《数据库原理与应用》课件

数据库原理与应用欢迎来到《数据库原理与应用》的课堂！本课程旨在系统地介绍数据库的基本概念、原理、设计方法以及应用技术我们将深入探讨关系模型、语言、数据SQL库设计范式、事务管理、并发控制、安全性以及数据库性能优化等核心内容通过理论学习与实践操作相结合，使大家能够掌握数据库系统的设计、开发与管理技能，为未来从事相关领域的工作打下坚实的基础期待大家在本课程中积极参与，共同探索数据库的奥秘！课程简介目标、内容、考核方式课程目标课程内容考核方式掌握数据库基本原理，数据库系统概述、数据平时作业（30%）、期熟悉语言，具备数模型、语言、数据中考试（）、期末SQL SQL30%据库设计能力，了解数库设计、事务管理、并考试（40%）实践环据库管理和优化方法发控制、数据库安全性、节占一定比例，鼓励参性能优化、新型数据库与项目实践技术本课程旨在培养学生全面掌握数据库系统知识体系的能力，并提升实践操作技能课程内容涵盖数据库系统的各个方面，从基础理论到高级应用，力求使学生能够独立完成数据库的设计、开发和维护工作考核方式多样，注重平时积累和实践能力希望大家通过本课程的学习，能够成为合格的数据库工程师或研究人员数据库系统概述什么是数据库？定义组成目的数据库（Database，DB）是按照数据结构数据库系统由硬件、软件、数据、数据库数据库的主要目的是有效地存储和检索数来组织、存储和管理数据的仓库它是长管理员（DBA）和用户组成各组成部分据，提供数据的完整性、一致性和安全性，期存储在计算机内的、有组织的、可共享协同工作，保证数据库的正常运行支持各种应用需求的、大量数据的集合数据库是现代信息系统的核心组成部分，它不仅仅是数据的简单集合，更是一个复杂的、有组织的系统通过数据库，我们可以高效地管理和利用数据资源，为各种应用提供强大的数据支持理解数据库的定义、组成和目的，是学习数据库原理的基础数据库系统的特点和优势数据共享1多个用户和应用程序可以同时访问和使用数据库中的数据，实现数据共享数据完整性2通过各种约束和规则，保证数据的准确性和一致性数据安全性3提供多层次的安全机制，防止未经授权的访问和破坏数据独立性4物理独立性数据的存储结构和物理位置的改变不影响应用程序逻辑独立性数据的逻辑结构的改变不影响应用程序数据库系统的优势在于其能够提供高效、安全、可靠的数据管理服务通过数据共享，可以避免数据冗余和不一致性；通过数据完整性约束，可以保证数据的准确性；通过数据安全性机制，可以保护数据的安全；通过数据独立性，可以降低应用程序的维护成本这些特点和优势使得数据库系统成为现代信息系统不可或缺的组成部分数据库系统的组成硬件、软件、数据、用户硬件软件包括计算机、存储设备、网络设备等，为数包括数据库管理系统（DBMS）、操作系统、据库系统提供运行环境应用程序等，负责数据的管理和处理12用户数据43包括最终用户、应用程序员和数据库管理员是数据库系统存储的对象，包括各种类型的（DBA），负责数据库的访问、开发和管理数据，如文本、数字、图像等数据库系统是一个复杂的系统，由多个组成部分协同工作硬件是数据库系统的基础，软件是数据库系统的核心，数据是数据库系统的对象，用户是数据库系统的使用者只有各个组成部分协调一致，才能保证数据库系统的正常运行和高效的数据管理数据库管理系统（）介绍DBMS定义功能作用数据库管理系统（）是管理数据库提供数据定义、数据操作、数据控是数据库系统的核心组成部分，它DBMS DBMS DBMS的软件系统，它负责数据的存储、检索、制和数据维护等功能，保证数据的完整性、连接了用户和数据库，提供了一种高效、更新和管理一致性和安全性便捷的数据管理方式数据库管理系统（）是数据库系统的灵魂，它负责管理和维护数据库中的数据，提供各种数据操作接口，保证数据的安全性和完整DBMS性通过，用户可以方便地访问和管理数据库中的数据，而无需关心底层的存储细节理解的定义、功能和作用，是深入学习DBMS DBMS数据库原理的关键常见、、DBMS MySQLOracle SQL ServerMySQL OracleSQL Server开源的关系型数据库管理系统，广泛应用于大型的关系型数据库管理系统，适用于企业微软开发的关系型数据库管理系统，与Web应用开发级应用Windows操作系统紧密集成目前市面上存在多种数据库管理系统（），每种都有其特点和适用场景以其开源、易用、高性能的特点，广泛应用于DBMSDBMSMySQL应用开发；以其强大的功能和稳定性，适用于企业级应用；则与操作系统紧密集成，适用于微软平台上的Web OracleSQL