《数据库系统概念》课件展示

《数据库系统概念》课件PPT展示欢迎来到《数据库系统概念》课程的展示本次课程旨在系统地PPT介绍数据库系统的基本概念、原理、设计方法和应用技术通过本课程的学习，您将能够全面了解数据库系统的核心知识，掌握数据库管理系统的使用和开发技能，为今后从事相关领域的工作奠定坚实的基础让我们一起开始数据库的学习之旅！课程简介本课程是计算机科学与技术专业的核心课程之一，主要内容包括数据库系统的基本概念、数据模型、关系代数、语言、事务管理、并发控制、数据SQL库安全和性能优化等通过理论学习和实践操作，培养学生数据库系统的设计、开发和应用能力课程目标学习方法12掌握数据库系统的基本概念和认真听讲，积极参与课堂讨论原理；熟悉常用的数据模型和；按时完成作业，多做练习；语言；理解事务管理和并阅读相关教材和参考书；积极SQL发控制机制；能够进行数据库实践，动手编写代码；多与同系统的设计和开发；具备解决学交流，共同进步实际数据库问题的能力考核方式3平时成绩（作业、课堂表现）；期中考试；期末考试；课程设计数据库系统概念数据库系统是由数据库、数据库管理系统（）、数据库应用系统、数据库管理员和用户组成的计算机系统数据库DBMS是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合数据库管理系统是管理数据库的软件系统，负责数据的存储、检索、更新和安全控制数据（）数据库（）数据库管理系统（）Data DatabaseDBMS描述事物的符号记录，可以是数字、长期存储在计算机内的、有组织的、管理数据库的软件系统，负责数据的文字、图像、音频、视频等可共享的数据集合存储、检索、更新和安全控制数据库系统的特点数据库系统具有数据结构化、数据共享性高、数据独立性高、数据冗余度低、数据一致性和完整性好、数据安全性高等特点这些特点使得数据库系统能够有效地管理和组织数据，提高数据的利用率和管理效率，满足各种应用的需求数据结构化数据共享性高数据按照一定的结构组织和存储，便于检索和管理多个用户和应用可以同时访问和使用数据库中的数据数据独立性高数据冗余度低数据与应用程序相互独立，修改数据不会影响应用程序数据重复存储的现象较少，节省存储空间数据库系统的优势数据库系统相比传统的文件系统，具有数据一致性和完整性、数据安全性、数据共享性、并发控制、数据恢复能力等优势这些优势使得数据库系统能够更好地管理和保护数据，提高数据的可用性和可靠性，为各种应用提供更好的支持数据一致性和完整性1保证数据的准确性和可靠性，防止数据错误和丢失数据安全性2提供多种安全机制，保护数据免受未经授权的访问和修改数据共享性3支持多个用户和应用同时访问和使用数据库中的数据并发控制4保证多个用户同时访问和修改数据时的数据一致性数据库管理系统的定义数据库管理系统（DBMS）是管理数据库的软件系统，是数据库系统的核心组成部分DBMS负责数据的存储、检索、更新和安全控制，提供数据定义、数据操纵、数据控制和数据维护等功能常见的DBMS包括MySQL、Oracle、SQL Server、PostgreSQL等数据定义定义数据库的结构、数据类型和约束数据操纵对数据库中的数据进行查询、插入、更新和删除操作数据控制控制用户对数据库的访问权限，保证数据的安全性数据维护对数据库进行备份、恢复和性能优化等操作数据库管理系统的体系结构数据库管理系统通常采用三层体系结构，包括用户接口层、应用逻辑层和数据存储层用户接口层负责与用户交互，应用逻辑层负责处理用户的请求，数据存储层负责存储和管理数据这种体系结构使得具有良好的可扩展性和可维护性DBMS应用逻辑层处理用户请求，执行数据操作用户接口层数据存储层与用户交互，接收用户请求并显示结果存储和管理数据，提供数据访问接口213数据模型的概念数据模型是描述数据、数据联系、数据语义和一致性约束的概念工具集合数据模型用于描述数据库的结构和组织方式，是数据库设计的基础常见的数据模型包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等层次模型网状模型关系模型数据按照树状结构组数据按照网状结构组数据按照关系（表格织，每个节点只有一织，每个节点可以有）组织，使用关系代个父节点多个父节点