数据库系统课件

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
1.2.2 数据模型的组成要素
数据结构 ：描述数据库的组成对象以及对象之 间的联系。
数据操作 ：对数据库中各种对象的实例允许执 行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。 主要是查询和更新两大类操作。
软件水平
没有操作系统
处理方式
批处理
人工管理阶段(续)
特点
数据的管理者：用户（程序员），数据不保存 数据面向的对象：某一应用程序 数据的共享程度：无共享、冗余度极大 数据的独立性：不独立，完全依赖于程序 数据的结构化：无结构 数据控制能力：应用程序自己控制
应用程序与数据的对应关系(人工管理阶段)
1.1.1 四个基本概念
数据(Data) 数据库(Database) 数据库管理系统(DBMS) 数据库系统(DBS)
一、数据
数据(Data)是数据库中存储的基本对象 数据的定义
描述事物的符号记录
数据的种类
文本、图形、图像、音频、视频、学生的档案记录、货物的 运输情况等
DBMS与网络中其它软件系统的通信 两个DBMS系统的数据转换 异构数据库之间的互访和互操作
四、数据库系统
什 么 是 数 据 库 系 统 （ Database System ， 简 称
DBS）
在计算机系统中引入数据库后的系统构成数据库系统。
数据库系统的构成
数据库 数据库管理系统（及其开发工具） 应用系统 数据库管理员
第一章 绪论
第一章 绪论

分布式存储、并行计算、数据挖掘等技术在大数据处理中的应用。
分布式数据库技术
分布式数据库概述
分布式数据库的定义、特点、架构和分类。
分布式数据库的关键技术
数据分区、数据复制、事务管理、负载均衡 等。
分布式数据库的应用场景
云计算、大数据处理、高可用性和可扩展性 应用等。
数据库技术的发展趋势与挑战
数据库技术的发展趋势
型、半结构化数据模型等。
概念数据模型（信息模型） 按用户的观点对数据和信息建模，如 实体-联系模型（E-R模型）。
物理数据模型
描述数据在存储介质上的组织结构， 它不但与具体的DBMS有关，而且还 与操作系统和硬件有关。
关系数据模型
关系数据结构
采用二维表来表示，简称表，由行和列组成。
关系操作
包括查询操作和插入、删除、修改等操作。查询操作又分为选择、 投影、连接操作。
将概念模型转换为数据库逻辑模型， 包括表结构、索引、视图、存储过程 等数据库对象的设计。
数据库管理工具与使用
常见数据库管理工
具
如SQL Server Management Studio、Oracle SQL Developer、 MySQL Workbench等，提供数 据库创建、管理、维护等功能。
04
数据库设计与管理
数据库设计概述
数据库设计的定义
01
数据库设计是指根据用户需求，运用数据库技术，设计
数据库结构、建立数据库及其应用系统的过程。
数据库设计的重要性
02
良好的数据库设计可以提高数据存储的效率，保证数据
的完整性和安全性，降低系统开发和维护的成本。
数据库设计的原则
03
包括一致性、完整性、安全性、可维护性、可扩展性等

DTD 文档
XSD 文档
查询处理语句
数据存储管理 索引模块 查询处理
数据库 建立维护
管理
API
用户访问 控制
查 询
查询分解
数 据
处 查询优化
更
理 查询执行 新
数据更新 用户访问控制
模式管理
数据存取管理
索引管理
模式管理
数据图1缓O冲rie管ntX理体系结构图
接口
查询更新处理流
数据存储管理
精选ppt
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多粒度存储策略
DEB 存储顺序:t f1 l1 a1 f2 l2 a2 b
每个记录包含EID，Text Value和它的父记录的地址PAddress。
CEB
存储顺序:a1,a2聚簇存储在一个物理块；f1,f2在一个物理块； l1,l2在一个物理块；b, t各在一个物理块。
DSB
的最小单位 一个XML文档包含若干个记录，多个满足同一个模式定
义（DTD或者XML Schema）的XML文档放在一个数据集
里。 EID（AID）唯一地标志结点的类型 数据集用SetID来标志；在文件上划分逻辑物理块物理
块用LpNo来标志；给定一对<SetID，LpNo>，能马上找 到对应文件的相应的偏移量。
XQuery Execute Engine
XPath Execute Engine
Data Manager
精选ppt
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产生执行计划的算法
构建执行计划
并不是先生成语法树再构建执行计划。 而是，语法分析的同时构建执行计划。
当规约成一个语法单元时，即构建一个 相应的操作符
把构成该语法单元的子单元的对应操作 符，置为新构建操作符的子操作；形成 一棵执行计划树