ServerWindows应用了解这些常见的特点，有助于选择合适的数据库系统DBMS数据模型概念模型、逻辑模型、物理模型概念模型描述数据的整体结构和语义，独立于具体的DBMS，如ER模型逻辑模型描述数据在DBMS中的组织方式，如关系模型、层次模型、网状模型物理模型描述数据在物理存储介质上的组织方式，如索引、存储结构数据模型是数据库系统的核心概念，它描述了数据的结构、语义和约束数据模型分为概念模型、逻辑模型和物理模型三个层次概念模型描述数据的整体结构和语义，独立于具体的DBMS；逻辑模型描述数据在DBMS中的组织方式；物理模型描述数据在物理存储介质上的组织方式理解数据模型的层次结构，有助于进行数据库设计和优化实体关系模型（模型）实体、属性、关系-ER实体属性关系现实世界中可以区分的对象，如学生、课描述实体的特征，如学生的姓名、学号、实体之间的联系，如学生选修课程、教师程、教师年龄教授课程实体关系模型（模型）是一种常用的概念模型，用于描述现实世界中数据的结构和语义模型由实体、属性和关系三个基本要素组成-ER ER实体是现实世界中可以区分的对象，属性描述实体的特征，关系描述实体之间的联系模型通过图来表示，图是一种图形化的工具，ER ER ER用于描述实体、属性和关系之间的联系理解模型的基本要素，有助于进行数据库的概念结构设计ER图绘制符号表示、设计原则ER符号表示设计原则绘制工具实体矩形；属性椭圆形；关系菱准确表达业务需求；简洁明了；避免冗PowerDesigner、Visio、在线ER图工具形余图是一种图形化的工具，用于描述实体、属性和关系之间的联系在绘制图时，需要遵循一定的符号表示和设计原则实体用矩形表ER ER示，属性用椭圆形表示，关系用菱形表示设计原则包括准确表达业务需求、简洁明了、避免冗余常用的图绘制工具包括ER、和在线图工具掌握图的绘制方法，有助于进行数据库的概念结构设计PowerDesigner VisioER ER关系模型关系、元组、属性、域关系元组属性域一个关系对应通常说的一张表表中的一行即为一个元组表中的一列即为一个属性属性的取值范围关系模型是一种常用的逻辑模型，它以关系为基本数据结构，用二维表来表示数据关系模型由关系、元组、属性和域四个基本要素组成关系对应通常说的一张表，元组是表中的一行，属性是表中的一列，域是属性的取值范围关系模型具有简单、易于理解和操作的优点，被广泛应用于数据库系统理解关系模型的基本要素，有助于进行数据库的逻辑结构设计关系模式、关系实例关系模式关系实例12关系的描述，包括关系名、属关系在某一时刻的具体数据，性名和属性的域即表中的数据区别3关系模式是静态的，描述关系的结构；关系实例是动态的，描述关系的数据关系模式和关系实例是关系模型中的两个重要概念关系模式是关系的描述，包括关系名、属性名和属性的域；关系实例是关系在某一时刻的具体数据，即表中的数据关系模式是静态的，描述关系的结构；关系实例是动态的，描述关系的数据理解关系模式和关系实例的区别，有助于进行数据库的设计和管理键主键、外键、候选键主键外键候选键唯一标识一个元组的属引用其他表的主键，用可以唯一标识一个元组性或属性组合，一张表于建立表之间的联系的属性或属性组合，一只能有一个主键张表可以有多个候选键键是关系模型中的重要概念，用于标识和关联表中的数据主键唯一标识一个元组，外键用于建立表之间的联系，候选键是可以唯一标识一个元组的属性或属性组合正确地选择和使用键，可以保证数据的完整性和一致性，提高数据库的性能理解主键、外键和候选键的定义和作用，是进行数据库设计的基础关系代数选择、投影、并、交、差选择投影并交从关系中选择满足条件的元从关系中选择指定的属性，记将两个关系合并成一个关系，求两个关系中共有的元组，记组，记作作记作∪作σ_FRπ_AR RS R∩S关系代数是一种抽象的查询语言，用于描述对关系的各种操作关系代数包括选择、投影、并、交、差等基本操作选择是从关系中选择满足条件的元组，投影是从关系中选择指定的属性，并是将两个关系合并成一个关系，交是求两个关系中共有的元组，差是求一个关系中不在另一个关系中的元组理解关系代数的基本操作，有助于理解查询的本质SQL关系代数连接、除法连接除法作用将两个关系按照指定的条件连接起来，记求一个关系中满足特定条件的元组，记作连接和除法是关系代数中更复杂的操作，作R⋈S R÷S用于处理多表查询除了选择、投影、并、交、差等基本操作外，关系代数还包括连接和除法等更复杂的操作连接是将两个关系按照指定的条件连接起来，除法是求一个关系中满足特定条件的元组连接和除法是关系代数中用于处理多表查询的重要工具掌握连接和除法的定义和用法，有助于理解多表查询的本质SQL语言概述、、SQL DDL