数进行数据操作关系数据模型关系数据模型是目前最广泛使用的数据模型，它使用关系（表格）来表示数据，使用关系代数进行数据操作关系数据模型具有简单、易于理解和使用、数据独立性高等优点，是关系数据库的基础关系1表格，由行（元组）和列（属性）组成元组2表格中的一行，表示一个实体属性3表格中的一列，描述实体的特征关系数据库概述关系数据库是基于关系数据模型的数据库，它使用语言进行数据操作关系数据库具有数据一致性和完整性、数据安SQL全性、数据共享性、并发控制、数据恢复能力等优点，是目前最流行的数据库类型语言关系模式数据库实例SQL结构化查询语言，用于操作关系数据描述关系的结构，包括关系名、属性数据库在某一时刻的状态，是数据库库名和数据类型中数据的集合关系代数基本运算关系代数是一种抽象的查询语言，它使用一系列运算来操作关系关系代数的基本运算包括选择、投影、并、差、笛卡尔积等这些运算可以组合起来，实现复杂的查询操作选择（）Selection从关系中选择满足条件的元组投影（）Projection从关系中选择指定的属性并（）Union将两个关系合并成一个关系差（）Difference从一个关系中减去另一个关系语言概述SQL（）是结构化查询语言，是关系数据库的标准查询SQL StructuredQuery Language语言语言具有简单、易于学习和使用、功能强大等优点，被广泛应用于关系SQL数据库的管理和操作DDL1数据定义语言，用于定义数据库的结构，如创建、修改和删除表DML2数据操纵语言，用于对数据库中的数据进行查询、插入、更新和删除操作DCL3数据控制语言，用于控制用户对数据库的访问权限，保证数据的安全性语句的分类SQL语句可以分为数据定义语言（）、数据操纵语言（）和数据控制语言（）用于定义数据库的结构SQL DDLDML DCLDDL，用于对数据库中的数据进行操作，用于控制用户对数据库的访问权限DML DCLDML2数据操纵语言DDL1数据定义语言DCL数据控制语言3语句的基本语法SQLSQL语句由关键字、标识符、运算符、表达式和常量组成SQL语句的基本语法包括SELECT、FROM、WHERE、GROUP BY、ORDER BY等掌握SQL语句的基本语法是编写SQL语句的基础SELECT选择要查询的列FROM指定要查询的表WHERE指定查询条件GROUP BY对查询结果进行分组数据定义语言DDL数据定义语言（）用于定义数据库的结构，包括创建、修改和删除表、索引DDL、视图等常用的语句包括、、DDL CREATETABLE ALTER TABLE DROP、、等TABLE CREATE INDEX CREATE VIEWCREATE TABLE1创建表ALTERTABLE2修改表结构DROP TABLE3删除表CREATEINDEX4创建索引数据操纵语言DML数据操纵语言（）用于对数据库中的数据进行查询、插入、更新和删除操作常用的语句包括、DML DMLSELECT、、等语句是进行数据操作的基础INSERT UPDATE DELETE DMLSELECTINSERT UPDATEDELETE查询数据插入数据更新数据删除数据数据控制语言DCL数据控制语言（）用于控制用户对数据库的访问权限，保证数据DCL的安全性常用的语句包括、等语句是进DCL GRANT REVOKE DCL行权限管理的基础GRANTREVOKE授予用户权限撤销用户权限视图的概念和种类视图是从一个或多个表中导出的虚拟表，它不实际存储数据，而是存储查询语句视图可以简化复杂的查询操作，提高数据的安全性，隐藏底层表的结构视图可以分为简单视图和复杂视图简单视图只从一个表中导出的视图复杂视图从多个表中导出的视图视图的创建、修改和删除可以使用语句创建视图，使用语句修改视图，CREATE VIEWALTER VIEW使用语句删除视图创建视图需要指定视图的名称和查询语句DROP VIEW修改视图需要指定新的查询语句删除视图会删除视图的定义，但不会删除底层表的数据CREATEVIEW1创建视图ALTER VIEW2修改视图DROP