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数据库系统设计概述PPT课件

数据库系统设计概述PPT课件

总结词
概念数据模型是一种高层次的抽象表示，用于描述数据的概 念和结构。
详细描述
概念数据模型也称为数据模型或E-R模型，它以图形化的方式 表示实体、实体之间的关系以及实体的属性。常见的概念数 据模型包括实体-联系图、ER图等。
逻辑数据模型
总结词
逻辑数据模型是一种中层次的抽象表 示，用于描述数据的逻辑结构和操作 。
04
数据库系统的体系结构
单用户数据库系统体系结构
总结词
单用户数据库系统体系结构是指数据库系统只允许一个用户进行操作，数据共享性差。
详细描述
在这种体系结构下，数据库系统只配备一台计算机，所有的数据处理和存储都在同一台 计算机上完成。由于只有一个用户能够访问数据库，所以数据共享性较差，数据处理效
率较低。
根据数据存储方式的不同，数据库系统可以分为集中式数据库和分布式数据库。集中式数据库将所有 数据存储在单个高可用节点上；分布式数据库则将数据分散存储在多个节点上，以提高可扩展性和容 错性。
02
数据库系统设计
数据库系统设计的基本原则
完整性
确保数据的准确性和一 致性，满足业务规则和
约束条件。
安全性
保护数据不被未经授权 的访问、修改或破坏。
安全性
随着网络安全问题的日益突出，数据 库系统的安全性将得到更加重视，加 强数据加密和安全防护措施。
数据库系统的研究热点高效地存储和管理大规模数据是当前 数据库领域的研究热点之一。
如何快速查询大规模数据并提高查询效率 是数据库领域的研究热点之一。
数据挖掘与机器学习
分布式数据库系统
主从式数据库系统体系结构
总结词
主从式数据库系统体系结构是指数据库系统由一台主服务器和多台从服务器组成，主服务器负责处理事务，从服 务器负责存储数据。

《数据库系统概述》课件

《数据库系统概述》课件

关系数据库
关系数据库
一种基于关系的数据库，通过表 格的形式来组织数据，每个表格 包含若干行和列，每列代表一个 属性，每行代表一个记录。
关系完整性
关系数据库中的数据完整性是指 数据的正确性和一致性，包括实 体完整性、参照完整性和用户自 定义完整性。
关系代数
一种用于描述关系数据库中数据 操作的数学模型，包括选择、投 影、连接等操作。
事务管理
确保数据完整性的重要手段之一，通过事务来保证 一系列操作要么全部成功执行，要么全部不执行。
并发控制
在多用户并发访问数据库时，通过各种并发 控制技术来保证数据的一致性和完整性。
03
数据库系统设计
数据库设计的基本原则
确保数据完整性
设计时应考虑数据的准确性、一致性和完整 性，避免数据冗余和冲突。
优化查询语句，避免全表扫描，减 少不必要的计算和数据传输。
缓存技术
利用缓存存储常用数据，减少对数 据库的访问次数。
04
数据库系统的备份与恢复
备份策略
制定定期备份和增量备份策略，确保数据安 全。
备份存储
选择可靠的存储介质和设备，确保备份数据 不会丢失。
数据恢复
在数据丢失或损坏时，能够快速恢复数据， 减少业务中断时间。
等。
02
数据库系统基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物以及事物之间的 关系，常见的概念模型有实体-联系模型（E-R模型）。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据结构、数据操作和数据约 束，常见的逻辑模型有层次模型、网状模型和关系模型。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据存储和数据访问方式，常 见的物理模型有B树、B+树等。

