第1章 数据库入门
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数据库系统概论教案第一章:数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、发展历程和分类解释数据、信息、知识与数据之间的关系1.2 数据模型介绍实体-联系模型、关系模型、层次模型和网状模型等解释数据模型的概念和作用1.3 数据库系统的结构介绍数据库系统的三级模式结构:外模式、模式和内模式解释数据库管理系统(DBMS)的概念和功能第二章:关系数据库理论2.1 关系模型介绍关系模型的基本概念:关系、属性、元组和域解释关系代数和元组关系演算的概念2.2 关系的完整性约束介绍实体完整性、参照完整性和用户定义完整性解释完整性约束的作用和意义2.3 数据库设计介绍需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计等阶段解释数据库设计的方法和步骤第三章:SQL语言3.1 SQL概述介绍SQL语言的概念、特点和应用范围解释SQL语言的基本语法和操作3.2 数据定义语言介绍创建表、修改表和删除表的SQL语句解释数据类型、主键、外键和索引的概念3.3 数据操纵语言介绍插入、删除、更新和查询数据的SQL语句解释聚合函数、分组和排序等概念第四章:数据库查询优化4.1 查询优化概述介绍查询优化的目的和重要性解释查询优化的方法和策略4.2 查询优化技术介绍基于规则的优化和基于成本的优化等方法解释查询优化中的代价估算和执行计划等概念4.3 索引和查询优化介绍索引的概念、分类和作用解释索引的创建、维护和优化策略第五章:事务管理5.1 事务概念介绍事务的定义、属性(ACID)和类型解释事务的作用和意义5.2 事务管理机制介绍并发控制和一致性维护的机制解释锁定、死锁和事务隔离级别等概念5.3 事务编程介绍使用编程语言实现事务的方法解释事务的提交、回滚和恢复等操作第六章:数据库安全与保护6.1 数据库安全概述介绍数据库安全的重要性解释数据库安全策略和威胁类型6.2 访问控制介绍自主访问控制(DAC)和强制访问控制(MAC)解释角色Based 访问控制(RBAC)和属性基访问控制(ABAC)6.3 加密技术介绍对称加密和非对称加密的概念解释哈希函数和数字签名在数据库安全中的应用第七章:数据库备份与恢复7.1 备份策略介绍完全备份、差异备份和增量备份等备份策略解释备份的频率和时间点选择7.2 恢复机制介绍恢复基点和恢复策略解释使用备份文件进行数据恢复的步骤和注意事项7.3 灾难恢复介绍灾难恢复计划和数据中心的地理位置选择解释镜像站点和负载均衡在灾难恢复中的应用第八章:数据库性能调优8.1 性能调优概述介绍性能调优的目标和重要性解释性能调优的方法和策略8.2 查询优化介绍查询优化的方法和工具解释如何使用查询分析器分析查询执行计划8.3 系统参数调优介绍数据库系统参数的概念和作用解释如何调整系统参数以提高数据库性能第九章:分布式数据库系统9.1 分布式数据库概念介绍分布式数据库的定义和特点解释分布式数据库系统的架构和组件9.2 数据分布策略介绍垂直分区和水平分区的概念解释数据本地化和数据复制在分布式数据库中的应用9.3 分布式查询处理介绍分布式查询处理的挑战和解决方案解释分布式查询优化和数据一致性维护的策略第十章:数据库新技术与发展趋势10.1 云计算与数据库介绍云计算的概念和数据库在云计算中的应用解释云数据库服务的特点和优势10.2 大数据与数据库介绍大数据的概念和数据库在大数据处理中的应用解释NoSQL数据库和NewSQL数据库的特点和优势10.3 与数据库介绍的概念和数据库在中的应用解释数据库智能化和自动化查询推荐的概念重点和难点解析重点环节一:关系模型的基本概念和关系代数、元组关系演算补充和说明:关系模型是数据库理论的核心,掌握关系模型的基本概念是理解数据库操作的基础。