VIEW3删除视图存储过程的概念存储过程是一组预编译的语句，它可以像函数一样被调用存储过程可以提高数据库的性能，减少网络传输量，提高SQL数据的安全性存储过程可以有输入参数和输出参数提高性能1预编译语句，减少解析时间SQL减少网络传输2只传输存储过程的调用信息提高安全性3防止注入攻击SQL存储过程的创建可以使用语句创建存储过程创建存储过程需要指定存储过程的名称、参数列表和语句存储过程可以使CREATE PROCEDURESQL用输入参数和输出参数存储过程可以调用其他存储过程指定名称定义参数编写语句SQL为存储过程指定一个唯一的名称指定存储过程的输入参数和输出参数编写存储过程要执行的语句SQL存储过程的调用可以使用语句调用存储过程调用存储过程需要指定存储过程的名称和参数列表调用存储过程可以获取存储过程CALL的输出参数调用存储过程可以嵌套调用其他存储过程存储过程名称参数列表CALL调用存储过程的关键字要调用的存储过程的名称传递给存储过程的参数列表触发器的概念触发器是一种特殊的存储过程，它在特定的数据库事件发生时自动执行触发器可以用于实现数据的完整性约束、审计和日志记录等功能触发器可以分为行级触发器和语句级触发器数据完整性审计保证数据的准确性和可靠性记录数据库的操作信息日志记录记录数据库的运行状态触发器的创建可以使用语句创建触发器创建触发器需要指定触发CREATE TRIGGER器的名称、触发事件、触发时间和触发动作触发事件可以是、INSERT或触发时间可以是或触发动作是UPDATEDELETEBEFORE AFTER触发器要执行的语句SQL指定名称为触发器指定一个唯一的名称指定触发事件指定触发器要响应的数据库事件指定触发时间指定触发器在事件发生前或后执行触发器的运行机制当触发事件发生时，数据库系统会自动执行触发器触发器可以访问触发事件相关的数据，如插入的新数据、更新的旧数据和新数据、删除的数据等触发器可以修改触发事件相关的数据，影响数据库的操作结果触发器执行数据库系统自动执行触发器触发事件数据访问数据库事件发生触发器访问触发事件相关的数据213事务的概念和特性事务是数据库操作的逻辑单元，它要么全部执行成功，要么全部执行失败事务可以保证数据的一致性和完整性事务具有特性原子性（）、一致性（）、隔离性（）和持久性（）ACID Atomicity Consistency Isolation Durability原子性（）一致性（隔离性（）持久性（）AtomicityConsistencyIsolationDurability）事务中的所有操作要么全多个事务并发执行时，互事务一旦提交，对数据库部执行成功，要么全部执事务执行前后，数据库的相隔离，互不影响的修改永久保存行失败状态保持一致事务的特性ACID事务的特性是保证数据一致性和完整性的关键原子性保证事务的完整性，一致性保证事务的正确性，隔离性保证事务的并发性ACID，持久性保证事务的可靠性理解和掌握特性是进行事务管理的基础ACID原子性一致性12事务是不可分割的最小单元事务执行前后，数据满足约束条件隔离性持久性34事务之间互不干扰事务提交后，数据修改永久保存并发控制概念并发控制是指在多个事务同时访问和修改数据库时，保证数据的一致性和完整性的机制并发控制可以防止数据丢失、数据错误和数据不一致等问题常见的并发控制技术包括锁机制、时间戳机制和多版本并发控制等锁机制时间戳机制多版本并发控制对数据进行加锁，防为每个事务分配一个为每个数据维护多个止其他事务访问和修时间戳，按照时间戳版本，允许事务访问改的顺序执行事务不同的版本并发控制的问题在没有并发控制的情况下，多个事务同时访问和修改数据库可能会导致数据丢失、数据错误和数据不一致等问题常见的并发控制问题包括丢失更新、脏读、不可重复读和幻读等这些问题会严重影响数据库的正确性和可靠性丢失更新一个事务的更新被另一个事务覆盖脏读一个事务读取了另一个事务未提交的数据不可重复读一个事务多次读取同一数据，结果不一致幻读一个事务多次查询同一范围的数据，结果不一致并发控制的解决方案为了解决并发控制的问题，可以使用锁机制、时间戳机制和多版本并发控制等技术锁机制可以防止数据丢失和数据错误，时间戳机制可以保证事务的顺序执行，多版本并发控制可以提高并发性能选择合适的并发控制技术需要根据具体的应用场景和需求锁机制1对数据进行加锁，防止其他事务访问和修改时间戳机制2为每个事务分配一个时间戳，按照时间戳的顺序执行事务多版本并发控制3为每个数据维护多个版本，允许事务访问不同的版本并发控制的隔离级别标准定义了四个隔离级别读未提交（）、读已提交（）、可重复读（）和串SQL