《數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念》課件

數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念本課程將介紹數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念，幫助您理解數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原理和應(yīng)用。從數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)庫(kù)模型、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等方面進(jìn)行講解。作者：什么是數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)字化的信息倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的組織化集合。它類似于一個(gè)電子化的圖書館，可以安全地存儲(chǔ)各種類型的信息。數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如客戶信息、產(chǎn)品信息、訂單記錄等，便于高效地訪問(wèn)和使用。數(shù)據(jù)庫(kù)使用特定的軟件進(jìn)行管理，以確保數(shù)據(jù)的一致性、完整性和安全性。數(shù)據(jù)庫(kù)的定義結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)庫(kù)是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，以計(jì)算機(jī)化的形式存儲(chǔ)。高效檢索和管理提供高效的檢索和管理功能，方便用戶訪問(wèn)和修改數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享與一致性數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)的共享和一致性，避免數(shù)據(jù)冗余和沖突。支持多種應(yīng)用為各種應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐，滿足不同用戶的需求。數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)數(shù)據(jù)一致性確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，避免重復(fù)或矛盾信息。數(shù)據(jù)共享多用戶可以訪問(wèn)同一份數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)利用率。數(shù)據(jù)獨(dú)立性數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序之間相互獨(dú)立，修改數(shù)據(jù)不會(huì)影響應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)完整性保證數(shù)據(jù)完整性，確保數(shù)據(jù)符合預(yù)定義的規(guī)則，避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的核心，包含數(shù)據(jù)表、視圖、索引等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)DBMS是管理數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件，提供數(shù)據(jù)創(chuàng)建、維護(hù)、訪問(wèn)等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序應(yīng)用程序是與用戶交互的接口，通過(guò)DBMS訪問(wèn)和操作數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)用戶用戶通過(guò)應(yīng)用程序訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、更新、插入、刪除等操作。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)11.數(shù)據(jù)管理管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)，包括存儲(chǔ)、檢索、更新和刪除數(shù)據(jù)。22.數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制控制用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限，確保數(shù)據(jù)安全性和完整性。33.數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)的一致性，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤或不一致的數(shù)據(jù)。44.數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)，以便在數(shù)據(jù)丟失的情況下恢復(fù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)模型層次模型樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)之間存在一對(duì)多的關(guān)系。網(wǎng)狀模型更靈活，數(shù)據(jù)之間可以有多對(duì)多的關(guān)系，類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型用二維表格表示數(shù)據(jù)，每個(gè)表格代表一個(gè)實(shí)體，數(shù)據(jù)之間用關(guān)系來(lái)連接。面向?qū)ο竽Ｐ鸵詫?duì)象為中心，數(shù)據(jù)和操作封裝在一起，更接近現(xiàn)實(shí)世界。層次模型樹(shù)形結(jié)構(gòu)層次模型以樹(shù)形結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間存在一對(duì)多的關(guān)系。等級(jí)劃分?jǐn)?shù)據(jù)按照層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，上層節(jié)點(diǎn)可以包含多個(gè)下層節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)路徑從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，沿著樹(shù)狀結(jié)構(gòu)向下遍歷。網(wǎng)狀模型多對(duì)多關(guān)系網(wǎng)狀模型允許實(shí)體之間存在多對(duì)多的關(guān)系，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加靈活。數(shù)據(jù)冗余由于多對(duì)多關(guān)系，數(shù)據(jù)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)重復(fù)存儲(chǔ)，容易造成冗余。