《数据库原理及应用》课件

《数据库原理及应用》本课程将从数据库基本概念、关系型数据库设计、语言、数据库管SQL理系统、数据库、大数据技术等方面展开介绍，旨在帮助学生掌NoSQL握数据库基础知识，并具备应用数据库技术解决实际问题的能力课程概述课程目标课程内容了解数据库基础知识和应用场景，掌握关系型数据库设计数据库基本概念、数据模型、关系数据库设计、语言、SQL和语言，熟悉数据库和生态系统，了解大数数据库管理系统、数据库、大数据技术、数据仓库、SQL NoSQLHadoop NoSQL据技术应用，具备数据分析和可视化能力数据可视化、人工智能与数据分析数据库发展历程1960s1文件系统、层次模型、网状模型出现，数据独立性差，数据冗余严重1970s2关系模型出现，奠定了现代数据库理论基础，SQL语言成为标准1980s3关系数据库管理系统（RDBMS）发展成熟，成为主流数据库系统1990s-2000s4面向对象数据库、分布式数据库、数据仓库、OLAP等技术发展，数据库应用领域不断扩展2010s-至今5NoSQL数据库兴起，云数据库、大数据技术、人工智能与数据分析等新技术涌现数据库基本概念数据数据库客观事物描述，是数据库处存储和管理数据的集合，具理对象有组织性、共享性、一致性等特点数据库管理系统（）数据库系统DBMS管理和操作数据库的软件系由数据库、、应用程序、DBMS统，提供数据存储、检索、用户组成，为用户提供数据更新、维护等功能管理服务数据模型层次模型网状模型关系模型数据以树状结构组织，具有层次性，数据以网状结构组织，具有复杂关系，数据以二维表格形式组织，简洁直观，适用于结构清晰的数据库适用于复杂数据关系易于理解和操作，是目前最常用的数据模型关系数据模型关系1二维表格，由行和列组成，行代表元组，列代表属性域2属性值的集合，每个属性只能取自一个域元组3关系中的一行，代表一个数据实体属性4关系中的一列，代表一个数据特征键5唯一标识元组的属性或属性组合，保证数据唯一性关系数据库设计需求分析明确数据库的功能需求和数据结构，并进行可行性分析概念设计建立实体关系图（ERD），描述数据之间的关系，为数据库结构提供框架逻辑设计将ERD转换为关系模式，确定表结构、属性、键等，为数据库实现提供依据物理设计选择数据库管理系统，确定存储结构、索引、安全策略等，优化数据库性能数据库规范化1NF1每个属性都是不可分的原子值2NF2满足，且非关键属性完全依赖于主键1NF3NF3满足，且非关键属性不依赖于其他非关键属性2NFBCNF4满足，且任何非关键属性都不传递依赖于主键3NF语言概述SQL结构化查询语言数据定义语言（）DDL用于访问和管理关系数据库的标用于定义数据库结构，创建、修准语言，具有通用性、易学性、改、删除表、视图、索引等高效性等特点数据操作语言（）数据控制语言（）DML DCL用于操作数据库数据，插入、更用于管理数据库用户权限，控制新、删除数据，实现数据维护数据访问和操作，保证数据库安全性语句分类SQL12DDL DML数据定义语言数据操作语言34DCL DQL数据控制语言数据查询语言数据定义语句CREATE TABLEALTER TABLEDROP TABLE创建表，定义表结构，包括属性名称、修改表结构，添加、删除或修改属性、删除表，彻底清除表结构和数据数据类型、约束条件等约束条件等数据操作语句INSERT INTOUPDATE DELETEFROM插入数据，将数据添加到表中，指定更新数据，修改表中已有数据的属性删除数据，从表中移除指定条件的数要插入的列和值值据行数据查询语句SELECT WHEREORDER BY123从表中检索数据，指定要查询筛选数据，根据指定条件过滤排序数据，按指定列进行升序的列、条件和排序方式数据或降序排列GROUP BYHAVING45分组数据，将数据按照指定列进行分组，方便统计过滤分组，对分组后的数据进行进一步筛选分析视图和索引视图索引基于表或其他视图的虚拟表，提供对数据的简化访问，提为表创建的快速查找结构，加速数据检索，提高数据库性高数据安全性能事务管理事务开始1使用BEGIN