数据库系统概述PPT课件

数据库系统概述PPT课件

19.04.2020
15
人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段
19.04.2020
数据不保存，不共享，无独立性， 无专用软件管理数据
数据以文件形式长期保存，由文件系统管理 数据 ，程序与数据间有一定独立性
数据结构化 ，共享性高、冗余度低 ， 独立性高 ，有统一的数据控制功能
数据的安全性控制 数据的完整性控制
第1章 数据库系统概述
数据库
数据的仓库，即数据存放的地方
通讯录： 图书馆：
小数据库 可用手工管理
大型数据库 必须由计算机进行管理
科学计算
计算机三大主 要应用领域？
过程控制 数据处理
70% 利用数据库系统可
科学地组织和存储
数据,以便于高效地
19.04.2020
检索和处理
2
1.1 信息、数据、数据处理与数据管理 1.1.1 数据与信息
特点
数据存放在文件中，应用程序通过文件名来逻辑地 访问文件。
有了管理数据的软件——文件系统，文件的物理存 储由文件系统管理，文件系统还负责对文件的逻辑 结构与存储结构进行转换。
程序和数据有了一定的独立性。程序不再负责数据 存储的物理细节，因此可大大节省维护程序的工作 量，程序员也可不必过多地考虑物理细节，可把精 力集中在算法上。
数据的存取基本上以记录为单位。按文件名访问， 按记录进行存取。
19.04.2020
9
文件系统阶段：应用程序与数据的关系
程序1
数据缓冲区
文
内存
程序2
件
数据缓冲区
系
统
程序3 数据缓冲区
外存 文件1 文件2 文件3
19.04.2020
10

数据库系统简介(PPT 30张)

数据库系统简介(PPT 30张)


从软件到服务


软件是应用对象知识的融合，它包含了应用软件企业 的经营理念和多年来所积淀的文化 企业管理模式的改变将导致软件的变化，软件应是一 个具有生命和持续发展的系统
30
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •


效率两面观

数据库系统 vs 文件系统
应用
应用
应用
应用
数据管理
数据管理 文件系统
数据管理
文件系统
26
软件发展趋势
40 50 60 70 80 90
机器语言 高级语言 操作系统 数据库，网络 软件开发工具 软件芯片
软件的发展史
27
软件发展趋势
软件开发正由编码向集成转变
集成
编码
1970
第一章 数据库系统简介
提纲

回溯——数据管理的发展阶段 数据库模式 数据模型 数据库系统的构成 数据库新方向
2
数据管理的发展阶段
考察要点

各阶段的技术及应用背景

计算机应用范围 外存储设备 数据管理软件 谁管理数据 数据面向谁 数据与应用的独立性
3

各个阶段的差别体现

劳资科
房产科 学籍科 人事科
学号 姓名 系别 补贴
学号 姓名 性别 系别 住址
学号 姓名 系别 学分 学位
学号 姓名 性别 系别 年龄 学位 出身
16
文件系统阶段

数据查询困难

记录之间无联系 应用自己编程实现 对每个查询都重新编码

《数据库系统基础 》课件

《数据库系统基础 》课件
式的新型数据库技术。
列式存储数据库
采用列式存储方式，提高数据压缩比 和查询效率，适用于大数据处理和分
析。
时序数据库
专门用于存储和管理时间序列数据， 支持高效的数据插入、查询和聚合操 作。
全文搜பைடு நூலகம்引擎
集成全文搜索功能，支持文本数据的 快速检索和分析，提高信息检索的准 确性和效率。
THANKS
[ 感谢观看 ]
键值存储数据库
以键值对形式存储数据，如Redis。
文档存储数据库
以文档形式存储数据，如MongoDB。
列存储数据库
以列族形式存储数据，如HBase。
图形存储数据库
以节点和边形式存储数据，如Neo4j。
非关系型数据库的应用场景
内容缓存系统
用于快速读取大量数据，如电 商网站商品缓存。
大数据处理
处理大量非结构化数据，如社 交媒体数据分析。
总结词：关系型数据库的设计原则、方法
关系型数据库设计是数据库系统开发的核心环节，主要涉及概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计。设计时应遵循规 范化理论，避免数据冗余和操作异常，提高数据的一致性和完整性。
关系型数据库的SQL语言
总结词：SQL语言的基本语法、功能 、应用
VS
SQL（Structured Query Language ）是用于管理关系型数据库的标准编 程语言。它提供了查询、插入、更新 、删除等操作数据的方法，以及管理 数据库对象（如表、视图、索引等） 的功能。了解和掌握SQL语言是关系 型数据库应用开发和管理的基础。
智能化
数据库系统将集成更多的智能化功能，如自适应优化、智能推荐和智 能分析等，以提高数据管理和应用的效率。
安全性
随着网络安全威胁的不断增加，数据库系统的安全性将更加受到重视 ，将采用更加先进的安全技术和措施来保护数据的安全和隐私。