第1章数据库概述数据库技术是数据管理的技术,是计算机应用从科学计算进入数据处理的一个划时代的转折。
近年来数据库技术发展迅速,各种应用领域对数据管理的需求越来越多,各种信息系统都离不开数据库的支持。
因此,数据库已成为信息社会的重要基础设施。
数据库技术是一门综合性的软件技术,是使用计算机进行各种信息管理的必备知识。
数据库技术所研究的问题就是如何科学地组织和存储数据,如何高效地获取和处理数据,是当代计算机科学的重要组成部分。
本章主要介绍数据库技术的基本概述,包括数据库的发展历史、概念描述以及体系结构介绍,是数据库知识中最基本的部分。
1.1 数据库系统基本概述数据库系统应用示例1.航空售票系统(最早使用数据库技术)●包括信息:座位预定信息:座位分配、座位确认、餐饮选择航班信息:航班号、飞机型号、机组号、起飞地、目的地、起飞时间、到达时间、飞行状态等机票信息:票价、折扣、有无等●主要功能:查询在某一段时间内从某个指定城市到另个指定城市的航班、是否有可以选择的座位、是否有其他飞机型号、飞机票价、是否折扣等信息更新乘客登记航班、分配座位、选择餐饮等●任何时候都有许多航空售票代理商访问这些数据、避免卖同一座位。
●通过这些数据,可以统计出经常坐某一航班的乘客信息,并为这些乘客提供优惠●系统特点:数据庞大,人工不能提供及时、准确服务2.超市管理系统●包括信息:商品信息:品名、规格、产地、类别、单位、单价等供应商信息:供应商名、地址、联系人、住址、电话等销售信息:商品、数量、单价、金额、销售日期、收款人、折扣等收款人信息:姓名、小组、性别、年龄、电话、地址、身份证等●主要功能:查询:某类商品信息、供应商信息、某类商品销售情况、畅销商品、商品销售金额等更新:登记商品信息、供应商信息等●对存储有上万种商品的超市,每天有数百万销售记录,信息统计量大、人工操作不准确3.图书管理系统●包括信息:图书信息:书号、书名、作者姓名、出版日期、类型、页数、价格、出版商名称等作者信息:姓名、身份证号、性别、出生日期、学历、住址、电话等出版社信息:名称、地址、社长、成立日期等读者信息:姓名、借书号、书名、借书日期、借书数量等1.1.1 数据库技术的发展历史从数据管理的角度看,数据库技术到目前共经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。
数据库软件基础入门第一章:数据库基础概念与原理数据库是指按照一定的数据模型组织、存储和管理数据的仓库。
它是计算机存储和管理数据的基础工具。
数据库软件则是用于管理数据库的计算机程序。
在学习数据库软件之前,我们需要先了解一些关键的基础概念和原理。
首先是数据模型,它是对数据和数据之间关系的抽象表示。
常见的数据模型有关系模型、层次模型和网状模型等。
其中,关系模型是最为广泛应用的数据模型,它使用表格来表示数据和数据之间的关联。
通过学习数据库基础概念,我们可以了解到数据库的主要特性,包括数据的独立性、数据的共享性、数据的冗余性控制等。
此外,还需了解一些数据库的基本操作,如数据的插入、查询、更新和删除等。
第二章:常见数据库软件介绍与比较目前市场上存在许多不同的数据库软件,它们都有各自的特点和适用场景。
在这一章中,我们将介绍几种常见的数据库软件,并进行比较。
1. MySQL:MySQL是一款开源的关系型数据库软件,被广泛应用于各种Web应用和中小型系统。
它具有稳定、高性能和可靠性的特点。
2. Oracle:Oracle是商业化的关系型数据库软件,被广泛应用于大型企业级系统。
它具备强大的扩展性和高可用性。
3. SQL Server:SQL Server是由微软公司开发的关系型数据库软件,适用于Windows平台。