程序员
数数
据 库 应 用
据操 库作硬 管系件 理 统 数据库
系
系统
统
数据库系统层次示意图
最 终 用 户
数据库 管理员
1.1.2 数据库技术
3. 数据库系统
(1)、定义与组成
用户
用户
用户
数据库应用系统
数
据
应用开发工具
库
系
统
数据库管理系统
操作系统
数据库
数据库管理员
4. 数据库系统
(2)数据库系统的有关人员 数据库系统的有关人员包括最终用户、
1、人工管理阶段（1956以前）
应用程序1
数据1Biblioteka 求平均分班级英语 成绩
求及格率
班级英语 成绩
求优秀率
班级英语 成绩
程序与数据的关系
特点: (1) 数据不独立
它是程序的组成部分。 数据的传输和使用由程 序控制完成。数据也不 保存，用时随程序一起 全部送入内存，用完之 后全部撤出计算机。
(2)程序间数据大量重复
第一讲——数据库系统基础知识 课件
数据库技术部分
第一章 数据库系统基础知识 第二章 VFP编程基础 第三章 表与数据库操作 第四章 查询与视图 第五章 数据库应用系统设计
第一章 数据库系统基础知识
1.1.1 数据处理基本概念
数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不 可分的。 例如 100是一个数据 语义1：学生某门课的成绩 语义2：某人的体重 语义3：计算机学院2004级学生人数 语义4：请同学给出……
联机实时处理、 联机实时处理、分布
批处理
处理、批处理
文件系统
数据库管理系统
某一应用

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。

数据库系统安全技术
数据库系统安全技 术的分类
介绍数据库系统安全领域的 各种技术和方法。
数据库系统安全技 术的实现
详细解释如何实施数据库系 统安全技术。
数据库系统安全技 术的评价
评估数据库系统安全技术的 效果和可行性。
数据库系统安全管理
1 数据库系统安全管理的基本原则
了解数据库系统安全管理的核心原则。
2 数据库系统安全管理的组织体系
介绍建立和维护数据库系统安全管理结构的方法。
3 数据库系统安全管理的流程
描述数据库系统安全管理的流程和步骤。
数据库系统安全案例分析
数据库系统安全案例分 析的方法
探讨分析数据库系统安全案例 的常用方法和技巧。
数据库系统安全案例分 析的实例
提供实际的数据库系统安全案 例进行详细分析。
数据库系统漏洞和威 胁实例分析
分析实际案例，展示数据 库系统漏洞和威胁的严重 性。
数据库系统安全策略
1
数据库系统安全策略的概念
了解数据库系统安全策略的基本概念和原理。
2
数据库系统安全策略的框架
介绍常用的数据库系统安全策略框架和流程。
3
数据库系统安全策略的实施
提供实施数据库系统安全策略的关键步骤和技巧。
《数据库系统安全》PPT课件
# 数据库系统安全 ## 一、介绍 - 什么是数据库系统安全 - 为什么需要数据库系统安全 - 数据库系统安全的目标
数据库系统漏洞和威胁
数据库系统漏洞的种 类
了解数据库系统中的各种 漏洞类型，如SQL注入、 跨站脚本等。
数据库系统威胁的种 类
探讨数据库系统可能面临 的各种威胁，如数据泄露、 未授权访问等。
数据库系统安全案例分 析的反思

