并返回结果DBMS数据操纵语言•DML规则数据控制语言•DCL数据定义语言SQL数据定义语言主要功能DDL用于创建、修改和删除数据库对象的语言定义数据结构，包括表、视图、索引等•创建数据库CREATE DATABASE为数据库添加约束，保证数据的完整性•创建表CREATE TABLE管理用户权限，控制用户对数据的访问•创建视图CREATE VIEW•创建索引CREATE INDEX数据操纵语言SQL数据插入数据更新12使用语句向数据库使用语句修改已存INSERT UPDATE表中添加新数据记录，例如在的数据记录，例如修改学插入学生信息生姓名或年龄数据删除数据查询34使用语句从数据库使用语句检索数据DELETE SELECT表中删除数据记录，例如删库中的数据记录，例如查询除不再需要的学生信息符合特定条件的学生信息数据控制语言SQL权限控制安全策略授权用户访问和操作数据库对象，定义数据访问控制规则，例如用户例如表、视图、存储过程等角色、数据加密和审计等数据完整性数据备份和恢复确保数据的一致性和准确性，例如定期备份数据，并在数据丢失时进使用约束、触发器等行恢复数据库事务管理原子性1事务中的操作要么全部成功，要么全部失败一致性2事务执行后，数据库必须从一个一致性状态转换到另一个一致性状态隔离性3多个并发事务之间相互隔离，互不影响持久性4事务一旦提交，其对数据库的改变就应该永久保存事务管理是数据库系统的重要组成部分，它保证了数据的一致性和完整性ACID属性是事务管理的核心概念，分别代表原子性、一致性、隔离性和持久性数据库并发控制封锁1阻止其他事务访问数据时间戳2记录事务发生的顺序乐观并发控制3假设冲突很少发生多版本并发控制4维护数据多个版本并发控制确保多个用户同时访问数据库时数据的一致性常用的并发控制方法包括封锁、时间戳、乐观并发控制和多版本并发控制封锁方法通过锁机制阻止其他事务访问数据，时间戳方法记录事务发生的顺序来解决并发问题乐观并发控制假设冲突很少发生，多版本并发控制维护数据多个版本以应对并发访问数据库恢复管理数据备份1定期备份数据库以保护数据完整性，防止数据丢失故障恢复2当数据库出现故障时，使用备份恢复数据，确保数据可用性日志文件3数据库日志记录事务操作，用于回滚或恢复操作，确保数据一致性数据库安全性数据加密访问控制数据库安全性的重要组成部分限制用户对特定数据的访问权之一对敏感数据进行加密可限可以使用角色和权限来实以防止未经授权的访问现访问控制审计跟踪数据备份和恢复记录对数据库的所有操作可定期备份数据库，并确保可以以用于识别和调查安全事件快速有效地恢复数据数据库完整性约束实体完整性约束参照完整性约束域完整性约束确保每个关系中每个元组的唯一性，关关系之间存在引用关系时，外键值必须要求关系中属性的值必须属于其定义域系中的主键值不能重复匹配主键值，防止数据不一致，确保数据类型和值的正确性视图视图是基于基本表或其他视图的虚表视图并不实际存储数据，只是对基本表的查询结果进行封装，提供一个更方便的访问方式视图定义时使用语句，可以包含查询CREATE VIEW条件和排序等操作视图可以简化用户操作，增强数据安全性，并提高数据库性能简化用户操作•增强数据安全性•提高数据库性能•存储过程和函数预编译代码块可重复使用性能优化安全性存储过程和函数是预编译的它们可以被多个应用程序或通过预编译和优化，存储过存储过程和函数可以限制对代码块，存储在数据库服务用户重复使用，从而提高代程和函数可以提高数据库查数据库的访问权限，提高数器中码的可重用性和效率询的执行速度据的安全性触发器数据库自动执行程序触发器是与表相关联的存储过程当表中发生特定事件时，会自动触发执行触发器可以确保数据完整性、安全性以及业务规则的执行索引加速数据检索提升查询性能索引是数据库中用于快速查找索引可以有效减少数据库服务特定数据的结构类似于书籍器扫描数据的次数，显著提高的目录，索引可以快速定位到查询速度，尤其是在大型数据数据页，提高查询效率库中优化数据访问索引种类数据库管理系统利用索引快速常见索引类型包括树索引、哈B找到数据，从而减少磁盘操希索引等选择合适的索引类I/O作，降低数据库系统负载，提型对性能优化至关重要升整体性能数据库备份和恢复备份定期备份数据库，防止数据丢失或损坏可以选择完整备份、增量备份或差异备份恢复恢复数据库时，使用备份数据恢复到特定时间点测试定期测试备份和恢复过程，确保数据完整性和有效性数据库性能优化索引优化查询优化12索引是数据库加速查询的关优化语句语法，使用合SQL键，选择合适的索引类型和适的连接方式和索引，避免数量能提高查询效率不必要的查询数据结构优化系统配置优化34选择合适的存储结构和数据调整内存、磁盘、网络等配类型，减少数据存储和访问置，提高系统资源利用率时间数据库系统体系结构数据库系统体系结构描述了数据库系统各组件之间的关系，包括数据库管理系统（）、数据文件、应用程序、用户和其他相关组件DBMS DBMS负责管理数据存储、访问控制、数据完整性和并发控制等功能数据库系统体系结构可以分为物理体系结构和逻辑体系结构物理体系结构描述了数据库系统的硬件和软件配置，包括服务器、磁盘、网络等逻辑体系结构描述了数据库的逻辑组织和关系，包括数据库模式、数据类型和关系等分布式数据库系统分布式数据库系统数据分片将数据库分布在多个节点上，提高将数据划分到多个节点上，降低单数据处理能力点故障风险数据复制数据一致性将数据复制到多个节点上，提高数确保数据在所有节点上的副本保持据可用性和容错能力一致云数据库灵活性和可扩展性成本效益云数据库提供灵活的资源分配云数据库按需付费，节省硬件和扩展能力，根据需求调整数投资和运维成本，并通过共享据库实例的配置，以满足不同资源降低成本场景的性能需求高可用性和灾难恢复数据管理和安全云数据库提供高可用性和灾难云数据库提供丰富的管理工具恢复机制，确保数据安全和服和安全功能，简化数据管理，务稳定性提高数据安全性数据库NoSQL非关系型数据库多种数据模型高扩展性数据库是一种非关系型数据库，数据库提供多种数据模型，如键数据库设计用于处理海量数据，NoSQL NoSQLNoSQL不依赖于表格或关系模型来存储数据，值存储、文档存储、图数据库和列式存具有良好的水平扩展能力，可轻松扩展而是使用各种数据结构储，以适应不同的数据需求到多个服务器或节点大数据时代的数据库海量数据处理速度和效率