第1章数据库系统概述ppt课件

第1章数据库系统概述ppt课件
背景 计算机主要用于科学计算 数据量小、构造简单，如高阶方程、曲线拟和
等。 外存为顺序存取设备 磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备。 没有操作系统，没有数据管理软件 用户用机器指令编码，经过纸带机输入程序和
数据，程序运转终了后，由用户取走纸带和运
(1) 人工管理阶段〔续〕
特点： 没有公用的软件对数据进展管理，由运用程序
各地的计算机由数据通讯网络相联络。本地计算机 单独不能胜任的处置义务，可以经过通讯网络获得 其它DB和计算机的支持。
面向对象数据库系统
对象数据模型能完好地描画现实世界的数据构造， 能表达数据间嵌套、递归的联络。
具有面向对象技术的封装性和承继性的特点，提高 了软件的可重用性。
1.2 数据库系统根本概念
运用程序1 运用程序2
数据库管理系统 〔DBMS〕
数据库
运用程序n
数据库管理员 〔DBA〕
图1－1 数据库系统构造
3〕 数据库管理系统
〔Database Management System，简记为 DBMS〕
DBMS是位于用户与操作系统〔OS〕之间的 一层数据管理软件。
它为用户或运用程序提供访问DB的方法，包 括DB的建立、查询、更新及各种数据控制。
数据处置是与数据管理相联络的，数据管理技术的 优劣，将直接影响数据处置的效率。
3)数据管理技术的开展
数据管理技术的开展，与计算机硬件、系统软 件及计算机运用的范围有着亲密的联络。 数据管理技术的开展阅历了人工管理、文件系统、 数据库阶段等阶段。
(1) 人工管理阶段
20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学 计算，数据管理处于人工管理阶段，数据处置 的方式根本上是批处置。
1963年，美国Honeywell公司的IDS〔Integrated Data Store〕系统投入运转，揭开了数据库技术的序幕。

数据库系统PPT课件


数据库系统的性能优化
查询优化
对数据库查询进行优化，包括索引设计、查询语句优化等， 提高查询速度和效率。
硬件优化
根据数据库系统的负载和性能需求，对硬件资源进行合理 配置和优化，包括内存、CPU、存储等。
系统监控与调优
对数据库系统进行实时监控，发现性能瓶颈并进行调优，确保 数据库系统在高负载情况下仍能保持稳定和高效运行。
数据库系统将数据组织 成有逻辑关系的结构化 形式，方便用户进行查 询、更新和管理。
数据库系统允许多个用 户同时访问和操作数据 ，实现数据共享，提高 数据利用率。
数据库系统通过数据模 型和数据管理技术，使 数据与应用程序相互独 立，减少数据冗余和数 据不一致性。
数据库系统提供数据加 密、权限控制等安全机 制，确保数据不被非法 访问和篡改。
逻辑设计
逻辑模型转换
将概念模型转换为逻辑模型，如关系模型。
逻辑优化
根据数据库性能和功能需求，对逻辑模型进行优化。
物理设计
存储结构
设计数据库的物理存储结构，包括文件组织、存储路径等。
索引策略
根据查询需求，设计合适的索引策略以提高查询效率。
数据库实施与维护
数据导入与迁移
将数据从旧系统迁移到新设计的数据库系统中。
公共服务的开展。
02 数据库系统的基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物以 及事物之间的关系，常见的有实体-关系模 型和ER模型。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据结构、数据操作和 数据约束，常见的有层次模型、网状模型和关系模 型。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据存储和数据 访问方式，包括数据存储结构、数据存储路 径、数据访问方法等。