DMLDCL（数据定义语言）（数据操作语言）DDLDML用于定义数据库的结构，包括创用于操作数据库中的数据，包括插建、修改和删除数据库、表、索引入、更新和删除数据等（数据控制语言）DCL用于控制数据库的访问权限和事务管理（）是一种结构化查询语言，是访问和管理关系型SQL StructuredQuery Language数据库的标准语言语言分为（数据定义语言）、（数据操作语言）SQL DDLDML和（数据控制语言）三个部分用于定义数据库的结构，用于操作数DCL DDLDML据库中的数据，用于控制数据库的访问权限和事务管理掌握语言，是进DCL SQL行数据库开发和管理的基础数据定义语言（）、、DDL CREATE ALTER DROPCREATEALTER DROP用于创建数据库、表、索引等用于修改数据库、表、索引等用于删除数据库、表、索引等数据定义语言（）用于定义数据库的结构，包括创建、修改和删除数据库、表、索引等常用的语句包括、和DDL DDLCREATEALTER用于创建数据库、表、索引等，用于修改数据库、表、索引等，用于删除数据库、表、索引等掌握语句DROP CREATEALTER DROPDDL的语法和用法，是进行数据库设计和管理的基础表的创建数据类型、约束数据类型1指定属性的取值类型，如整数、浮点数、字符串、日期等约束2限制属性的取值范围和关系，如主键约束、外键约束、唯一约束、非空约束等示例3CREATE TABLEStudent SnoVARCHAR20PRIMARY KEY,SnameVARCHAR20NOT NULL,Sage INT,Sdept VARCHAR20;创建表是数据库设计的重要步骤，需要指定表的属性和约束数据类型指定属性的取值类型，如整数、浮点数、字符串、日期等；约束限制属性的取值范围和关系，如主键约束、外键约束、唯一约束、非空约束等通过合理地选择数据类型和约束，可以保证数据的完整性和一致性掌握语句的语法和用法，是进行数据库设计的基础CREATE TABLE数据操作语言（）、、DML INSERT UPDATE DELETEINSERTUPDATE DELETE用于向表中插入数据用于修改表中的数据用于删除表中的数据数据操作语言（）用于操作数据库中的数据，包括插入、更新和删除数据常用的语句包括、和用于向表中插DML DMLINSERTUPDATE DELETE INSERT入数据，用于修改表中的数据，用于删除表中的数据掌握语句的语法和用法，是进行数据库开发的基础UPDATE DELETEDML数据查询语言（）语句DQL SELECT作用语法重要性用于从数据库中查询数据SELECT column1,column2,...FROM SELECT语句是SQL语言中最常用的语句，table_name WHEREcondition;用于实现各种查询需求数据查询语言（）用于从数据库中查询数据，语句是的核心语句可以实现各种查询需求，包括基本查询、条件DQL SELECTDQL SELECT查询、排序、分组、聚合、连接查询、子查询等掌握语句的语法和用法，是进行数据库开发和管理的关键SELECT语句基本查询SELECT查询所有列查询指定列12SELECT*FROM table_name;SELECT column1,column2,...FROM table_name;设置别名3SELECT column1AS alias1,column2AS alias2,...FROM table_name;基本查询是语句最简单的用法，可以查询表中的所有列或指定列查询SELECT所有列使用；查询指定列使用SELECT*FROM table_name SELECT column1,；可以使用关键字为列设置别名，方便查询结column2,...FROM table_name AS果的显示掌握基本查询的语法和用法，是学习查询的基础SQL语句条件查询（子句）SELECT WHERE作用语法常用运算符用于指定查询条件，过滤满足条件的元SELECT column1,column2,...FROM=、、、=、=、!=、LIKE、IN、组table_name WHEREcondition;BETWEEN、AND、OR、NOT条件查询使用子句指定查询条件，过滤满足条件的元组常用的运算符包括、、、、、、、、、、WHERE===!