TRANSACTION语句开启事务，标识一组逻辑操作事务操作2进行一组数据库操作，包括插入、更新、删除等事务提交3使用COMMIT语句提交事务，将事务操作持久化到数据库事务回滚4使用ROLLBACK语句回滚事务，撤销事务操作，恢复数据库到初始状态数据库并发控制锁机制时间戳机制对数据资源进行加锁，防止通过时间戳标识数据版本，多个事务同时访问，保证数确保数据更新一致，解决并据一致性发冲突乐观锁悲观锁假设数据不会发生冲突，在假设数据会发生冲突，在访提交操作前检查数据是否被问数据之前加锁，防止其他修改，避免锁定数据资源事务修改数据数据库安全性数据加密用户权限控制对敏感数据进行加密存储和传输，限制不同用户对数据库的访问权防止数据泄露限，保证数据安全审计日志入侵检测记录数据库操作，方便追溯问题监控数据库活动，发现异常操作，和分析安全风险及时阻止攻击行为数据库备份与恢复备份策略制定选择合适的备份方式、频率、存储位置等备份执行根据策略定期执行数据库备份，保证数据安全备份验证对备份进行验证，确保备份完整性恢复操作当数据丢失时，使用备份数据恢复数据库数据库简介NoSQL文档型数据库键值对数据库列族数据库图数据库以文档形式存储数据，数据以键值对形式存储数据，简以列族为单位存储数据，可以图结构存储数据，便于分格式灵活，适合存储非结构单高效，适合存储缓存数据高效访问特定列，适合存储析数据关系，适合社交网络、化数据时间序列数据推荐系统等基本操作MongoDB连接数据库创建数据库和集合插入、查询、更新、删除数据使用客户端工具连接到数据使用命令创建数据库和集合，使用、、、等命令MongoDB createinsert findupdate delete库服务器指定集合名称和属性操作数据库数据基本操作Redis数据类型基本操作支持字符串、列表、集使用、、、、Redis setget lpushrpop合、有序集合、哈希等数据、等命令操作数据sadd srem类型缓存应用常用于缓存数据，提高数据库性能，减轻数据库负载Redis数据库性能优化索引优化1创建合理的索引，加速数据检索，提高查询速度查询优化2避免使用通配符查询，合理使用连接和子查询，优化查询语句数据库配置优化3调整数据库配置参数，例如缓存大小、连接池大小等，提升性能硬件优化4使用更高性能的服务器、硬盘等硬件设备，提升数据库性能大数据应用数据收集1从各种数据源收集数据，例如网站日志、传感器数据等数据存储2将数据存储到大数据存储系统，例如Hadoop分布式文件系统数据处理3对数据进行清洗、转换、分析等处理，提取有价值的信息数据应用4将处理后的数据应用于各种场景，例如个性化推荐、风险控制等生态系统HadoopHDFS MapReduceYARN Hive分布式文件系统，用于存储分布式计算框架，用于处理资源管理系统，负责资源调数据仓库工具，提供接SQL和管理大数据海量数据度和管理口，方便查询和分析数据基本原理Spark内存计算通用计算框架容错机制将数据缓存到内存中，提高计算支持批处理、流处理、机器学习等多具备容错机制，保证数据处理的可靠Spark速度种计算模式性数据仓库概念数据源过程数据仓库数据分析ETL从各种数据源收集数据，包对数据进行抽取、转换、加存储经过处理后的数据，使用数据仓库中的数据进行ETL括关系数据库、日志文件等载，将数据整合到数据仓库用于数据分析和决策支持分析，发现数据规律和趋势中数据可视化图表类型数据可视化工具饼图、柱状图、折线图、散、、等，提Tableau PowerBI D

3.js点图等，用于呈现不同类型供丰富的可视化功能，方便的数据用户创建图表可视化原则清晰、简洁、准确，易于理解，能够有效传达数据信息人工智能与数据分析机器学习深度学习使用算法从数据中学习规律，进使用神经网络模型，处理复杂数行预测和分类据，进行图像识别、语音识别等自然语言处理处理文本数据，进行文本分类、情感分析等行业应用案例12电商平台金融行业用户行为分析、商品推荐、库存风险控制、客户画像、精准营销管理34医疗行业制造业疾病诊断、药物研发、健康管理生产效率优化、质量控制、设备维护综合实践与考核项目实践考核方式进行数据库设计、开发和应用的综合实践，提升实际操作课程考试、项目评审、平时作业等综合评估学生的学习成能力果课程总结与展望数据库技术不断发展，未来将与人工智能、大数据、云计算等技术深度融合，为各行各业带来更大的价值希望同学们能够持续学习，不断提升数据库技术应用能力，为未来发展做好准备。