《数据库设计》课件

库设计数据数据库设计是软件开发的重要环节，决定数据存储结构和访问方式合理的设计可以提高数据效率、可靠性和安全性课纲程大库础库设计数据基数据关系模型、SQL语言，数据库管理概念模型、逻辑模型、物理模型，系统数据表设计，数据类型选择库优库应数据化数据用范式理论，索引设计，性能优化，数据库备份与恢复，事务管理，并数据库安全发控制，数据库选型库础识数据基知库数据概念数据模型数据库是存储和管理数据的系统数据模型描述数据结构和关系库语库设计数据言数据SQL是数据库查询和操作的标准语言数据库设计涉及结构化和组织数据关系数据模型关数据模型系模型特点数据库设计中，数据模型是数据库系统的关系数据模型具有数据独立性、数据一致核心，用于描述数据结构和数据之间的关性、易于理解和操作等特点系它采用结构化的表格结构，便于进行数据关系数据模型是目前最常用的数据库模型管理和操作，也更易于维护和扩展之一，它基于数学集合论，以二维表格形式来表示数据实关体系模型实

11.体

22.属性实体是指现实世界中可以区分的任何事物例如，学生、课属性是实体的特征，用来描述实体的特性例如，学生的学程、教师号、姓名、性别、年龄等关关

33.系

44.系模式关系是指实体之间存在的联系，反映了实体之间的相互作用关系模式是关系的结构化描述，包含关系名、属性名和属性类型设计概念数据模型识别实体从现实世界中识别出要建模的实体，例如学生、课程、教师等实体是数据模型的基本元素识别属性确定每个实体的属性，即描述实体特征的特性，例如学生的姓名、学号、年龄等识别关系分析实体之间的关系，例如学生选课、教师授课等关系体现了实体之间的联系绘制E-R图使用E-R图来表示实体、属性和关系，直观地展示数据模型的设计结果逻辑设计数据模型需求分析1确定数据需求概念模型2将数据抽象为实体和关系关系模型3将实体和关系转换为表结构类数据型4为每个属性选择合适的数据类型逻辑数据模型设计是将概念数据模型转换为关系模型的过程它涉及将实体和关系转换为表，为属性选择数据类型，并定义主键和外键等关系约束设计物理数据模型储结构存1物理数据模型详细描述数据库在物理层面的实现方式，包括存储结构、索引方式、数据文件组织方式等类数据型2针对不同数据类型选择合适的存储方式，例如整数类型、浮点数类型、字符类型等访问方法3选择合适的访问方法，例如顺序访问、索引访问、散列访问等，提高数据访问效率设计数据表关设计过系模型程范式化将数据组织成表的形式，每个表代表一个实确定表名、列名、数据类型、主键、外键等减少数据冗余，提高数据一致性，优化数据体，每个实体有属性库性能类选择数据型类类选择