它在企业级数据库领域有着广泛的应用。
4. PostgreSQL:PostgreSQL是一款开源的关系型数据库软件,具有高度的可扩展性和稳定性。
通过对这些数据库软件的介绍和比较,我们可以根据实际需求选择合适的数据库软件。
第三章:数据库建模与设计数据库建模是指通过合适的方式将现实世界的数据转化成计算机可以处理的形式,并建立相应的数据库结构。
在这一章节中,我们将学习数据库建模的一些基本原则和方法。
首先是实体关系模型,它将现实世界中的实体、属性和关系映射到数据库中的表、列和外键上。
通过对实体关系模型的设计,可以明确数据之间的关系,进而建立数据库的结构。
第⼀章数据库基础知识第⼀章数据库基础知识占10分1.计算机数据管理的发展⼈⼯管理⽂件系统数据库系统分布式数据库系统⾯向对象数据库系统2.数据库系统的组成硬件、数据库集合、数据库管理系统、数据库管理员、⽤户3.数据模型层次、⽹状、关系4.实体:现实世界客观存在的万事万物。
(例如:汽车、⼀堂课)5.实体间的联系⼀对⼀联系⼀对多联系多对多联系6.关系数据模型关系术语:关系、元组、属性、域、关键字、外部关键字其值能够惟⼀标识⼀个元组的属性或属性的组合。
外部关键字:如果表中的⼀个字段不是本表的主关键字,⽽是另外⼀个表的主关键字或候选关键字,这个字段就称为外部关键字。
7.设计数据库的步骤1、需求分析2、确定表3、确定字段4、确定联系5、设计求精第⼆章创建数据库和表表设计器是由:字段名、数据类型、说明、字段属性组成。
数据类型1.字段属性1)有效性规则(条件)⽤于对字段所接受的值加以限制。
有些有效性规则可能是⾃动的,如检查数值字段的⽂本或⽇期值是否合法。
2)有效性⽂本设置提⽰信息3)默认值是新记录在数据表⾃动显⽰的值。
默认值只是开始值,在输⼊时可改变,其作⽤是为了减少输⼊时的重复操作。
默认值可以是常量、表达式、函数。
4)输⼊掩码为数据的输⼊提供了⼀个模板,可以确保数据输⼊时具有正确的格式。
⽐如:在密码框中输⼊的密码不能显⽰出来,只能以“*”形式显⽰。
电话输⼊格式: 0000“-0000000”2.通配符字符“*”:通配任意个数的字符。
“?”:单个字符[]:通配⽅括号内任何单个字符。
! 通配任何不在括号内的字符H[!abc]kll关系运算选择:从关系中找出满⾜给定条件的元组的操作称为选择。
⾏减少,在⼀个表中进⾏操作。
投影:从关系模式中指定若⼲属性组成新的关系称为投影。
列减少,在⼀个表中进⾏操作。
联接:将两表若⼲属性合并成⼀个新的关系表。
在多个表中进⾏操作⾃然联接:是去掉重复属性的等值联接。
2.3维护表(1)修改表的结构(设计视图)1)插⼊新字段2)移动字段3)重新设置关键字4)删除字段5)修改字段属性调整表的外观⾏⾼、列宽、隐藏列、冻结列、字体、数据表格式2.4操作表筛选、排序第三章查询3.1 认识查询⼀、查询的功能⼆、查询的种类1.选择查询从⼀个或多个表中检索数据,并以数据表形式显⽰结果。
第一篇基础篇第一章绪论1.1数据库系统概述1.1.1 四个基本概念1.1.2 数据管理技术的产生和发展1.1.3 数据库系统的特点1.2数据模型1.2.1 两大类数据模型1.2.2 数据模型的组成要素1.2.3 概念模型1.2.4 最常用的数据模型1.2.5 层次模型1.2.6 网状模型1.2.7 关系模型1.3数据库系统结构1.3.1 数据库系统模式的概念1.3.2 数据库系统的三级模式结构1.3.3 数据库的二级映像功能与数据独立性1.4数据库系统的组成1.5小结第二章关系数据库2.1关系数据结构及形式化定义2.1.1 关系2.1.2 关系模式2.1.3 关系数据库2.2关系操作2.2.1基本关系操作2.2.2 关系数据库语言的分类2.3关系的完整性2.3.1 