數(shù)據(jù)訪問(wèn)復(fù)雜由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)訪問(wèn)和維護(hù)比較困難，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理提出了更高的要求。關(guān)系模型關(guān)系模型簡(jiǎn)介關(guān)系模型是最常用的數(shù)據(jù)庫(kù)模型之一，它用二維表來(lái)表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。關(guān)系模型使用關(guān)系代數(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，并定義了一系列完整性約束來(lái)確保數(shù)據(jù)的一致性。關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單易懂?dāng)?shù)據(jù)獨(dú)立性高易于維護(hù)支持標(biāo)準(zhǔn)化查詢語(yǔ)言SQL面向?qū)ο竽Ｐ?1.對(duì)象對(duì)象是現(xiàn)實(shí)世界中任何可以被識(shí)別的事物，擁有屬性和行為，例如學(xué)生、汽車等。22.類類是對(duì)象的抽象描述，定義了對(duì)象擁有的屬性和行為，如學(xué)生類、汽車類等。33.繼承繼承是子類繼承父類屬性和行為，體現(xiàn)了對(duì)象之間的繼承關(guān)系，例如學(xué)生類可以繼承人類屬性。44.多態(tài)多態(tài)指的是同一個(gè)方法可以根據(jù)對(duì)象類型進(jìn)行不同實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)了代碼的靈活性和可擴(kuò)展性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)采用關(guān)系模型組織數(shù)據(jù)，以表的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過(guò)主鍵和外鍵建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。關(guān)系模型關(guān)系模型是一種基于集合論和關(guān)系代數(shù)的數(shù)學(xué)模型，為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供了一種結(jié)構(gòu)化的方法來(lái)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組織關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在稱為關(guān)系表的二維表中，每個(gè)表包含多行和多列，每列代表一個(gè)屬性，每行代表一個(gè)記錄。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念關(guān)系表關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的基本存儲(chǔ)單位，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。主鍵用于唯一標(biāo)識(shí)表中每一行數(shù)據(jù)的字段，確保數(shù)據(jù)的完整性。外鍵用來(lái)建立表之間關(guān)系的字段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、一致性和可靠性的規(guī)則和約束。關(guān)系表定義關(guān)系表是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由行和列組成。行表示數(shù)據(jù)記錄，列表示數(shù)據(jù)屬性。每個(gè)關(guān)系表都有一個(gè)唯一的名稱，并具有一個(gè)或多個(gè)屬性，每個(gè)屬性都有一個(gè)唯一的名字，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)類型。特點(diǎn)表中的每一行都代表一個(gè)實(shí)體，并且具有唯一的標(biāo)識(shí)符，稱為主鍵。每個(gè)關(guān)系表都包含一組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)之間存在特定的關(guān)系。關(guān)系模型的完整性約束實(shí)體完整性關(guān)系模型中不允許存在空主碼，每個(gè)元組都必須有唯一的標(biāo)識(shí)符，保證數(shù)據(jù)的完整性和唯一性。參照完整性如果一個(gè)關(guān)系中的某個(gè)屬性（外鍵）引用了另一個(gè)關(guān)系的主碼，則該屬性的值必須存在于被引用關(guān)系中，保證數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和一致性。域完整性每個(gè)屬性的值必須屬于其定義的域，保證數(shù)據(jù)類型的合法性和范圍限制。數(shù)據(jù)獨(dú)立性1邏輯獨(dú)立性應(yīng)用程序獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)，改變邏輯結(jié)構(gòu)不會(huì)影響應(yīng)用程序。2物理獨(dú)立性應(yīng)用程序獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，改變物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)不會(huì)影響應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1概念層數(shù)據(jù)庫(kù)最抽象的層次，用戶只關(guān)注數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。2外模式層與特定用戶有關(guān)，用戶視角的數(shù)據(jù)視圖。3內(nèi)模式層描述數(shù)據(jù)庫(kù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，與具體物理存儲(chǔ)有關(guān)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)分層結(jié)構(gòu)，用于管理數(shù)據(jù)的邏輯組織和物理存儲(chǔ)。它將數(shù)據(jù)庫(kù)的不同方面抽象成不同的層次，方便用戶和系統(tǒng)管理人員進(jìn)行操作。兩級(jí)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)保存所有數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行環(huán)境。三級(jí)體系結(jié)構(gòu)外部層用戶視角，提供用戶視圖，屏蔽底層實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。概念層概念模式，描述數(shù)據(jù)庫(kù)全局邏輯結(jié)構(gòu)。內(nèi)部層物理模式，描述數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的物理結(jié)構(gòu)。SQL語(yǔ)言1結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言SQL是一種標(biāo)準(zhǔn)化的語(yǔ)言，用于管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言SQL提供了一組命令，用于創(chuàng)建、修改、刪除數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言SQL支持?jǐn)?shù)據(jù)檢索，允許用戶查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的特定信息。