《数据库系统原理英》课件

数据库系统原理英数据库系统原理是一门研究数据库系统的理论、设计、实现和应用的学科它涵盖了数据库管理系统DBMS的核心概念、数据模型、数据结构、查询语言、事务处理、并发控制、恢复机制等内容by课程简介课程目标课程内容

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2.12本课程旨在帮助学生理解课程涵盖数据库系统的核数据库系统的基本原理，心概念，包括数据模型、掌握数据库设计、管理和关系代数、数据库设计、应用开发的知识和技能事务处理、查询处理、数据库管理系统等学习方式评估方式

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4.34采用课堂讲授、实验练习通过课堂测验、作业考核、课后作业等多种教学方、期末考试等方式评估学式，并鼓励学生积极参与生的学习成果课堂讨论和课题研究数据库系统基本概念数据库数据库设计数据库管理系统数据操作语言数据库是存储和管理数据的数据库设计是创建数据库的数据库管理系统是管理数据数据操作语言用于访问和操集合过程库的软件作数据库中的数据数据库系统包含数据、软件数据库设计涉及数据建模、数据库管理系统提供数据存数据操作语言包括查询、插、硬件和人员模式定义和数据存储结构的储、检索、更新和删除的功入、更新和删除数据等操作规划能数据模型和模式数据模型数据模式数据模型描述数据库中数据结构，定义数据之间关系，用数据模式是数据库的具体实现，它基于数据模型，详细描于设计和实现数据库述数据类型、结构、约束等常用数据模型包括层次模型、网状模型、关系模型等，每数据模式定义了数据库的逻辑结构，为数据库管理系统提个模型都有其特点和应用场景供指导，确保数据的正确性、一致性和完整性关系数据模型数据结构化关系代数数据存储在表格中，每个表提供操作关系数据表格的数格代表一个实体，包含多个学基础，包括选择、投影、属性行表示实体的实例，连接、差集等运算列表示实体的属性关系演算以谓词逻辑的形式描述关系数据查询，使用变量和量词表示数据模式和查询条件关系代数和关系演算关系代数关系演算数据库操作关系代数是一种基于集合论的、用于关系演算是一种基于谓词逻辑的、用关系代数和关系演算提供了一种强大操作关系数据库的数学语言它提供于操作关系数据库的语言它提供了的工具，用于对关系数据库执行各种了一组运算符，用于查询和操作关系一种声明式的查询方式，允许用户描操作，包括数据检索、插入、更新和数据，例如选择、投影、连接等述查询结果，而无需指定如何获取数删除据数据库结构设计需求分析1明确业务需求，理解数据关系概念设计2建立概念模型，抽象出实体和关系逻辑设计3将概念模型转换为逻辑模型，选择数据模型物理设计4选择存储结构，优化性能和空间数据库结构设计是一个重要的步骤，它决定了数据库的性能和可维护性合理的结构设计可以提高数据访问效率，并减少数据冗余范式理论消除数据冗余减少数据存储空间和提高数据一致性提高数据完整性确保数据的一致性和准确性简化数据维护减少数据更新和修改的复杂性依赖理论函数依赖多值依赖描述属性之间依赖关系一个属性集决定另一个属性集的描述属性集与另一个属性集之间的一对多关系值例如，学生姓名决定多个课程名称例如，学生姓名决定学号数据库系统的存储结构索引结构堆文件组织顺序文件组织散列文件组织索引是用于加速数据检索的堆文件组织是最简单的文件顺序文件组织将数据记录按散列文件组织使用散列函数特殊数据结构索引包含指结构，数据记录按顺序存储照特定顺序存储，通常用于将数据记录映射到不同的文向数据记录的指针，并根据，没有特定的排序顺序批处理操作件块，以便快速查找特定字段排序，以便快速查找文件组织和索引技术文件组织索引技术

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2.12顺序文件、索引顺序文件和散列文件是常见的数据库文件组索引是用于加速数据检索的特殊数据结构它可以快速定位织方式它们在数据访问效率和存储空间利用率方面各有优到数据记录，提高查询效率劣索引类型索引设计

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4.34B+树索引、哈希索引和位图索引等是常见的索引类型，它们选择合适的索引类型、建立合理的索引策略，可以有效提升适合不同的查询场景和数据特征数据库的性能查询处理和优化123查询解析查询优化查询执行将用户提交的SQL查询转换为系选择最优的执行计划，包括访问路根据优化后的计划，访问数据，并统可理解的内部表示，并进行语法径、索引使用、连接方式等，以提进行运算和结果返回，最终得到用和语义检查高查询性能户期望的结果事务处理概念原子性一致性事务必须是不可分割的最小事务执行前和执行后，数据工作单元，要么全部成功，库必须处于一致状态，确保要么全部失败数据完整性隔离性持久性多个事务并发执行时，不能事务一旦提交成功，其对数相互干扰，保证事务的独立据库的修改必须永久保存，性和数据一致性即使系统崩溃也能恢复并发控制事务隔离并发控制是为了保证事务的隔离性和一致性并发控制方法•封锁机制•时间戳机制•多版本并发控制并发控制目标实现并发访问，提高数据库性能，防止数据丢失恢复技术数据恢复事务日志数据恢复是数据库系统中的事务日志记录每个事务的操重要功能，用于在发生故障作，以便在恢复时回滚或重或错误后恢复丢失或损坏的做事务数据检查点恢复策略检查点定期将数据库状态写不同的恢复策略包括完全恢入磁盘，以减少恢复时间复、部分恢复和增量恢复分布式数据库系统数据分布数据复制