关系的三类完整性约束2.3.2 实体完整性2.3.3 参照完整性2.3.4 用户定义的完整性2.4关系代数2.4.1传统的集合运算2.4.2专门的关系运算2.5关系演算2.6小结第三章关系数据库标准语言SQL3.1SQL概述3.1.1 SQL 的产生与发展3.1.2 SQL的特点3.1.3 SQL的基本概念3.2学生-课程数据库3.3数据定义3.3.1 模式的定义与删除3.3.2 基本表的定义、删除与修改3.3.3 索引的建立与删除3.4数据查询3.4.1 单表查询3.4.2 连接查询3.4.3 嵌套查询3.4.4 集合查询3.4.5 Select语句的一般形式3.5数据更新3.5.1 插入数据3.5.2 修改数据3.5.3 删除数据3.6视图3.6.1 定义视图3.6.2 查询视图3.6.3 更新视图3.6.4 视图的作用3.7小结第四章数据库安全性4.1计算机安全性概述4.1.1 计算机系统的三类安全性问题4.1.2 安全标准简介4.2数据库安全性控制4.2.1 用户标识与鉴别4.2.2 存取控制4.2.3 自主存取控制方法4.2.4 授权与回收4.2.5 数据库角色4.2.6 强制存取控制方法4.3视图机制4.4审计(Audit)4.5数据加密4.6统计数据库安全性4.7小结第五章数据库完整性5.1实体完整性5.1.1 实体完整性定义5.1.2 实体完整性检查和违约处理5.2参照完整性5.2.1 参照完整性定义5.2.2 参照完整性检查和违约处理5.3用户定义的完整性5.3.1 属性上的约束条件的定义5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理5.3.3 元组上的约束条件的定义5.3.4元组上的约束条件检查和违约处理5.4完整性约束命名子句*5.5域中的完整性限制5.6触发器5.6.1 定义触发器5.6.2 激活触发器5.6.3 删除触发器5.7小结第二篇设计与应用开发篇第六章关系数据理论6.1问题的提出6.2规范化6.2.1 函数依赖6.2.2 码6.2.3 范式6.2.4 2NF6.2.5 3NF6.2.6 BCNF6.2.7 多值依赖6.2.8 4NF6.2.9 规范化小结6.3数据依赖的公理系统*6.4模式的分解6.5小结第七章数据库设计7.1数据库设计概述7.1.1 数据库设计的特点7.1.2 数据库设计方法7.1.3 数据库设计的基本步骤7.1.4 数据库设计过程中的各级模式7.2需求分析7.2.1 需求分析的任务7.2.2 需求分析的方法7.2.3 数据字典7.3概念结构设计7.3.1 概念结构7.3.2 概念结构设计的方法与步骤7.3.3 数据抽象与局部视图设计7.3.4 视图的集成7.4逻辑结构设计7.4.1 E-R图向关系模型的转换7.4.2 数据模型的优化7.4.3 设计用户子模式7.5数据库的物理设计7.5.1 数据库物理设计的内容和方法7.5.2 关系模式存取方法选择7.5.3 确定数据库的存储结构7.5.4 评价物理结构7.6数据库的实施和维护7.6.1 数据的载入和应用程序的调试7.6.2 数据库的试运行7.6.3 数据库的运行和维护7.7小结第八章数据库编程8.1 嵌入式SQL8.1.1 嵌入式SQL的处理过程8.1.2 嵌入式SQL语句与主语言之间的通信8.1.3 不使用游标的SQL语句8.1.4 使用游标的SQL语句8.1.5 动态SQL8.1.6 小结8.2 存储过程8.2.1 PL/SQL的块结构8.2.2 变量常量的定义8.2.3 控制结构8.2.4 存储过程8.2.5 小结8.3 ODBC编程8.3.1 数据库互连概述8.3.2 ODBC工作原理概述8.3.3 ODBC API 基础8.3.4 ODBC的工作流程8.3.5 小结第三篇系统篇第九章关系查询处理和查询优化9.1 