数据库系统基础教程PPT完整版


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概念设计的输出
概念设计的输出是概念模型，它为后续的逻辑设计和物理 设计提供了基础。
逻辑设计
逻辑设计的定义
逻辑设计是根据概念设计的结果，将概念模型转换为逻辑模型的过 程。逻辑模型是对数据库结构的详细描述，包括表、视图、索引等。
逻辑设计的方法
逻辑设计通常采用关系型数据库管理系统（RDBMS）来实现，包 括表的设计、关系的定义、约束的添加等。
数据库系统的维护与优化
数据库备份与恢复
定期备份数据库，确保在数据丢失或损坏时能够 恢复。
数据库安全更新与补丁
及时更新数据库系统和应用软件，修补安全漏洞。
ABCD
性能监控与调优
监控数据库性能，通过调整参数和优化查询等方 式提高性能。
数据库系统硬件与软件的维护
定期检查硬件和软件的运行状况，确保数据库系 统的稳定运行。
格式。
模式
02
也称为逻辑模式，描述了数据在数据库中的逻辑结构和关系。
外模式
03
也称为用户模式，描述了数据在用户视角下的表现形式和结构。
03 数据库设计
数据库设计概述
数据库设计定义
数据库设计的基本步骤
数据库设计是指根据特定需求，构建 一个结构合理、性能良好、操作方便 的数据库的过程。
需求分析、概念设计、逻辑设计、物 理设计等。
01
概述
人工智能技术的快速发展对数据库系统产生了深远影响，推动了数据库
系统的智能化进程。
02
挑战
人工智能时代对数据库系统的要求更高，需要具备自适应、自学习、自
推理等能力。
03
技术发展
人工智能技术在数据库系统中的应用不断深入，如机器学习、深度学习、

数据库系统简介PPT(2024)

根据应用需求选择
根据应用的数据量、并发访问量、安全性等需求选择合适的DBMS。
考虑性能和可扩展性
选择具有高性能和良好可扩展性的DBMS，以适应未来业务的发展。
考虑易用性和维护性
选择界面友好、操作简便、易于维护的DBMS，以降低使用和维护成本。
考虑成本和开源因素
在满足需求的前提下，考虑选择成本较低或开源的DBMS产品。
数据库系统结构
分为单用户结构、主从式结构、分布 式结构、客户/服务器结构和浏览器/ 服务器结构等。
5
数据库应用领域及价值
应用领域
广泛应用于金融、制造、物流、电子 商务、社交等领域。
数据库价值
实现数据共享、减少数据冗余、保持 数据一致性、提高数据独立性、方便 数据维护等。
2024/1/30
6
02
数据模型与数据库设计
02
常见的DCL操作有
03
GRANT：授权用户或角色对数据库对象的访问权限。
2024/1/30
04
REVOKE：收回用户或角色对数据库对象的访问权限。
05
COMMIT：提交事务，使对数据库的更改永久生效。
06
ROLLBACK：回滚事务，撤销对数据库的更改。
21
05
数据库安全与保护
2024/1/30
2024/1/30
SQL语言的特点包括
非过程化语言：用户只需关心“做什么 ”，无需关心“怎么做”。
16
数据定义语言（DDL）
DDL（Data Definition Language） 用于定义或修改数据库结构，包括创
建、修改和删除数据库对象。
常见的DDL操作有
CREATE：创建数据库、表、视图等 对象。