=LIKE INBETWEEN AND、通过子句，可以实现各种复杂的查询需求，如查询年龄大于岁的学生、查询姓名以张开头的学生等掌握OR NOTWHERE20“”WHERE子句的语法和用法，是进行查询的关键SQL语句排序（子句）SELECT ORDER BY语法SELECT column1,column2,...FROM2table_name ORDER BY column1ASC|DESC,column2ASC|DESC,...;作用1用于对查询结果进行排序ASC/DESC表示升序，表示降序，默认为ASC DESC3升序排序使用子句对查询结果进行排序可以按照一个或多个列进行排序，可以使用关键字表示升序，使用关键字表示降ORDER BYASC DESC序，默认为升序通过子句，可以方便地对查询结果进行排序，满足各种排序需求掌握子句的语法和用法，是进行ORDERBYORDERBY查询的重要技能SQL语句分组（子句）SELECT GROUP BY作用语法注意用于将查询结果按照指定的列进行分组SELECT column1,column2,...FROM GROUP BY子句通常与聚合函数一起使用table_name WHEREcondition GROUP BYcolumn1,column2,...;分组使用子句将查询结果按照指定的列进行分组子句通常与聚合函数一起使用，如、、、、GROUP BYGROUPBYCOUNT SUM AVG MAX，用于对每个分组进行统计通过子句，可以实现各种分组统计需求，如统计每个系的学生人数、统计每个课程的平均成MIN GROUPBY绩等掌握子句的语法和用法，是进行查询的重要技能GROUPBYSQL语句聚合函数（、、SELECT COUNT SUM、、）AVG MAX MINCOUNT SUMAVG MAX统计元组的个数求和求平均值求最大值MIN求最小值聚合函数用于对一组数据进行统计，常用的聚合函数包括、、、、统计元组的个数，求和，COUNTSUMAVG MAXMIN COUNTSUMAVG求平均值，求最大值，求最小值聚合函数通常与子句一起使用，用于对每个分组进行统计掌握聚合函数的用法，MAXMINGROUPBY是进行查询的重要技能SQL语句连接查询（）SELECT JOIN作用用于将多个表连接起来，查询相关的数据语法SELECTcolumn1,column2,...FROM table1JOIN table2ON table

1.column=table

2.column;类型内连接、外连接（左外连接、右外连接、全外连接）连接查询用于将多个表连接起来，查询相关的数据连接查询需要指定连接条件，常用的连接类型包括内连接、外连接（左外连接、右外连接、全外连接）通过连接查询，可以方便地查询多个表中的数据，满足各种复杂查询需求掌握连接查询的语法和用法，是进行SQL查询的关键内连接、外连接（左外连接、右外连接、全外连接）内连接左外连接只返回两个表中满足连接条件的元组返回左表中的所有元组，以及右表中满足连接条件的元组，右表中不满足条件的元组用NULL填充右外连接全外连接返回右表中的所有元组，以及左表中满足连接条件的元组，左表中不满足条件的元返回两个表中的所有元组，不满足连接条件的元组用NULL填充组用NULL填充连接查询有多种类型，包括内连接、左外连接、右外连接和全外连接内连接只返回两个表中满足连接条件的元组；左外连接返回左表中的所有元组，以及右表中满足连接条件的元组，右表中不满足条件的元组用NULL填充；右外连接返回右表中的所有元组，以及左表中满足连接条件的元组，左表中不满足条件的元组用NULL填充；全外连接返回两个表中的所有元组，不满足连接条件的元组用NULL填充选择合适的连接类型，可以满足不同的查询需求掌握各种连接类型的特点和用法，是进行SQL查询的关键子查询嵌套查询、相关子查询子查询嵌套查询相关子查询嵌套在其他SQL语句中的SELECT语句子查询的结果不依赖于外层查询子查询的结果依赖于外层查询子查询是嵌套在其他语句中的语句，用于实现更复杂的查询需求子查询可以分为嵌套查询和相关子查询嵌套查询的子查询SQL SELECT结果不依赖于外层查询，相关子查询的子查询结果依赖于外层查询通过子查询，可以实现各种复杂的查询需求，如查询选修了所有课程的学生、查询平均成绩最高的学生等掌握子查询的语法和用法，是进行查询的重要技能SQL视图视图的定义、优点定义优点12视图是一个虚拟的表，由简化查询、提高安全性、提供SELECT语句定义数据独立性使用3可以像表一样使用，但不能直接更新视图是一个虚拟的表，由语句定义视图可以简化查询、提高安全性、SELECT提供数据独立性视图可以像表一样使用，但不能直接更新通过视图，可以隐藏底层表的复杂性，提供一种更简洁、更安全的数据访问方式掌握视图的定义和优点，是进行数据库设计和管理的重要技能索引索引的类型、创建、使用作用提高查询速度类型B树索引、哈希索引、全文索引等创建CREATE