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中等职业教材数据库应用基础(第三版)第一章笔记整理摘要：一、前言二、数据库系统基本概念1.数据2.数据库3.数据库管理系统4.数据库系统三、数据库设计1.需求分析2.概念设计3.逻辑设计4.物理设计四、关系数据库基本概念1.关系模型2.关系运算3.关系数据库的规范化五、SQL 语言1.SQL 概述2.SQL 数据定义3.SQL 数据操作4.SQL 数据查询5.SQL 数据更新六、数据库的安全与保护1.数据安全2.数据完整性3.并发控制4.数据备份与恢复七、数据库应用系统设计与开发1.数据库应用系统设计2.数据库应用系统开发3.数据库应用系统实例八、数据库技术的发展趋势正文：【前言】随着计算机技术的飞速发展，数据库技术在各行各业中得到了广泛的应用。
数据库技术不仅成为了计算机科学与技术领域的一个重要分支，而且已经深入到了日常工作和生活的方方面面。
本章将介绍数据库应用基础，帮助读者了解和掌握数据库技术的基本原理和应用方法。
【数据库系统基本概念】为了更好地理解数据库技术，首先需要了解数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统这四个基本概念。
数据是指存储在计算机中的各种信息，数据库是对数据进行统一组织、存储、管理和维护的集合，数据库管理系统是用于管理数据库的计算机软件，而数据库系统则是数据库与数据库管理系统相结合的产物。
【数据库设计】数据库设计是数据库应用的基础，包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计四个阶段。
需求分析是为了了解用户的需求，概念设计是将需求转化为信息结构，逻辑设计是将信息结构转换为逻辑结构，物理设计则是将逻辑结构转换为物理结构。
【关系数据库基本概念】关系数据库是基于关系模型的数据库，采用关系运算、关系查询和关系更新等方式进行数据操作。
为了保证数据的一致性和正确性，需要对关系数据库进行规范化。
【SQL 语言】SQL（结构化查询语言）是关系数据库的通用语言，用于对数据库进行定义、操作和查询。
数据库知识要点归纳第1章数据库基础知识1.数据库（DB）是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。
数据库是长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。
数据库管理数据两个特征：1.数据整体性 2.数据库中的数据具有数据共享性2.数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系统软件3.数据库应用系统是在数据库管理系统（DBMS）支持下建立的计算机应用系统，简写为DBAS。
数据库应用系统是由数据库系统、应用程序系统、用户组成的。
例如，以数据库为基础的财务管理系统、人事管理系统、图书管理系统,成绩查询系统等等。
4.数据库系统DBS是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。
它通常由软件、数据库和数据管理员组成。
5.数据库中数据独立性数据和程序之间的依赖程度低，独立程度大的特性称为数据独立性高。
1、数据的物理独立性数据的物理独立性是指应用程序对数据存储结构的依赖程度。
2、数据的逻辑独立性数据的逻辑独立性是指应用程序对数据全局逻辑结构的依赖程度。
6.数据库的三级模式是模式、外模式、内模式。
1.模式（Schema）一个数据库只有一个模式 2.外模式（External Schema）一个数据库有多个外模式。
3.内模式（Internal Schema）一个数据库只有一个内模式。
7.数据库系统的二级映象技术第2章数据模型与概念模型1.实体联系的类型：一对一联系（1:1）一对多联系（1:n）多对多联系（m:n）2.E-R图描述现实世界的概念模型，提供了表示实体集、属性和联系的方法。
长方形表示实体集椭圆形表示实体集的属性菱形表示实体集间的联系3.数据模型的三要素数据结构、数据操作、数据约束条件数据结构分为：层状结构、网状结构和关系结构常见的数据模型：层次模型、网状模型和关系模型。
层次模型用树形结构来表示各类实体以及实体间的联系１第3章数据库系统的设计方法1.数据库系统设计应分6个阶段进行，这6个阶段是需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据库实施和数据库运行和维护。