4數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言SQL允許用戶定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，例如創(chuàng)建表、定義列類型和設(shè)置約束。SQL的分類數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)DDL用于定義數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，包括創(chuàng)建、修改和刪除表、索引、視圖等數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)DML用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改、查操作，例如插入、刪除、更新和查詢數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言(DCL)DCL用于控制數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限，例如授權(quán)、撤銷權(quán)限等。數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言(DQL)DQL用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索數(shù)據(jù)，例如SELECT語(yǔ)句用于查詢數(shù)據(jù)，并可以進(jìn)行各種條件過(guò)濾和排序。SQL語(yǔ)句的構(gòu)成關(guān)鍵字SQL語(yǔ)句中的關(guān)鍵字是預(yù)定義的單詞，用于指示數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)執(zhí)行特定操作。關(guān)鍵字通常用大寫字母表示，例如SELECT、FROM、WHERE等。標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符用于識(shí)別數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，例如表、列、視圖等。標(biāo)識(shí)符可以是字母、數(shù)字、下劃線或美元符號(hào)的組合，并以字母或下劃線開(kāi)頭。字面量字面量表示數(shù)據(jù)值，例如數(shù)字、字符串、日期等。字面量可以是直接值，例如123、"HelloWorld"，也可以是表達(dá)式，例如2+3。運(yùn)算符運(yùn)算符用于執(zhí)行操作，例如算術(shù)運(yùn)算、比較運(yùn)算、邏輯運(yùn)算等。例如：+、-、*、/、=、>、<、AND、OR等。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)用于定義數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，包括創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，如表、視圖、索引等。DDL語(yǔ)句不會(huì)直接操作數(shù)據(jù)，而是用于描述數(shù)據(jù)的組織方式和結(jié)構(gòu)。通過(guò)DDL，可以定義數(shù)據(jù)的類型、約束、關(guān)系等，從而構(gòu)建一個(gè)完整、一致的數(shù)據(jù)庫(kù)模型。數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)插入數(shù)據(jù)DML用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，包括插入、刪除、修改和查詢等操作。刪除數(shù)據(jù)DML語(yǔ)句允許用戶將數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫(kù)表中。修改數(shù)據(jù)DML語(yǔ)句用于刪除數(shù)據(jù)庫(kù)表中的數(shù)據(jù)。查詢數(shù)據(jù)DML語(yǔ)句用于修改數(shù)據(jù)庫(kù)表中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言(DCL)授權(quán)DCL用于控制用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限。撤銷授權(quán)撤銷已授予的權(quán)限，控制數(shù)據(jù)庫(kù)資源的安全。數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言(DQL)SELECT語(yǔ)句從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索數(shù)據(jù)。WHERE子句過(guò)濾檢索條件，提取符合條件的數(shù)據(jù)。ORDERBY子句按指定列排序檢索結(jié)果。GROUPBY子句對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)。事務(wù)管理11.事務(wù)的概念事務(wù)是指一組邏輯上相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作，作為一個(gè)整體被執(zhí)行。22.事務(wù)的特性原子性、一致性、隔離性、持久性。33.事務(wù)的管理事務(wù)管理涉及事務(wù)的開(kāi)始、提交、回滾等操作。44.并發(fā)控制并發(fā)控制確保多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，數(shù)據(jù)的一致性和完整性。事務(wù)的特性1原子性事務(wù)是一個(gè)不可分割的工作單元，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。2一致性事務(wù)必須保證數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)一致?tīng)顟B(tài)。3隔離性多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，每個(gè)事務(wù)都應(yīng)該獨(dú)立于其他事務(wù)。4持久性事務(wù)一旦提交，其對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的修改就應(yīng)該永久保存。數(shù)據(jù)庫(kù)安全性訪問(wèn)控制限制用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。數(shù)據(jù)加密對(duì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)安全。備份與恢復(fù)定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，以便在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)恢復(fù)。審計(jì)跟蹤記錄用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有操作，方便追溯和分析。數(shù)據(jù)