INDEXindex_name ONtable_name column1,column2,...;使用DBMS会自动使用索引，无需手动指定索引是一种提高查询速度的数据结构常用的索引类型包括B树索引、哈希索引、全文索引等可以使用CREATE INDEX语句创建索引，DBMS会自动使用索引，无需手动指定通过合理地创建和使用索引，可以显著提高查询速度，改善数据库性能掌握索引的类型、创建和使用方法，是进行数据库性能优化的重要技能事务的概念特性ACID原子性（）一致性（）隔离性（）Atomicity ConsistencyIsolation事务是一个不可分割的操作序多个事务并发执行时，事务之列，要么全部执行，要么全部事务执行前后，数据库的状态间互不干扰不执行必须保持一致持久性（）Durability事务一旦提交，其结果将永久保存在数据库中事务是一个不可分割的操作序列，要么全部执行，要么全部不执行事务具有ACID特性原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）原子性保证事务是一个不可分割的操作序列；一致性保证事务执行前后，数据库的状态必须保持一致；隔离性保证多个事务并发执行时，事务之间互不干扰；持久性保证事务一旦提交，其结果将永久保存在数据库中理解事务的概念和ACID特性，是进行数据库开发和管理的关键事务的隔离级别读未提交（读已提交（可重复读串行化（）Read ReadSerializable））（）Uncommitted CommittedRepeatable Read最低的隔离级别，允许读取未允许读取已提交的数据，可以保证在同一个事务中多次读取最高的隔离级别，保证事务串提交的数据，可能导致脏读防止脏读，但可能导致不可重同一数据的结果一致，可以防行执行，可以防止脏读、不可复读止脏读和不可重复读，但可能重复读和幻读，但并发性能最导致幻读低事务的隔离级别定义了多个事务并发执行时，事务之间的隔离程度常见的隔离级别包括读未提交（）、读已提交Read Uncommitted（）、可重复读（）和串行化（）不同的隔离级别具有不同的隔离程度和并发性能，需要Read CommittedRepeatable ReadSerializable根据具体的应用场景选择合适的隔离级别理解事务的隔离级别，是进行数据库并发控制的重要技能并发控制锁机制作用保证多个事务并发执行时的数据一致性类型共享锁（）、排他锁（）Shared LockExclusive Lock原理当一个事务对数据进行操作时，会获取相应的锁，其他事务需要等待锁释放后才能操作该数据并发控制是指在多个事务并发执行时，保证数据一致性的技术常用的并发控制方法是锁机制锁机制包括共享锁（）和排他锁（）当Shared LockExclusive Lock一个事务对数据进行操作时，会获取相应的锁，其他事务需要等待锁释放后才能操作该数据通过锁机制，可以防止多个事务同时修改同一数据，保证数据的一致性理解锁机制的原理和用法，是进行数据库并发控制的关键数据库安全性用户权限管理用户角色权限数据库用户是指可以访角色是一组权限的集合，权限是指用户或角色可问数据库的个人或应用可以授予给用户以执行的操作，如程序SELECT、INSERT、、等UPDATEDELETE数据库安全性是指保护数据库中的数据不被未经授权的访问和破坏用户权限管理是数据库安全性的重要组成部分，包括用户、角色和权限三个要素用户是指可以访问数据库的个人或应用程序，角色是一组权限的集合，权限是指用户或角色可以执行的操作通过用户权限管理，可以限制用户对数据库的访问权限，防止未经授权的访问和破坏，保证数据库的安全性理解用户权限管理的概念和方法，是进行数据库安全管理的重要技能数据备份与恢复目的备份1防止数据丢失，保证数据的可用性将数据库的数据复制到其他存储介质上2策略恢复43完全备份、增量备份、差异备份将备份的数据恢复到数据库中数据备份与恢复是指将数据库的数据复制到其他存储介质上，并在数据库发生故障时，将备份的数据恢复到数据库中数据备份与恢复的目的是防止数据丢失，保证数据的可用性常用的备份策略包括完全备份、增量备份和差异备份通过合理地制定备份策略和恢复计划，可以有效地保护数据库中的数据，保证数据的可用性掌握数据备份与恢复的方法，是进行数据库管理的重要技能数据库设计需求分析目的方法输出明确数据库系统的功能和性能需求访谈、问卷调查、文档分析、原型设计需求规格说明书数据库设计是指根据用户的需求，设计数据库的结构和功能数据库设计包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