关系数据库系统的查询处理9.1.1 查询处理步骤9.1.2 实现查询操作的算法示例9.2 关系数据库系统的查询优化9.2.1 查询优化概述9.2.2 一个实例9.3 代数优化9.3.1 关系代数表达式等价变换规则9.3.2 查询树的启发式优化9.4 物理优化9.4.1 基于启发式规则的存取路径选择优化9.4.2 基于代价的优化9.5 小结第十章数据库恢复技术10.1 事务的基本概念10.2 数据库恢复概述10.3 故障的种类10.4 恢复的实现技术10.4.1 数据转储10.4.2 登记日志文件10.5 恢复策略10.5.1 事务故障的恢复10.5.2 系统故障的恢复10.5.3 介质故障的恢复10.6 具有检查点的恢复技术10.7 数据库镜像10.8 小结第十一章并发控制11.1 并发控制概述11.2 封锁11.3 活锁和死锁11.3.1 活锁11.3.2 死锁11.4 并发调度的可串行性11.4.1 可串行化调度11.4.2 冲突可串行化调度11.5 两段锁协议11.6 封锁的粒度11.6.1 多粒度封锁11.6.2 意向锁11.7 小结*第十二章数据库管理系统第四篇新技术篇第十三章数据库技术新发展*第十四章分布式数据库系统第十五章对象关系数据库系统第十六章XML数据库第十七章数据仓库与联机分析处理技术。
数据库基础篇第一章绪论1.概述2.数据模型信息世界的一些基本概念●实体客观存在并可相互区别的事物称为实体。
注意:不仅可以是具体的人、事、物,还可以是抽象的概念和联系。
●属性实体由若干属性刻画例:(李明, 男, 197205, 江苏省南京市, 计算机系, 1990)●码唯一标识实体的属性集称为码。
注意可以不唯一。
反映语义范畴。
●域属性的取值范围。
●实体型具有相同属性的实体具有共性。
用实体名及其属性名集合来刻画同类实体,称为实体型。
如:学生(学号、姓名、性别、…、入学时间)●实体集同一实体型实体的集合。
●联系主要研究不同实体集之间的联系。
注意:联系的基数约束选取与现实问题密切相关,如考虑只借阅者借阅图书,则模型为1对N,考虑一段时间读者借阅的书籍,则需要模型M:N。
3.数据库系统结构相关定义:●型:对某一类数据的结构和属性的说明●值:型的一个具体赋值●模式(Schema)静态稳定数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述是型的描述反映的是数据的结构及其联系模式是相对稳定的●实例(Instance)动态相对变动模式的一个具体值反映数据库某一时刻的状态同一个模式可以有很多实例实例随数据库中的数据的更新而变动三层模式关系:●数据库模式是数据库的核心和关键●外模式通常是模式的子集●数据按外模式的描述提供用户,按内模式的描述存储在硬盘上●模式介于外、内模式之间,既不涉及外部的访问,也不涉及内部的存储,从而起到隔离作用,有利于保持数据的独立性第二章关系数据库1.从集合论角度定义关系模型域: 域是具有相同数据类型的值的集合。
如自然数,全班同学的名字等。
笛卡儿积(卡氏积):给定一组域D1, D2, …, Dn, 这些域中可以有相同的域。
D1, D2, …, Dn的笛卡儿积为:D1×D2×…×Dn={(d1,d2,…,dn)| di∈Di, i=1, 2, …, n},其中每一个元素(d1,d2,…,dn)称为一个n 元组。
数据库基础知识第一篇:数据库基础知识数据库是一个存储和管理数据的集合,当今世界上几乎所有应用程序都涉及到数据库的使用。
通过使用数据库,我们可以方便地存储、访问、更新和删除数据,从而提高应用程序的效率和可靠性。
数据库的基本组成部分包括数据存储、数据管理系统和用户接口。