《数据库系统概论》课件

数据挖掘技术
数据挖掘是从大量数据中提取有用的信息和知识的过程。数据挖掘技术包括关联分析、聚类分析、分类和预测等 ，可以帮助企业发现隐藏在数据中的价值。
分布式数据库系统
• 分布式数据库系统是一种将数据 存储在多个物理节点上的数据库 系统，每个节点拥有自己的存储 系统和处理能力。分布式数据库 系统可以实现数据的分散存储和 访问，提高数据的可用性和可扩 展性。
数据库
存储数据的物理结构。
查询优化器
优化查询性能，选择最佳的查 询执行计划。
用户界面
提供用户与数据库交互的界面 ，包括命令行界面和图形用户 界面。
06
数据库技术的发展趋 势
数据仓库与数据挖掘技术
数据仓库
数据仓库是一个大型、集中式的存储系统，用于存储和管理大量的数据，以便进行查询、分析和决策支持。数据 仓库技术包括数据清理、数据集成、数据存储和查询优化等技术。
需求分析阶段需要与用户进行深入交流，了解用户的需求和业务场景，并 整理成需求文档。
需求分析阶段还需要对数据进行分类和分析，确定数据的来源、结构和关 系。
概念设计阶段
01 概念设计阶段是根据需求分析的结果，设计出满 足用户需求的数据库概念结构。
02 概念设计阶段主要采用E-R图等工具进行数据模 型的设计，确定实体、属性、关系等概念。
数据的独立性
数据库系统将数据与应用程序分离， 使得数据的修改和应用程序的更新相 互独立。
数据的共享性
数据库系统允许多个用户同时访问和 操作数据，实现数据的共享和协同工 作。
数据库系统的分类
关系数据库系统
基于关系模型的数据库系统， 使用表格形式存储数据，支持
SQL语言进行数据操作。
非关系数据库系统
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7
人工管理阶段
背景
计算机主要用于科学计算
数据量小、结构简单，如高阶方程、曲线拟和等
外存为顺序存取设备
磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备
没有操作系统，没有数据管理软件
用户用机器指令编码，通过纸带机输入程序和数据， 程序运行完毕后，由用户取走纸带和运算结果，再让 下一用户上机操作
8
一个应用若想共享另一个应用生成的数据，必须同 另一个应用沟通，了解数据的语义与组织方式
14
文件系统阶段
数据的共享性差，冗余度大
数据面向应用
即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时，也必须 建立各自的文件，而不能共享相同的数据
数据孤立
数据分散管理，许多文件，许多数据格式
数据的不一致性
由于数据存在很多副本，给数据的修改与维护带 来了困难，容易造成数据的不一致性
程序1
程序2
程序n
统一存取
数据1 数据2 数据n
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示例
供应商 供应 项目
S(SNO, SNAME, STATUS, CITY)
P(PNO, PNAME, COLOR, WEIGHT, CITY)
J(JNO, JNAME,CITY) SPJ(SNO, PNO, JNO, QTY)
零件
S表示供应商，它的各属性依次为供应商号，供应商名，供应 商状态值，供应商所在城市；
P表示零件，它的各属性依次为零件号，零件名，零件颜色， 零件重量，零件存放的城市；
J表示工程，它的各属性依次为工程号，工程名，工程所在城 市；
SPJ表示供货关系，它的各属性依次为供应商号，零件号，工 程号，供货数量。
21
示例
查询
“北京的所有工程” “供应红色零件给北京的工程的供应商”
维护
“不允许供应不存在的零件”
11
文件系统阶段
特点
系统提供一定的数据管理功能
存取方法（索引文件、链接文件、直接存取文件、倒 排文件等）
支持对文件的基本操作（增、删、改、查等），用户 程序不必考虑物理细节
数据的存取基本上以记录为单位
数据仍是面向应用的
一个数据文件对应一个或几个用户程序
数据与程序有一定的独立性