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2.12分布式数据库系统将数据数据复制是确保数据一致分布在多个节点上，以提性和容错的关键技术，通高性能、可用性和可扩展过在多个节点上复制数据性，可以提高系统可用性和可靠性分布式事务分布式查询优化

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4.34分布式事务管理确保在多分布式查询优化通过将查个节点上执行的操作保持询分解为多个子查询并在原子性和一致性，以维护各个节点上执行，以提高数据完整性查询效率数据库安全性和完整性数据库安全数据库完整性数据库安全是指保护数据库免受未经授权的访问、使用、数据库完整性是指确保数据库数据的一致性、准确性和可修改或破坏靠性安全措施包括访问控制、加密、审计和备份完整性约束包括实体完整性、参照完整性和域完整性数据库管理系统系统架构用户界面应用程序接口DBMS提供数据存储、访问、管理和DBMS提供用户界面，允许用户创建DBMS提供应用程序编程接口（API）维护功能，支持各种数据类型和操作、修改、查询和管理数据库数据，允许应用程序与数据库交互语言概述SQL结构化查询语言数据操作语言SQL是关系型数据库管理系SQL DML语句用于执行数据统的标准语言它允许用户操作，例如插入、更新、删访问、检索和操作数据库中除和查询数据的数据数据定义语言数据控制语言SQL DDL语句用于定义数据SQL DCL语句用于控制对数库结构，包括创建、修改和据库的访问权限，例如授予删除表、视图和索引或撤销用户权限语句SELECT基本语法数据检索SELECT语句用于从数据库表中检索数据它包含SELECT语句可以检索单个列或多个列，也可以使用*号SELECT、FROM和WHERE子句，以及可选的ORDER检索所有列WHERE子句指定检索条件，并筛选符合条BY和LIMIT子句件的数据聚合函数和分组分组聚合函数统计分析根据特定属性将数据分组，例如按城对每个分组的数据进行计算，例如求通过聚合函数和分组，可以更深入地市分组或按时间段分组和、平均值、最大值或最小值分析数据，揭示数据背后的趋势和规律嵌套查询和连接嵌套查询连接查询查询优化嵌套查询在一个查询语句中包含另一连接查询用于将多个表中的数据组合嵌套查询和连接查询需要进行优化，个查询语句，用于筛选结果集在一起，根据关联条件进行筛选和匹提高查询效率，减少查询时间配数据操作语言插入数据更新数据

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2.12INSERT语句用于向数据UPDATE语句用于修改数库表中添加新数据记录据库表中已存在的数据记录删除数据

3.3DELETE语句用于从数据库表中删除数据记录数据定义语言数据定义语言数据库对象数据类型DDL定义数据库模式，创建、修改和删除包括表、视图、索引、存储过程等定义数据字段的类型，例如整数、字数据库对象符、日期等存储过程和触发器存储过程触发器预先编译的SQL语句集合，数据库事件发生时自动执行用于执行特定任务，可以提的程序，例如插入、更新或高效率和可重复性删除数据，用于维护数据完整性和一致性优点•提高性能•增强安全性•简化开发数据库应用设计需求分析明确应用目标，确定用户需求，包括功能、性能、数据安全等概念设计建立数据模型，定义数据结构，选择合适的数据库管理系统逻辑设计将概念模型转换为逻辑数据模型，包括关系模型、面向对象模型等物理设计确定数据库的存储结构，包括文件组织、索引技术等，优化性能和效率应用开发基于数据库设计，开发应用程序，实现用户需求，并进行测试和部署维护和优化定期维护数据库，优化性能，保障数据安全和完整性数据仓库概念数据仓库定义数据仓库特点数据仓库是一个面向主题的、集成的数据仓库数据通常来自多个数据源，、非易失性的、随时间变化的数据集经过整合和清洗合，用于支持决策支持过程数据仓库强调数据的历史性，用于分数据仓库用于分析历史数据，揭示趋析长期趋势和模式势和模式，支持业务决策数据仓库主要用于分析和决策支持，而非日常操作数据挖掘和商务智能数据挖掘商务智能12从大型数据集中提取隐藏利用数据挖掘的结果和其的模式、趋势和见解例他业务数据来提高决策效如，预测客户行为、市场率例如，制定营销策略趋势和产品需求、优化运营流程和改善客户服务应用领域工具和技术34金融、零售、医疗保健、常见的工具包括SAS、制造业等众多领域SPSS、R、Python等，以及机器学习、深度学习等技术性能优化和监控系统性能监控查询优化数据库调优实时监控数据库服务器性能，例如分析查询语句，识别性能瓶颈，优化调整数据库参数，例如缓存大小、连CPU利用率、内存使用情况、磁盘执行计划，减少查询响应时间使用接池数量、事务隔离级别等，优化数I/O速度等及时发现潜在问题，优索引、视图等技术提高查询效率据库性能，提高系统效率化配置，保障系统稳定运行数据库系统发展趋势云计算大数据12云数据库提供可扩展性、处理大数据和分析变得越高可用性和成本效益，满来越重要，需要更强大的足现代应用程序的需求数据存储和处理能力人工智能区块链34AI技术在数据库系统中发区块链技术提供安全性和挥着作用，用于优化查询可信度，用于数据存储和、预测分析和自动化的任交易，提高数据完整性和务透明度总结与展望数据模型和模式数据库管理系统关系模型简单易懂，应用广泛云数据库发展迅速，数据存储和管理NoSQL灵活可扩展，满足新需求方式不断演变人工智能与数据库融合，智能化管理成为趋势。