11.数据型

22.型数据类型决定了数据在数据库选择正确的类型可以提高数据中的存储方式存储效率和查询速度类类转换

33.型匹配

44.型根据数据属性选择合适的类型，有时需要将数据转换为不同类例如整数、浮点数、字符串等型，例如字符串转换为数值键设计主键义键主定主作用主键是一列或多列的组合，用于唯一标识数据表中的每一行记录主键在数据库设计中起着至关重要的作用，它能够有效地提高数据它可以是单个列，也可以是多个列的组合主键必须是唯一的，并库性能，例如维护数据完整性、加快数据查找速度、建立外键关且不能包含空值系等键关设计外系优查询进关联确保数据一致性化数据促数据外键关系维护数据完整性，防止数据冲突通过外键关系，可以快速关联不同数据表，外键关系构建数据之间的关联性，方便进行例如，订单表中的客户ID必须存在于客户提高查询效率，简化数据访问跨表数据分析，提取数据洞察表中约数据完整性束维护质业务逻辑确保数据一致性数据完整性提高数据量支持保证数据准确、可靠，防止错误防止数据丢失、重复、错误，确约束数据的类型、格式、范围等，反映现实世界的业务规则，确保数据输入或修改保数据的正确性和完整性提高数据质量和可信度数据库符合实际业务需求库论数据范式理第一范式1NF第二范式2NF每个属性都不可再分，每个值都不满足1NF，并且所有非主键属性都可再拆分完全依赖于主键第三范式3NF巴斯-科德范式BCNF满足2NF，并且所有非主键属性满足3NF，并且每个决定因素都都不依赖于其他非主键属性包含主键设计范式化范式化设计是一个将数据表分解为多个关系的过程，以消除数据冗余，提高数据完整性第一范式1每个属性都是原子性的，不可再分第二范式2满足第一范式且非主键属性完全依赖主键第三范式3满足第二范式且非主键属性不依赖其他非主键属性BCNF4所有非主键属性都完全依赖于主键第四范式5满足第三范式且不存在多值依赖范式化设计能够提高数据一致性、减少数据冗余、提高数据查询效率，但也可能增加数据表数量和查询复杂度设计反范式化优性能化1提升查询速度数据冗余2重复存储数据简设计化3减少关联关系数据一致性4降低更新难度反范式化设计是一种数据库设计策略，通过增加数据冗余来简化数据结构，提高查询效率这种方法适用于对性能要求较高、数据一致性要求较低的场景库设计数据索引访问创类1加速数据2建索引型索引提供了一种快速查找数据的方法，类似于书籍的目录不同的索引类型，如B树索引、哈希索引，适用于不同的场景设计则维护3索引原4索引成本选择合适的索引类型和字段，避免过度索引导致性能下降索引的创建和维护需要额外的存储空间和性能开销，需要权衡利弊查询优性能化优优设计结构优化工具SQL化索引数据表化使用专业的数据库优化工具，例优化SQL语句是提高查询性能合理的索引设计可以显著提高查设计合理的数据库表结构，减少如SQL Developer或Dbeaver，的关键，例如使用索引、避免全询速度，索引应创建在经常用于数据冗余和数据耦合，可以提升可以帮助分析SQL查询语句并表扫描、合理使用连接类型等查询的字段上查询效率识别性能瓶颈库设计数据安全性访问审计控制数据加密数据完整性跟踪限制用户访问特定数据设置对敏感数据进行加密，防止数确保数据准确性和一致性使记录所有数据库操作，包括用用户权限和角色，授权用户访据被窃取或篡改可以选择不用数据完整性约束，例如主键、户访问、数据修改和系统事件问不同数据库对象同的加密算法和密钥管理方案外键和数据类型约束帮助追踪数据变化和定位安全问题例如，限制用户访问特定表格、例如，验证数据输入、限制数列或视图通过设置用户权限，例如，使用AES加密存储密码，据修改、防止数据丢失数据例如，记录用户登录时间、操确保数据安全使用SSL/TLS协议加密数据传完整性约束可以确保数据质量作日志、数据修改时间审计输加密技术可以保障数据机跟踪可以帮助追溯安全事件密性库备复数据份与恢备定期份1确保数据安全备份策略2制定备份计划备类份型3全量、增量备份复恢机制4快速恢复数据定期备份是数据安全的关键制定科学的备份策略，选择合适的备份类型，例如全量备份和增量备份数据库恢复机制能够在数据丢失或损坏时快速恢复数据，确保业务连续性访问控制机制户认证权审计用身份限管理跟踪验证用户身份，确保合法用户访问数据库为不同用户赋予不同的访问权限，控制对数记录用户对数据库的操作，用于安全审计和据的操作追溯务事管理机制原子性一致性事务是数据库逻辑工作单元，要么事务执行前和执行后，数据库必须全部完成，要么全部失败数据库保持一致状态例如，转账操作，系统会保证事务的原子性，防止部必须保证账户余额的正确性分操作成功，部分失败导致数据不一致离隔性持久性多个事务并发执行时，相互隔离，事务成功提交后，其对数据库的改不会互相影响，避免出现脏读、幻变是永久性的，即使系统崩溃也不读等数据一致性问题会丢失数据发并控制机制发访问锁乐观锁观锁并数据一致性定机制和悲多个用户可能同时访问数据库，并发控制确保数据的一致性和完锁定机制控制对数据的访问，确乐观锁假设冲突概率低，悲观锁更改同一数据整性，防止数据冲突保同一时间只有一个事务修改数则认为冲突概率高据日志管理机制类日志文件型日志管理策略事务日志记录数据库操作，确保数据完整定期备份日志文件，防止数据丢失性根据日志类型和大小设置相应的存储策略错误日志记录系统运行过程中出现的错误信息，帮助诊断问题制定日志清理策略，避免日志文件占用过慢查询日志记录执行时间较长的SQL语句，多存储空间用于优化性能储选择存引擎储储

11.存引擎概述

22.常用存引擎存储引擎负责数据存储和检索，常见的有InnoDB和MyISAM，影响性能和可靠性各有优劣，需根据应用场景选择较扩

33.性能比

44.可展性InnoDB支持事务和外键，适用MyISAM速度更快，更适合高于数据完整性和一致性要求高并发读操作，但不支持事务和的应用外键库选议数据型建应场规用景数据模根据业务需求选择合适的数据库，数据量的大小和增长速度将影响数例如关系型数据库、NoSQL数据据库的选择，例如选择支持高并发库或其他类型和水平扩展的数据库性能要求成本控制根据对响应速度和吞吐量的要求，选择经济高效的数据库，并考虑数选择性能优良的数据库据库的维护和升级成本实最佳践案例分析通过案例分析，学习数据库设计最佳实践，例如规范化的设计、索引优化、安全策略、备份恢复方案等等实践案例来自真实项目，包括电商平台、社交网络、金融系统等不同领域案例分析帮助理解数据库设计原则，并结合实际场景，发现设计缺陷和优化空间，提高数据库设计能力课总结程核心概念本课程涵盖数据库设计的关键概念，包括数据模型、数据完整性、范式理论、索引设计、安全机制等实践技巧课程讲解了数据库设计与优化的实用技巧，例如数据库选型、表结构设计、性能调优、备份恢复等应用案例通过实际案例分析，深入理解数据库设计原理在真实项目中的应用场景和方法问环节答本节课将提供时间进行互动，请您积极提问，分享您的疑问或想法课程讲师将根据您的问题进行详细解答，帮助您更好地理解数据库设计知识您可以就课程内容中遇到的难点、数据库设计实践经验等方面进行提问，也可以提出您对数据库发展趋势或未来应用场景的看法积极参与问答环节，不仅可以加深您对知识的理解，还能帮助您解决实际问题，并扩展您的数据库设计技能实验实践操作数据库设计实践1•使用MySQL构建学生信息管理系统数据库•设计数据库表结构，选择数据类型•实现数据完整性约束，建立外键关系•创建索引，优化查询性能数据库安全实践2•配置用户权限，控制数据访问•实施数据备份与恢复策略•了解常见数据库攻击方式•学习数据库安全加固技巧数据库应用实践3•使用SQL语句进行数据查询、插入、更新和删除操作•运用数据库连接技术，实现应用程序与数据库交互•了解数据库事务管理机制，保证数据一致性。