数据库原理李芳芳ch课件

数据库原理李芳芳老师课程介绍课程介绍本课程主要内容课程目标涵盖数据库的基本概念、原理和应用通过本课程的学习，学生培养学生对数据库系统的基本理解，掌握数据库设计与开发的基将能够掌握数据库系统的基本原理、数据建模、数据库设计、数本技能，能够独立完成简单的数据库应用开发据库操作语言SQL等知识，并能运用所学知识进行实际应用数据库概述数据库是存储和管理数据的集合，是计算机应用系统的核心组成部分数据库管理系统DBMS负责管理数据库，提供数据操作接口，保障数据安全和完整性现代数据库系统具有多种类型，如关系型数据库、面向对象数据库、NoSQL数据库等数据库系统的发展历史早期文件系统1数据存储在独立的文件中，缺乏数据共享和完整性层次数据库模型2数据以树状结构组织，支持数据共享和完整性，但灵活性有限网状数据库模型3数据以网状结构组织，允许复杂的数据关系，但数据操作复杂关系数据库模型4数据以表格形式组织，支持数据完整性和一致性，易于理解和操作面向对象数据库模型5数据以对象形式组织，支持复杂的数据类型和继承，适合处理非结构化数据分布式数据库模型6数据分布在多个节点上，支持数据分布和并行处理云数据库模型7数据存储在云平台上，提供可扩展性和高可用性，适合大规模数据处理数据模型数据模型的定义数据模型是对数据结构和数据之间关系的抽象描述，它为数据库设计提供蓝图数据结构数据模型描述数据的组织方式，例如表、字段、数据类型等数据关系数据模型描述数据之间的联系，例如一对

一、一对多、多对多等关系关系数据模型数据结构数据操作关系模型将数据存储在表中，每个表代表关系模型使用关系代数运算来对数据进行一个实体或实体集合每个表包含行（元操作，如选择、投影、连接等，提供一致组）和列（属性），属性具有数据类型的操作方式数据完整性数据独立性关系模型强调数据完整性，通过主键、外关系模型支持数据独立性，将数据逻辑结键等约束来确保数据的准确性和一致性，构与物理存储方式分离，方便维护和修改提高数据质量关系数据库的三级结构外模式用户看到的数据视图，针对特定应用的需要，是数据的逻辑表示模式数据库的整体逻辑结构，描述数据库中所有数据元素的类型、名称和相互关系内模式数据库的物理结构，描述数据存储在磁盘上的物理组织方式数据库系统的体系结构

11.外层

22.中间层用户界面和应用程序接口，提数据库管理系统（DBMS）的供用户与数据库交互的方式核心，负责管理数据、执行查询、维护数据完整性

33.内层数据存储层，负责将数据存储在物理介质上，如硬盘或内存数据库管理系统定义功能数据库管理系统DBMS是专门用于管DBMS主要负责管理数据库中的数据，理数据库的软件系统它提供数据存储包括数据的存储、检索、更新、删除、、检索、更新、维护等功能备份和恢复等它还提供数据完整性、安全性、并发控制和恢复等功能数据库系统的功能数据存储和管理数据访问和检索数据控制和维护数据共享和集成数据库系统提供数据存储、组用户可以通过数据库管理系统数据库系统允许管理员执行各数据库系统可以支持多个应用织和管理功能它确保数据的访问和检索存储在数据库中的种任务，包括数据备份、恢复程序共享同一数据源，实现数完整性、一致性和安全性数据，方便地获取所需信息、安全控制以及性能优化据的一致性和协同工作数据库设计的基本原则数据独立性数据一致性数据安全性数据完整性数据独立性是指数据库中的数据一致性是指数据库中数数据安全性是指保护数据库数据完整性是指数据的完整数据和应用程序之间的独立据的正确性和完整性，确保中数据免受非法访问、修改性和准确性，确保数据满足性，包括物理独立性和逻辑数据的一致性和准确性，避和破坏，包括用户身份验证预定义的规则和约束，避免独立性免出现错误和矛盾、数据加密和访问控制出现数据丢失或错误数据库设计的一般过程需求分析1明确用户需求，定义数据库目标概念结构设计2建立信息模型，描述数据之间的关系逻辑结构设计3选择数据模型，将概念模型转换为逻辑模型物理结构设计4将逻辑模型转换为物理存储结构数据库设计是一个系统工程，需要遵循一定的步骤和原则，以确保数据库的正确性、完整性和一致性数据库设计方法

11.实体关系模型法

22.关系代数法E-R模型是一种用图形符号描述数据结它是一种基于集合论和关系代数的数据构和数据间联系的方法，它为数据库设库设计方法，通过对关系进行操作来实计提供了良好的方法.现数据的查询和维护.