文件的逻辑结构与存储结构由系统进行转换，数据在 存储上的改变不一定反映在程序上
22
示例——基于文件系统
文件系统如何来组织？
分别组织几个文件，存储各类对象的记录 系统不支持文件间的联系，由应用程序负责查询库系统
数据库系统（关系）
数据统一按表结构存放，设为S，P，J，SPJ 查询：只需提查询要求，由系统完成查询过程
SELECT SNO FROM P, J, SPJ WHERE SPJ.JNO = J.JNO AND SPJ.PNO = P.PNO
人工管理阶段
特点
用户完全负责数据管理工作
数据的组织、存储结构、存取方法、输入输出等
数据完全面向特定的应用程序
每个用户使用自己的数据，数据不保存，用完就撤走
数据与程序没有独立性
程序中存取数据的子程序随着存储结构的改变而改变
磁带的特点
优点：廉价地存放大容量数据 缺点：顺序访问；1%所需，100%访问
提纲
回溯——数据管理的发展阶段 数据库模式 数据模型 数据库系统的构成 数据库新方向
2
数据管理的发展阶段
考察要点
各阶段的技术及应用背景
计算机应用范围 外存储设备 数据管理软件
各个阶段的差别体现
谁管理数据 数据面向谁 数据与应用的独立性
3
数据管理的发展阶段
数据结构
逻辑结构
数据之间存在的逻辑关系 表、树、图、数组…
物理结构
数据在计算机内的存储方式 顺序方式、链接方式…
课程号
课程名
学分
先修课
1001
数据结构
4
1003
1002
数据库
3
1001
1003
PASCAL
4
4
数据管理的发展阶段
数据独立性
当数据的结构发生变化时，通过系统提供的映象 （转换）功能，使应用程序不必改变
15
文件系统阶段
学号 姓名 系别 补贴
学号 姓名 性别 系别 住址
学号 姓名 系别 学分 学位
学号 姓名 性别 系别 年龄 学位 出身
16
文件系统阶段
数据查询困难
记录之间无联系 应用自己编程实现 对每个查询都重新编码
数据完整性难于保证
17
数据库系统阶段
背景
计算机管理的数据量大，关系复杂，共享性要求 强（多种应用、不同语言共享数据）
外存有了大容量磁盘，光盘 软件价格上升，硬件价格下降，编制和维护软件
及应用程序成本相对增加，其中维护的成本更高， 力求降低
18
数据库系统阶段
特点
有了数据库管理系统 面向全组织，面向现实世界 独立性较强 由DBMS统一存取，维护数据语义及结构
19
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，而是现实世 界中独立存在的对象
数据的物理独立性
当数据的存储结构改变时，应用程序不必改变
数据的逻辑独立性
当数据的逻辑结构改变时，应用程序不必改变
5
数据管理的发展阶段
数据语义
语言：形式 语义：内涵
11010819800101001？
6
数据管理的发展阶段
人工管理阶段（50年代中期以前） 文件系统阶段（50年代后期---60年代中期） 数据库系统阶段（60年代后期开始） 数据库系统 VS 文件系统 软件发展趋势 数据库系统的特点
9
人工管理阶段
程序1 程序2
访问
数据1
访问
数据2
程序n
访问
数据n
10
文件系统阶段
背景
计算机不但用于科学计算，还用于管理 外存有了磁盘、磁鼓等直接存取设备
直接存取设备（DASD）
无须顺序存取 由地址直接访问所需记录
有了专门管理数据的软件，一般称为文件系统
文件存储空间的管理 目录管理 文件读写管理 文件保护 向用户提供操作接口
12
文件系统阶段
程序1
数据1
程序2
存取方式
数据2
程序n
数据n
13
文件系统阶段
数据与程序的独立性差
文件系统的出现并没有从根本上改变数据与程序紧 密结合的状况，数据的逻辑结构改变则必须修改应 用程序
文件系统只是解脱了程序员对物理设备存取的负担， 它并不理解数据的语义，只负责存储
数据的语义信息只能由程序来解释，也就是说，数 据收集以后怎么组织，以及数据取出来之后按什么 含义应用，只有全权管理它的程序知道。
AND J.CITY = “BEIJING” AND P.COLOR = “RED”