第一章数据库概论1.人工管理阶段,文件系统阶段,数据库阶段,高级数据库阶段(对象数据库技术,分布式数据库系统,开放数据库互连技术,xml数据库技术,现代信息集成技术)2.数据描述:概念设计中:实体,实体集,属性,实体标识符;逻辑设计中:字段,记录,文件,关键码;物理设计中:位,字节,字,块,桶,卷;3.概念模型,逻辑模型(层次,网状,关系,对象),外部模型,内部模型;4.三层模式(外模式,逻辑模式,内模式),两级映像(外模式/逻辑模式映像，逻辑模式/内模式映像)5.数据库系统：数据库，硬件，软件，数据库管理员第二章关系模型和关系运算理论1.超键：能唯一标识元组的属性或属性集。
候选键：不含有多余属性的超键主键：用户选作元祖标识的候选键。
外键：是其他模式的主键。
实体完整性规则，参照完整性规则，用户定义的完整性规则关系模式的三层体系结构：关系模式，子模式，存储模式2.关系代数的5个基本操作：并，差，笛卡尔积，投影，选择；关系代数的4个组合操作：交，连接，自然连接，除法。
关系代数的7个扩充操作：改名，广义投影，赋值，外连接，外部并，半连接，聚集操作3.关系代数表达式的启发式优化算法：尽可能早的执行选择操作；尽可能早的执行投影操作；避免直接做笛卡尔积第三章关系数据库语言SQL1.SQL的组成：数据定义语言，数据操纵语言，嵌入式，数据控制语言2.数据定义：数据类型ok，数据库，数据表，索引的创建等ok。
3.数据查询，数据更新ok。
4，视图，嵌入式，动态SQL语句，存储过程。
第四章关系数据库的规范化设计1.定义1：函数依赖：设有关系模式R（U），U为属性集，x、y为U的子集，函数依赖（FD）是形为X→Y的一个命题，只要r是R的当前关系，对r中任意两个元组t和s,都有t[X]=s[X]蕴涵t[Y]=s[Y],那么称FDX→Y在关系模式R(U)中成立。
定义2：如果X→Y和Y→X同时成立，则可记为X←→Y。
定义3：设F是在关系模式R上成立的函数依赖的集合，X→Y 是一个函数依赖。
第一章数据库系统概述本章学习重点：1.数据库系统的三级模式结构2.数据模型中概念层模型（E-R）模型域逻辑层模型（关系模型）第一节数据库基本概念一、数据（Data）：是描述事物的符号记录，是指用物理符号记录下来的、可以鉴别的信息包括数字、字母、文字、特殊字符组成的文本数据，也可以是图形、图像、动画、影像、声音、语言等多媒体数据。
例如，日常生活和工作中使用的客户档案记录、商品销售记录等都是数据二、数据库（Database,简称DB）1.定义：是长期储存在计算机中的有组织的、可共享的（大量）数据集合2.数据库中存储的数据具有永久存储、有组织和可共享三个基本特点三、数据库管理系统（Data Management System,简称DBMS）数据库管理系统产生的时期是20世纪60年代后期DBMS必须具有将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能，这就是数据库的故障恢复1.定义：是位于应用程序（用户）与操作系统之间的一层数据管理软件2.主要功能（1）数据定义功能：提供数据定义语言（DDL）定义数据库中的数据对象例如：表、视图、存储过程、触发器等（2）数据操纵功能：提供数据操纵语言（DML）操纵数据实现对数据库的基本操作例如：查询、插入、删除和修改（3）数据库的运行管理：保证数据的安全性（用户只能使用视图定义中的数据，而不能使用视图定义外的其它数据）、完整性（数据的正确性、有效性和相容性，防止错误的数据进入数据库）、多用户对数据的并发使用以及发生故障后的系统恢复（4）数据库的建立和维护功能：创建数据库及对数据库空间的维护、数据库的备份与恢复功能、数据库的重组织功能和性能监视、分析等数据库恢复采用的方法：建立检查点、建立副本、建立日志文件（5）数据组织、存储和管理功能例如：索引查找、顺序查找（6）其他功能：主要包括与其他软件的网络通信功能、不同数据库管理系统之间的数据传输以及相互访问功能等四、数据库系统（Database System,DBS）：是指在计算机中引入数据库技术之后的系统1.通常一个完整的数据库系统包括数据库、数据库管理系统及相关实用工具、应用程序、数据库管理员和用户2.数据库管理员（Database Administrator,DBA）：专门负责对数据库进行维护，并保证数据库正常、高效运行第二节数据管理技术的发展一、人工管理阶段（20世纪50年代中期以前）特点：1.数据不保存2.应用程序管理数据3.数据面向应用注意：记录内无结构，整体无结构二、文件系统阶段（20世纪50年代后期到60年代中期）缺陷：数据冗余、数据不一致、数据联系弱特点：1．数据的管理者：文件系统，数据可长期保存2．数据面向的对象：某一应用程序3．数据的共享程度：共享性差、冗余度大4．数据的结构化：记录内有结构，整体无结构5．数据的独立性：独立性差，数据的逻辑结构改变必须修改应用程序6．数据控制能力：应用程序自己控制三、数据库系统阶段（20世纪60年代后期以来）特点：1.数据集成2.数据共享性高3.数据冗余度小4.数据一致性5.数据独立性高6.实施统一管理与控制7.减少应用程序开发与维护的工作量第三节数据库系统的结构一、数据库系统的三级模式结构1.