数据存储是指用于存储和组织数据的设备和技术,包括硬盘、SSD、内存等;数据管理系统是指通过各种方式操作和管理数据库的软件,其中包括DBMS(数据库管理系统)、SQL(结构化查询语言)和其他API(应用程序接口);用户接口是指用于与数据库进行交互的软件接口,包括web界面、移动应用程序等。
数据库的设计是非常重要的,好的数据库设计可以确保数据的完整性、正确性和安全性。
数据库设计的主要步骤包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。
其中,需求分析是指确定业务需求和数据要求;概念设计是指根据需求设计数据库的概念结构图;逻辑设计是指将概念模型转化为关系模型,并建立关系数据库;物理设计是指对逻辑模型的物理方案进行设计和优化。
数据库的使用需要使用SQL语言来访问和操作数据。
SQL是一种类似英语的计算机语言,用于在数据库中执行各种操作,例如创建表、插入数据、删除数据、更新数据等。
SQL分为数据定义语言(DDL)和数据操作语言(DML)两种,其中DDL用于定义数据库对象,例如表、视图、索引等,而DML用于操作数据,例如插入、删除、查询和更新数据等。
与数据库相关的技术还包括数据仓库、数据挖掘、大数据和人工智能等。
数据仓库是指将分散的数据集中到一个地方,并进行处理、分析和查询;数据挖掘是指通过从数据中挖掘模式和趋势来发现新的知识和信息;大数据是指处理大规模数据的技术和方式;人工智能则利用机器学习和数据分析方法,使计算机更加智能和自主。
总之,数据库是现代计算机应用程序中不可或缺的一部分。
了解数据库的基本知识和技术,对于开发应用程序和处理数据都是非常有帮助的。
数据库系统概论_第⼀章第⼀章绪论1.1 数据库系统概述1.1.1 数据库的4个基本概念1. 数据Data定义:描述事物的符号记录数据的语义:数据的含义,与数据不可分数据是有结构的:记录是计算机存储数据的⼀种格式或⼀种⽅法2. 数据库(DataBase, DB)定义:长期存储在计算机内、有组织的、可共享的⼤量数据的集合。
数据库中数据按照⼀定数据模型组织、描述和存储;具有较⼩的冗余度,较⾼的数据独⽴性和易扩展性,并可为各种⽤户共享基本特点:永久存储、有组织、可共享3. 数据库管理系统(DataBase Management System, DBMS)定义:位于⽤户应⽤和操作系统之间的⼀层数据管理软件,是⼀个⼤型复杂的软件系统,和操作系统⼀样是计算机的基础软件。
⽤途:科学地组织和存储数据、⾼效地获取和维护数据主要功能:(1)数据定义(提供数据定义语⾔DDL(Data Definition Language);(2)数据组织、存储和管理(3)数据操纵(提供数据操纵语⾔DML,实现对数据库的基本操作)(4)数据库的事务管理和运⾏管理(5)数据库的建⽴和维护(6)其他功能4. 数据库系统(DataBase System, DBS)定义:由数据库、数据库管理系统(及应⽤开发⼯具)、应⽤程序和数据库管理员(DataBase Administrator, DBA)组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。
通常把数据库系统简称为数据库1.1.2 数据管理技术的产⽣和发展数据管理:对数据进⾏分类、组织、编码、存储、检索和维护⼈⼯管理阶段→⽂件系统阶段→数据库系统阶段1. ⼈⼯管理阶段特点:数据不保存应⽤程序管理数据数据不共享数据不具有独⽴性2. ⽂件系统阶段特点:数据可以长期保存由⽂件系统管理数据数据共享性差、冗余度⼤数据独⽴性差3. 数据库系统阶段数据库观点:数据不是依赖于处理过程的附属品,⽽是现实中独⽴存在的对象从⽂件系统到数据库系统标志着数据管理技术的飞跃1.1.3 数据库系统的特点1. 数据结构化数据库系统实现整体数据的结构化,这是数据库的主要特征之⼀,也是数据库系统与⽂件系统的本质区别。