ReadUncommitted ReadCommitted RepeatableRead行化（）不同的隔离级别可以防止不同程度的并发控制问题选择合适的隔离级别需要根据具体的应用场景和需求Serializable串行化1最高的隔离级别，防止所有并发控制问题可重复读2防止脏读和不可重复读读已提交3防止脏读读未提交4最低的隔离级别，不能防止任何并发控制问题数据库系统的备份和恢复数据库系统的备份和恢复是保证数据安全的重要手段备份是指将数据库的数据复制到另一个存储介质上，以防止数据丢失恢复是指将备份的数据还原到数据库中，以恢复数据库的状态备份和恢复策略需要根据具体的应用场景和需求制定备份恢复将数据库的数据复制到另一个存储介质上将备份的数据还原到数据库中数据库系统的安全性数据库系统的安全性是指保护数据库中的数据免受未经授权的访问、修改和破坏的措施数据库安全包括身份验证、权限管理、数据加密、安全审计等提高数据库的安全性需要综合考虑各种安全措施身份验证权限管理数据加密验证用户的身份，防控制用户对数据库的对数据进行加密，防止未经授权的访问访问权限止数据泄露数据库系统的性能优化数据库系统的性能优化是指提高数据库系统的响应速度和吞吐量的措施数据库性能优化包括索引优化、查询优化、存储优化和服务器优化等提高数据库的性能需要综合考虑各种优化措施索引优化查询优化创建合适的索引，提高查询速度编写高效的语句，减少查询时间SQL存储优化服务器优化选择合适的存储介质和存储方式，提高数据访问速度调整服务器的配置参数，提高服务器的性能数据库系统的体系结构数据库系统的体系结构包括集中式数据库系统、分布式数据库系统、客户端服务器数据库系统等不同的体系结构适用于不同的应用场景/选择合适的体系结构需要根据具体的应用需求和数据规模集中式数据库系统1所有数据存储在一个数据库服务器上分布式数据库系统2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/3客户端通过网络访问数据库服务器数据库系统的应用领域数据库系统广泛应用于各个领域，包括企业管理、电子商务、金融、医疗、教育等在企业管理中，数据库系统用于存储和管理企业的数据在电子商务中，数据库系统用于存储和管理商品信息、用户信息和交易信息在金融领域，数据库系统用于存储和管理账户信息、交易记录和风险信息在医疗领域，数据库系统用于存储和管理患者信息、病历信息和药品信息在教育领域，数据库系统用于存储和管理学生信息、课程信息和成绩信息电子商务2存储和管理商品信息、用户信息和交易信息企业管理1存储和管理企业的数据金融存储和管理账户信息、交易记录和风险信息3数据库系统的发展趋势数据库系统的发展趋势包括数据库、数据库、云数据库、内存数据库、大数据数据库等数据库适用于非结构化数NoSQL NewSQL NoSQL据的存储和管理数据库试图结合关系数据库和数据库的优点云数据库提供可扩展和弹性的数据库服务内存数据库将NewSQLNoSQL数据存储在内存中，提高数据访问速度大数据数据库适用于海量数据的存储和管理数据库数据库云数据库NoSQL NewSQL适用于非结构化数据的存储和管理结合关系数据库和数据库的优点提供可扩展和弹性的数据库服务NoSQL数据库技术的前沿动态数据库技术的前沿动态包括人工智能数据库、区块链数据库、图数据库、时序数据库等人工智能数据库将人工智能技术应用于数据库管理和优化区块链数据库使用区块链技术保证数据的安全性和可靠性图数据库适用于关系复杂的数据的存储和管理时序数据库适用于时间序列数据的存储和管理人工智能数据库区块链数据库图数据库将人工智能技术应用于数据库管理和使用区块链技术保证数据的安全性和适用于关系复杂的数据的存储和管理优化可靠性本课程小结本课程系统地介绍了数据库系统的基本概念、原理、设计方法和应用技术通过本课程的学习，您应该能够全面了解数据库系统的核心知识，掌握数据库管理系统的使用和开发技能希望本课程能够为您今后从事相关领域的工作奠定坚实的基础感谢您的参与！回顾总结12回顾本课程的主要内容总结本课程的核心知识点展望3展望数据库技术的发展趋势。