模式：也称为概念模式或逻辑模式，它是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图2.外模式：也称为子模式（Subschema）或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述DBMS提供子模式描述语言（Subschema DDL）来严格地定义子模式3.内模式：也称为存储模式（Storage Schema），它是对数据库中数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示形式4.三级模式结构的两层映像与数据独立性（1）外模式/模式映像（逻辑独立性）（2）模式/内模式映像（物理独立性）数据独立性：不会因为系统数据库存储（物理）结构与数据逻辑结构的变化而影响应用程序二、数据库系统的运行与应用结构1.客户/服务器（Client/Server,C/S）模式（需要下载）例如：QQ、桌面客户端游戏2.浏览器/服务器（Browser/Server,B/S）模式例如：网站、在线web游戏第四节数据模型一、数据特征与数据模型组成要素1.数据结构：描述的是系统的静态特性及数据对象的数据类型、内容、属性以及数据对象之间的联系2.数据操作：描述的是系统的动态特性，是对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3.数据约束：描述数据结构中数据间的语法和语义关联，包括相互制约与依存关系以及数据动态变化规则，以保证数据的正确性，有效性与相容性二、数据模型的分类1.概念层数据模型（1）信息世界中的基本概念A．实体（Entity）: 客观存在并可相互区别的事物称为实体，可以是具体的人、事、物或抽象的概念，B．属性（Attribute）：实体所具有的某种特性称为实体的属性，一个实体可以由多个属性来描述C．码或键（Key）：唯一标识实体的属性集称为码D．域（Domain）：属性的取值范围称为该属性的域E．实体型（Entity Type）：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型F．实体集（Entity Set）：同型实体的集合称为实体集G．联系（Relationship）：现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界中反映为实体内部的联系和实体之间的联系实体型间联系：★一对多1：N★一对一1：1★多对多N：M（2）概念模型的表示方法概念模型：用来描述现实世界的事物，与具体的计算机系统无关表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型最典型的概念模型是实体联系（E-R）2.逻辑层数据模型（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（4）面向对象模型在面向对象技术中，相同元素的有序集合，并且允许有重复的元素的复合数据类型是列表类型3.物理层数据模型：也称为数据的物理模型（Physical Model），其描述数据在存储介质上的组织结构，是逻辑模型的物理实现，即每一种逻辑模型在实现时都有与其相对应的物理模型逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模第二章关系数据库本章学习重点：1.关系数据库的相关概念2.关系规范化理论，各个范式之间的转化关系第一节关系数据库概述系统而严格地提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd1.1970年提出关系数据模型2. E.F.Codd在1970年发表了论文《Communication of the ACM》3.之后，提出了关系代数和关系演算的概念4.1972年提出了关系的第一、第二、第三范式5.1974年提出了关系的BC范式关系数据库应用数学方法来处理数据库中的数据80年代后，关系数据库系统成为最重要、最流行的数据库系统典型实验系统：System R、University INGRES典型商用系统：ORACLE（占有率最高）、SYBASE、INFORMIX、IBM DB2课程中使用的是MySQL第二节关系数据模型一、关系数据结构关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构，即关系基本术语：1.表（Table）：表，也称为关系，是一个二维的数据结构，它由表名构成表的各个列（如学号、姓名等）及若干行数据（各个学生的具体信息）组成。
关系型数据库工作原理
关系型数据库工作原理是通过使用关系型数据模型来存储和管理数据的。
关系型数据模型是基于关系的概念，将数据组织成表格形式，每个表格由行和列组成。
行代表一个数据实例，列代表数据实例的属性。