计四个阶段需求分析是数据库设计的第一个阶段，目的是明确数据库系统的功能和性能需求常用的需求分析方法包括访谈、问卷调查、文档分析和原型设计需求分析的输出是需求规格说明书，它是数据库设计的依据理解需求分析的目的和方法，是进行数据库设计的基础数据库设计概念结构设计目的方法构建数据库的概念模型，描述数据ER模型的整体结构和语义输出图ER概念结构设计是数据库设计的第二个阶段，目的是构建数据库的概念模型，描述数据的整体结构和语义常用的概念模型是模型模型通过图来表示，ERERER图是一种图形化的工具，用于描述实体、属性和关系之间的联系通过概念结ER构设计，可以清晰地描述数据库的数据需求，为逻辑结构设计打下基础掌握ER模型的概念和图的绘制方法，是进行数据库设计的重要技能ER数据库设计逻辑结构设计目的将概念模型转换为逻辑模型，描述数据在中的组织方式DBMS方法将图转换为关系模式ER输出关系模式集合逻辑结构设计是数据库设计的第三个阶段，目的是将概念模型转换为逻辑模型，描述数据在中的组织方式常用的逻辑模型是关系模型逻辑结构设计的DBMS主要任务是将图转换为关系模式通过逻辑结构设计，可以确定数据库的表结ER构，为物理结构设计打下基础掌握将图转换为关系模式的方法，是进行数据ER库设计的重要技能数据库设计物理结构设计选择索引数据分区存储结构根据查询需求，选择合将表的数据分割成多个选择合适的存储结构，适的索引类型和列部分，提高查询效率如堆表、索引组织表物理结构设计是数据库设计的第四个阶段，目的是确定数据在物理存储介质上的组织方式物理结构设计包括选择索引、数据分区和存储结构等通过合理地选择索引、数据分区和存储结构，可以提高查询效率，改善数据库性能掌握数据库物理结构设计的概念和方法，是进行数据库性能优化的重要技能范式理论、、、1NF2NF3NF BCNF2NF1NF在的基础上，非主属性完全依赖于主键1NF12每个属性都是不可分割的3NFBCNF43在的基础上，非主属性不传递依赖于主键2NF在的基础上，每个决定因素都包含键3NF范式理论是数据库设计的重要理论，用于指导数据库的设计，减少数据冗余，提高数据完整性常用的范式包括、、和要1NF2NF3NF BCNF1NF求每个属性都是不可分割的；要求在的基础上，非主属性完全依赖于主键；要求在的基础上，非主属性不传递依赖于主键；2NF1NF3NF2NF BCNF要求在的基础上，每个决定因素都包含键通过范式化设计，可以减少数据冗余，提高数据完整性，改善数据库性能理解范式理论的概念和3NF应用，是进行数据库设计的重要技能数据库系统的体系结构集中式数据库系统分布式数据库系统客户端服务器数据库系统/所有数据存储在一个数据库服务器上数据存储在多个数据库服务器上客户端负责用户交互，服务器负责数据管理数据库系统可以分为集中式数据库系统、分布式数据库系统和客户端服务器数据库系统集中式数据库系统所有数据存储在一个数据库服/务器上；分布式数据库系统数据存储在多个数据库服务器上；客户端服务器数据库系统客户端负责用户交互，服务器负责数据管理不同/的体系结构具有不同的特点和适用场景，需要根据具体的应用需求选择合适的体系结构理解数据库系统的体系结构，是进行数据库系统设计和管理的重要技能分布式数据库系统定义优点12数据存储在多个数据库服务器高可用性、高可扩展性、高性上的数据库系统能挑战3数据一致性、事务管理、查询优化分布式数据库系统是指数据存储在多个数据库服务器上的数据库系统分布式数据库系统具有高可用性、高可扩展性和高性能等优点，但同时也面临着数据一致性、事务管理和查询优化等挑战常用的分布式数据库系统包括、MySQL Cluster和理解分布式数据库系统的概念、优点和挑Oracle RACSQL ServerAlways On战，是进行大型数据库系统设计和管理的重要技能对象关系数据库系统定义特点应用在关系数据库的基础上，引入了对象概念支持对象、类、继承、多态等特性适用于复杂的数据建模和面向对象的应用的数据库系统开发对象关系数据库系统是在关系数据库的基础上，引入了对象概念的数据库系统对象关系数据库系统支持对象、类、继承、多态等特性，适用于复杂的数据建模和面向对象的应用开发常用的对象关系数据库系统包括和理解对象关系数据库系统的概念和PostgreSQL Oracle特点，是进行高级数据库应用开发的重要技能数据仓库与数据挖掘数据仓库数据挖掘应用面向分析的、集成的、从大量数据中发现有用商业智能、市场分析、稳定的数据集合，用于的模式和知识客户关系管理等支持决策数据仓库是面向分析的、集成的、稳定的数据集合，用于支持决策数据挖掘是从大量数据中发现有用的模式和知识数据仓库和数据挖掘广泛应用于商业智能、市场分析、客户关系管理等领域通过数据仓库和数据挖掘，可以从大量数据中提取有价值的信息，为决策提供支持理解数据仓库和数据挖掘的概念和应用，是进行数据分析的重要技能大数据技术简介Hadoop