33.关系规范化方法

44.面向对象设计方法通过将关系分解成更小的关系，消除数该方法将数据和操作封装在一起，更符据冗余，提高数据一致性，保证数据完合人们的思维习惯，可用于设计复杂的整性.数据模型.概念结构设计概念模型用E-R图描述信息世界中的实体和实体间的关系，独立于具体的DBMS和编程语言独立性强概念模型独立于具体的DBMS和编程语言，便于不同用户理解和沟通设计过程首先进行需求分析，然后建立E-R图，最后进行概念模型的规范化逻辑结构设计关系模式设计数据类型选择逻辑结构设计阶段将概念模型转根据业务需求选择合适的属性数换为关系模型该阶段主要工作据类型，如整数、字符串、日期是确定关系模式，包括关系名、等，确保数据存储的准确性和效属性名、属性类型、主键等率完整性约束定义数据完整性约束，如主键约束、外键约束、唯一性约束等，以确保数据的一致性和完整性物理结构设计存储结构访问路径安全控制物理结构设计确定数据在存定义数据访问路径，即如何物理结构设计还需考虑安全储介质上的组织方式例如查找和访问存储在数据库中控制，例如数据加密、访问，选择索引、文件组织方式的数据访问路径包括索引控制等安全控制确保数据、存储空间分配等不同存、指针等，影响数据检索效安全，防止未经授权的访问储结构对数据访问速度和存率合理设计访问路径可以和修改储空间利用率有不同影响提高数据检索速度数据库操作语言SQL数据定义语言DDL创建、修改和删除数据库对象，例如表、视图、索引等数据操纵语言DML对数据库中的数据进行插入、删除、更新和查询操作数据控制语言DCL管理数据库访问权限和安全控制，例如授权、撤销等语句的分类SQL1数据定义语言DDL2数据操纵语言DMLDDL用于定义数据库的结构，包括创建、修改和删除表、DML用于对数据库中的数据进行增、删、改、查操作，例视图、索引、存储过程等如插入、更新、删除和查询数据3数据控制语言DCL4事务控制语言TCLDCL用于控制数据库的访问权限，例如授予或撤销用户的TCL用于管理数据库事务，例如提交、回滚、保存点等操权限作数据定义语言DDL数据结构定义数据类型定义创建、修改和删除数据库中的表定义数据库中存储数据的类型，、视图、索引和其他数据库对象例如整型、字符串、日期、时间等约束定义授权管理定义数据完整性约束，确保数据控制用户对数据库对象的访问权的一致性和完整性限，维护数据安全数据操纵语言DML数据查询数据更新数据操作DML允许用户查询和检索数据库中的数据DML用于修改现有的数据，例如DML提供了一套操作数据库数据的命令，，例如SELECT语句INSERT、UPDATE和DELETE语句例如添加、删除、修改和查询数据控制语言DCL数据访问控制DCL用于控制用户对数据库的访问权限，包括增删改查等操作权限管理DCL允许管理员授予或撤销用户对数据库对象的访问权限角色管理DCL支持创建角色并分配权限，简化权限管理，提高效率事务管理事务管理是数据库系统中至关重要的概念，它确保了数据操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，即ACID特性原子性1事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败一致性2事务执行后，数据库必须处于一致状态隔离性3多个事务并发执行时，彼此之间相互隔离持久性4事务一旦成功提交，其修改将永久保存事务的特性ACID原子性Atomicity一致性Consistency隔离性Isolation持久性Durability事务是一个不可分割的工作单事务必须确保数据库从一个一多个事务并发执行时，一个事事务一旦提交，其结果将永久元事务中的所有操作要么全致状态到另一个一致状态务的执行不会影响其他事务的保存在数据库中部成功，要么全部失败执行并发控制数据一致性锁机制12多个用户同时访问数据库，防止数据不一致对数据进行加锁，防止其他用户修改数据时间戳乐观锁34记录数据更新时间，确保数据一致性不加锁，在提交更新之前检查数据是否被修改数据库安全性数据完整性数据机密性数据可用性数据完整性是指数据的准确数据机密性是指保护数据不数据可用性是指数据能够被性、一致性和完整性数据被未经授权的访问、使用或授权用户及时、有效地访问完整性约束包括实体完整性泄露数据库系统采用加密数据库系统通过备份、恢约束、参照完整性约束和用、访问控制等技术确保数据复、容错等技术保证数据可户自定义完整性约束机密性用性数据库系统的恢复机制日志文件日志文件记录数据库操作信息，用于恢复数据库备份文件备份文件是数据库的副本，用于恢复数据恢复过程恢复过程使用日志文件和备份文件，将数据库恢复到一致状态数据库备份与恢复备份1定期备份数据库数据可以确保数据安全•完整备份•增量备份•差异备份恢复2从备份中恢复数据可以还原数据库到之前的状态•恢复数据文件•恢复日志文件•恢复到特定时间点策略3制定合理备份和恢复策略以确保数据安全•备份频率•备份介质•恢复测试数据库系统的应用企业管理电子商务企业管理系统（ERP）广泛应用电子商务平台依赖数据库管理大于企业资源管理，例如财务、采量用户数据，商品信息和交易记购、销售等录，以实现高效运营金融行业医疗保健银行、证券等金融机构使用数据医疗机构利用数据库管理患者病库管理客户信息，交易记录，以历，诊断信息，药物信息，以及及风险控制模型医疗影像数据分布式数据库系统数据分布高可用性可扩展性数据一致性分布式数据库将数据分布在多个节点共同工作，如果一可以轻松添加新的节点来扩确保所有节点的数据一致性多个节点上每个节点管理个节点出现故障，其他节点展系统容量，以满足不断增，即使在发生故障的情况下一部分数据可以继续提供服务长的数据存储和处理需求也能保证数据完整性数据挖掘与数据仓库数据仓库数据挖掘数据仓库是一个大型的、集成的数据挖掘是指从大型数据集中发、非易失性的、面向主题的数据现有价值的模式和规律的过程，集合，用于支持决策分析为决策提供支持应用场景数据仓库和数据挖掘在市场营销、客户关系管理、风险管理等领域有广泛应用，可帮助企业提高效率、降低成本、提升竞争力。