关系型数据库使用结构化查询语言（SQL）作为数据操作语言，通过SQL语句实现数据的增删改查。
当用户发送一个SQL查
询请求时，数据库管理系统（DBMS）会根据SQL语句解析
用户请求，执行相应的操作。
关系型数据库使用基于磁盘的存储结构来存储数据。
数据被存储在硬盘上的文件中，每个表格对应一个文件。
DBMS利用
索引来提高数据的查询效率，索引是一种有序的数据结构，可以帮助DBMS快速定位数据。
当内存中没有足够的空间来执行所有操作时，关系型数据库使用磁盘作为辅助存储。
数据库会将部分数据读取到内存中进行操作，并在需要时将更改的数据写回到磁盘上的文件中。
关系型数据库还支持事务的概念，事务是一组数据库操作的逻辑单元，它要么全部执行成功，要么全部回滚到初始状态。
事务通过保证数据库的一致性和隔离性来提供数据的完整性和并发控制。
总的来说，关系型数据库工作原理是基于关系型数据模型，使用SQL语句对数据进行操作，并使用磁盘和内存进行存储和
访问。
它提供了高效的查询和事务支持，适用于处理结构化数据的场景。
数据库原理及应用教案第一章：数据库基础知识1.1 数据库概念介绍数据库的定义、特点和作用解释数据库管理系统（DBMS）的作用1.2 数据模型介绍实体-关系模型、关系模型和对象-关系模型解释模型中的概念，如实体、属性、关系等1.3 数据库设计介绍数据库设计的过程和方法解释需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的关系第二章：SQL语言2.1 SQL概述介绍SQL的作用和特点解释SQL的基本语法和命令2.2 数据定义介绍数据表的创建、修改和删除命令解释字段数据类型的选择和约束条件的设置2.3 数据操作介绍数据插入、更新、删除和查询命令解释SQL语句中的条件筛选和排序功能第三章：关系数据库管理3.1 关系数据库概述介绍关系数据库的概念和特点解释关系数据库管理系统（RDBMS）的作用3.2 关系代数和元组演算介绍关系代数和元组演算的基本操作解释选择、投影、连接和除法等操作的含义和应用3.3 数据库事务管理介绍事务的概念和属性解释事务管理的基本操作，如提交、回滚和隔离级别第四章：数据库安全与性能优化4.1 数据库安全介绍数据库安全的重要性解释访问控制、用户身份验证和加密等安全措施4.2 数据库性能优化介绍数据库性能优化的目标和方法解释查询优化、索引创建和数据分区等技术的作用和应用4.3 数据库备份与恢复介绍数据库备份和恢复的概念和重要性解释备份策略、恢复模式和故障转移等操作的实现方法第五章：数据库应用系统设计与实现5.1 数据库应用系统概述介绍数据库应用系统的概念和组成部分解释系统分析、设计和实现的关系和流程5.2 数据库应用系统设计介绍数据库应用系统设计的方法和步骤解释需求分析、系统架构设计、界面设计和数据访问设计等内容5.3 数据库应用系统实现介绍数据库应用系统实现的工具和技术解释编程语言的选择、数据库连接和业务逻辑实现等步骤第六章：关系数据库高级功能6.1 函数依赖与规范化介绍函数依赖的概念和分类解释规范化理论及其应用，包括第一范式至第三范式6.2 数据库模式设计介绍模式设计的原则和方法解释如何进行模式分解和模式重构6.3 数据库触发器和存储过程介绍触发器和存储过程的概念和作用解释它们的语法和应用场景第七章：数据库编程技术7.1 数据库访问接口介绍ODBC、JDBC等数据库访问接口的概念和作用解释如何使用这些接口进行数据库编程7.2 参数化查询与预编译语句介绍参数化查询和预编译语句的概念解释它们的优点和编程实现方法7.3 事务处理与并发控制介绍事务的概念和并发控制的重要性解释事务处理和并发控制的技术，如锁定和乐观并发控制第八章：XML数据库和大数据技术8.1 XML数据库概述介绍XML数据库的概念和特点解释XML数据模型和XML查询语言8.2 大数据技术简介介绍大数据的概念、特征和挑战解释大数据处理技术，如Hadoop和Spark8.3 NoSQL数据库技术介绍NoSQL数据库的概念和分类解释非关系型数据库的优缺点和应用场景第九章：数据库系统的案例分析9.1 企业级数据库应用案例分析企业级数据库应用的典型案例解释案例中的数据库设计、性能优化和安全性考虑9.2 云计算环境下的数据库应用介绍云计算对数据库技术的影响分析云计算环境下的数据库部署和运维策略9.3 移动数据库应用案例探讨移动数据库的特点和挑战分析移动数据库在特定应用场景下的解决方案第十章：数据库发展趋势与未来10.1 数据库技术的发展趋势分析数据库技术的发展方向讨论新兴技术如NewSQL、图数据库等的发展状况10.2 数据库未来的挑战与机遇讨论数据库技术在未来的挑战探讨应对挑战的可能解决方案和发展机遇10.3 数据库教育的未来分析数据库教育在未来的发展需求讨论如何培养适应未来数据库技术发展的人才重点和难点解析重点环节1：数据库概念和特点数据库的定义和作用是理解数据库原理的基础，需要重点关注。