Spark分布式存储和计算框架快速的内存计算引擎应用Hive基于Hadoop的数据仓库工具海量数据存储、处理和分析大数据技术是指用于处理海量数据的技术，包括、和等是分布式存储和计算框架，是快速的内存计算引擎，是基于Hadoop Spark Hive HadoopSparkHive的数据仓库工具通过大数据技术，可以对海量数据进行存储、处理和分析，为各种应用提供数据支持理解大数据技术的概念和应用，是进行Hadoop大规模数据处理的重要技能数据库特点、适用场景NoSQL特点适用场景类型非关系型、高可扩展性、高性能海量数据存储、高并发访问、半结构化数键值对数据库、文档型数据库、列式数据据库、图数据库数据库是指非关系型数据库，具有高可扩展性和高性能等特点，适用于海量数据存储、高并发访问和半结构化数据等场景常用的NoSQL数据库包括键值对数据库、文档型数据库、列式数据库和图数据库理解数据库的特点和适用场景，有助于选择合适的数据NoSQL NoSQL库系统介绍文档型数据库MongoDB定义以文档为单位存储数据的数据库特点灵活的数据模型、高可扩展性、高性能适用场景应用、移动应用、内容管理系统Web是一种文档型数据库，以文档为单位存储数据具有灵活的数MongoDB MongoDB据模型、高可扩展性和高性能等特点，适用于应用、移动应用和内容管理系统Web等场景使用格式存储数据，易于理解和操作掌握的概MongoDB JSONMongoDB念和用法，是进行应用开发的重要技能Web介绍键值对数据库Redis定义特点12以键值对为单位存储数据的数高性能、支持多种数据类型、据库支持持久化适用场景3缓存、会话管理、计数器、排行榜是一种键值对数据库，以键值对为单位存储数据具有高性能、支持Redis Redis多种数据类型和支持持久化等特点，适用于缓存、会话管理、计数器和排行榜等场景使用内存存储数据，读写速度非常快掌握的概念和用法，是Redis Redis进行高性能应用开发的重要技能图数据库Neo4j定义特点适用场景以图结构存储数据的数据库擅长处理关系型数据、高性能社交网络、知识图谱、推荐系统图数据库是一种以图结构存储数据的数据库，擅长处理关系型数据，具有高性能等特点，适用于社交网络、知识图谱和推荐系统等场景是一种常用的图数据库，使用查询语言进行数据操作掌握图数据库的概念和用法，是进行复杂关系数据处理的重要技能Neo4j Cypher数据库应用案例分析学生管理系统需求设计学生信息管理、课程信息管理、选ER模型、关系模式、SQL语句课管理、成绩管理实现使用或等MySQL SQL Server DBMS学生管理系统是一种常见的数据库应用案例，包括学生信息管理、课程信息管理、选课管理和成绩管理等功能在设计学生管理系统时，需要进行需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计可以使用模型描述数据的整体结构，将ER图转换为关系模式，使用语句进行数据操作可以使用或ER SQLMySQL SQLServer等实现学生管理系统通过分析学生管理系统的设计和实现，可以加深对数DBMS据库原理和应用的理解数据库应用案例分析图书管理系统需求设计12图书信息管理、读者信息管理、ER模型、关系模式、SQL语句借阅管理、归还管理实现3使用或等MySQL SQLServer DBMS图书管理系统是一种常见的数据库应用案例，包括图书信息管理、读者信息管理、借阅管理和归还管理等功能在设计图书管理系统时，需要进行需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计可以使用模型描述数据的整体结构，ER将图转换为关系模式，使用语句进行数据操作可以使用或ER SQLMySQL SQL等实现图书管理系统通过分析图书管理系统的设计和实现，可以Server