1.

2.12大数据时代产生大量数据，需要快速分析和处理数据，传统数据库难以处理以满足实时需求数据的多样性新的分析方法

3.

4.34大数据包括结构化、半结构大数据分析需要新的技术和化和非结构化数据，需要新算法，例如机器学习和人工的数据库系统来处理智能数据库发展趋势云数据库人工智能云数据库提供可扩展性、弹性和成本效益人工智能正在改变数据库管理和优化方式区块链数据分析区块链技术为数据库提供安全性和透明度数据分析和商业智能将变得越来越重要案例分析与练习通过实际案例分析，巩固数据库技术知识，并进行实际操作练习电商平台1数据库设计，用户数据管理社交网络2关系型数据库，数据存储和检索金融系统3安全性和事务处理案例分析涵盖电商平台、社交网络和金融系统等领域，帮助学生了解数据库技术在不同场景下的应用练习部分提供多种操作练习，例如语句编写、数据库设计和数据库管理等，帮助学生熟练掌握数据库技术SQL课程总结课程回顾实践应用未来展望本课程深入讲解了数据库技术基础知识课程内容紧密结合实际应用，通过案例数据库技术不断发展，未来将朝着云计从数据模型到语言，从数据库管分析和练习，帮助同学们掌握数据库设算、大数据、人工智能等方向发展SQL理到应用场景，全面覆盖数据库技术体计与开发技能系。