4）询问：对某些调查中的问题，可以找专人询问。 5）请用户填写设计调查表：数据库设计人员可以提前设计一个合理的、详
细的业务活动及数据要求调查表，并将此表发给相关的用户。用户根据表中 的要求，经过认真思考、充分准备后填写表中的内容。如果调查表设计得合 理，则这种方法很有效，用户也易于接受。 6）查阅数据记录：调查中还需要查阅与原系统有关的数据记录，包括账本、 档案或文献等。
数据库设计过程中：
需求分析阶段，设计者的中心工作是弄清并综合各个用 户的应用需求；
概念设计阶段，设计者要将应用需求转换为与计算机硬 件无关的、与各个数据库管理系统产品无关的概念模型 （即E-R图）；
逻辑设计阶段，要完成数据库的逻辑模式和外模式的设 计工作，即系统设计者要先将E-R图转换成具体的数据库 产品支持的数据模型，形成数据库逻辑模式，然后根据 用户处理的要求、安全性的考虑建立必要的数据视图， 形成数据的外模式；
3．数据库的物理模式设计
数据库的物理模式设计要求：根据库结构的动态 特性（即数据库应用处理要求），在定的DBMS 环境下，把数据库的逻辑结构模型加以物理实现， 从而得出数据库的存储模式存取方法。
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第2章 数据库系统设计
2.1.2 数据库系统设计应注意的问题
1．进行数据库系统设计时应考虑计算机硬件、 软件的实际情况
模块设计、 IPO表 程序编码、编译连接、测试
运行维护
性能监测、转储/恢复、数据库重 新旧系统转换、运行、维护（修正性、适
组和重构
应性、改善性维护）
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第2章 数据库系统设计
2.1.4 数据库系统设计的基本步骤
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04
事务处理
使用BEGIN、COMMIT和 ROLLBACK语句管理数据库事务 ，确保数据的完整性和一致性。
03
数据库系统的应用与实践
数据库系统的应用领域
电子商务
支持在线购物、支 付、物流跟踪等功 能。
医疗保健
存储和管理患者信 息、医疗记录等。
金融行业
用于存储和管理金 融数据，如银行、 证券、保险等。
02
数据库系统原理
数据模型
01
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03
04
数据模型定义
数据模型是描述数据、 数据关系以及数据操作 的抽象表示。
层次模型
层次模型是一种树形结 构，其中每个节点表示 一个记录类型，节点间 的连线表示记录类型间 的关系。
网状模型
网状模型允许节点间的 多对多关系，能够更准 确地描述现实世界的数 据关系。
社交媒体
处理用户信息、关 系和内容。
政府机构
用于管理公民信息、 公共服务和记录。
数据库系统的实践案例
微信
利用数据库系统管理数亿用户 的个人信息、社交关系和消息。
顺丰速运
使用数据库系统跟踪和管理数 百万个包裹的物流信息。
淘宝网
使用数据库系统支持数亿用户 在线购物，处理海量交易数据 和用户信息。
携程网
数据库系统的扩展性问题与解决方案
扩展性问题
随着数据量的增长，数据库系统的性 能和扩展性面临挑战，如读写速度、 存储容量、并发处理能力等。
解决方案
采用分布式数据库、云计算等技术， 实现数据库系统的横向和纵向扩展， 提高数据处理能力和存储容量。
数据库系统的未来发展趋势与展望
发展趋势
随着人工智能、大数据、云计算等技术的发 展，数据库系统将向智能化、自动化、云化 等方向发展。

重点：
掌握DBMS完整性控制机制的三个方面，即完 整性约束条件的定义、检查和违约处理。
用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件。 包括定义主码、参照完整性；定义与应用有 关的完整性。
难点：
如何实现完整性的策略，以确保数据的正确 与有效。较复杂的是参照完整性的实现机制。
3
数据库完整性
数据库的完整性
16
参照完整性检查和违约处理
[练习]对表SC和Course，可能破坏参照完 整性的操作情况
SC表增加一个元组 修改SC表的一个元组 从Course表删除一个元组 修改Course表中一个元组的Cno属性值
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参照完整性检查和违约处理
可能破坏参照完整性的情况及违约处理
被参照表 (例如Student)
数据的正确性和相容性 数据的完整性和安全性是两个不同概念
数据的完整性 防止数据库中存在不正确的数据 防范对象：不合语义的、不正确的数据
数据的安全性 防止恶意的破坏和非法的存取 防范对象：非法用户和非法操作
4
数据库完整性(续)
为维护数据库的完整性，DBMS必须：
提供定义完整性约束条件的机制 提供完整性检查的方法 违约处理
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实体完整性定义(续)
[例2]将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码
CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) NOT NULL， Cno CHAR(4) NOT NULL， Grade SMALLINT， PRIMARY KEY (Sno，Cno) /*只能在表级定义主码*/);
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在主表中修改主码例
例：将S关系中Sno=950001的元组中Sno 值改为960123。设SC关系中有4个元组 的Sno=950001

数据库监控与调优
实时监控数据库运行状态，根 据性能指标进行调优操作，确
保数据库高效运行。
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数据库应用实例
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电子商务网站数据库设计
商品信息存储
包括商品名称、描述、价格、库存等
订单处理
生成订单、支付状态、物流信息等
用户信息管理
注册信息、地址、支付方式等
数据分析
销售统计、用户行为分析等
规范化设计的优点
减少数据冗余、提高数据一致 性、增强数据完整性、优化数 据库性能等。10源自2024/1/2703
数据库设计
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数据库设计的步骤
需求分析
收集和分析用户需求，确定数据库 需要支持的功能和性能要求。
概念设计
建立概念模型，通常使用实体-联系 模型（E-R模型）来描述数据和数据
间的关系。
2024/1/27
9
关系数据库的规范化设计
第二范式（2NF）
要求表的主键列完全函数依赖 于整个候选键，即消除部分依 赖。
BCNF范式
在3NF的基础上，要求每一个 决定因素都包含候选键，即达 到更高的规范化程度。
第一范式（1NF）
要求数据库表的每一列都是不 可分割的原子数据项。
2024/1/27
第三范式（3NF）
要求非主键列只依赖于主键列 ，即消除传递依赖。
BCNF、4NF等更高范式
消除传递依赖，确保每个属性只依赖于主 键。
在更高级别上消除冗余和异常，提高数据 库设计的质量。
2024/1/27
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数据库设计的优化
01
索引优化
根据查询需求和数据分布特点 ，合理选择索引类型和索引列