DBMS加深对数据库原理和应用的理解数据库应用案例分析在线购物系统需求商品信息管理、用户信息管理、订单管理、支付管理设计ER模型、关系模式、SQL语句实现使用MySQL或SQLServer等DBMS在线购物系统是一种常见的数据库应用案例，包括商品信息管理、用户信息管理、订单管理和支付管理等功能在设计在线购物系统时，需要进行需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计可以使用ER模型描述数据的整体结构，将ER图转换为关系模式，使用SQL语句进行数据操作可以使用MySQL或SQLServer等DBMS实现在线购物系统通过分析在线购物系统的设计和实现，可以加深对数据库原理和应用的理解数据库性能优化优化SQL使用索引避免减少子查询SELECT*尽量使用索引，避免全表扫描只查询需要的列尽量使用连接查询代替子查询优化是指优化语句的执行效率，提高查询速度常用的优化方法包括使用索引、避免、减少子查询等尽量使用索引，SQL SQLSQL SELECT*避免全表扫描；只查询需要的列，避免查询不必要的列；尽量使用连接查询代替子查询，减少查询的复杂度通过优化，可以显著提SQL高查询速度，改善数据库性能掌握优化的方法，是进行数据库性能优化的重要技能SQL数据库性能优化索引优化选择合适的索引类型避免过度索引定期维护索引B树索引、哈希索引、全文索引索引会占用存储空间，降低写入速度重建索引、更新统计信息索引优化是指优化索引的使用，提高查询速度常用的索引优化方法包括选择合适的索引类型、避免过度索引和定期维护索引需要根据具体的查询需求选择合适的索引类型，如树索引、哈希索引和全文索引；避免过度索引，因为索引会占用存储空间，降低写入速度；定期B维护索引，如重建索引和更新统计信息通过索引优化，可以显著提高查询速度，改善数据库性能掌握索引优化的方法，是进行数据库性能优化的重要技能数据库性能优化硬件优化1CPU选择高性能的CPU内存2增加内存容量磁盘3使用SSD硬盘，提高IO速度网络4优化网络连接，提高网络带宽硬件优化是指优化数据库服务器的硬件配置，提高数据库性能常用的硬件优化方法包括选择高性能的CPU、增加内存容量、使用SSD硬盘和优化网络连接选择高性能的CPU可以提高计算速度；增加内存容量可以减少磁盘IO；使用SSD硬盘可以提高IO速度；优化网络连接可以提高网络带宽通过硬件优化，可以显著提高数据库性能掌握硬件优化的方法，是进行数据库性能优化的重要技能数据库发展趋势云计算、人工智能云计算人工智能自动化数据库即服务智能索引、智能查询优自动化运维、自动化监（DBaaS）化控数据库技术正在朝着云计算和人工智能的方向发展云计算提供了数据库即服务（），可以方便地部署和管理数据库；人工智能提供了智能索引和智能查DBaaS询优化，可以提高数据库的性能；自动化提供了自动化运维和自动化监控，可以降低数据库的管理成本掌握数据库的发展趋势，是进行数据库技术研究和应用的重要技能.课程总结与回顾总结回顾展望本课程系统地介绍了数据库的基本概念、重点回顾了关系模型、SQL语言、数据库希望大家能够将所学知识应用于实际工作原理、设计方法和应用技术设计、事务管理和并发控制等核心内容中，不断提升自己的数据库技能本课程系统地介绍了数据库的基本概念、原理、设计方法和应用技术重点回顾了关系模型、语言、数据库设计、事务管理和并发控SQL制等核心内容希望大家能够将所学知识应用于实际工作中，不断提升自己的数据库技能数据库技术是一个不断发展的领域，需要不断学习和实践才能掌握希望大家在未来的工作中，能够继续探索数据库的奥秘，为信息技术的发展做出贡献实践环节练习SQL基本查询SELECT语句的基本用法条件查询WHERE子句的使用连接查询JOIN语句的使用子查询嵌套查询和相关子查询的使用为了巩固所学知识，本课程安排了SQL练习环节通过SQL练习，可以加深对SQL语句的理解和掌握，提高SQL编程能力SQL练习包括基本查询、条件查询、连接查询和子查询等内容希望大家能够认真完成SQL练习，不断提升自己的SQL技能SQL技能是数据库开发和管理的重要技能，需要不断练习才能掌握实践环节数据库设计实践需求分析明确系统需求概念结构设计绘制ER图逻辑结构设计将ER图转换为关系模式物理结构设计选择合适的索引为了巩固所学知识，本课程安排了数据库设计实践环节通过数据库设计实践，可以加深对数据库设计原理的理解和掌握，提高数据库设计能力数据库设计实践包括需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计等内容希望大家能够认真完成数据库设计实践，不断提升自己的数据库设计技能数据库设计技能是数据库开发和管理的重要技能，需要不断实践才能掌握答疑与讨论提问解答讨论欢迎大家提出问题，共同讨论老师将尽力解答大家的问题鼓励大家积极参与讨论，共同进步欢迎大家来到答疑与讨论环节在本环节中，大家可以提出在学习过程中遇到的问题，共同讨论老师将尽力解答大家的问题，并鼓励大家积极参与讨论，共同进步通过答疑与讨论，可以加深对知识的理解，提高学习效果希望大家能够积极参与答疑与讨论，共同进步，共同成长。