数据库系统概论ppt课件共104页

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数据库系统原理讲义课件

01
索引类型
常见的索引类型包括B树索引、哈希索引、位图索引等，每种索引类型都有其适用的场景和优缺点。
02
03
索引维护
索引的维护也是非常重要的，定期对索引进行重建和优化可以提高其性能。
数据库系统硬件优化
硬件优化概述
除了软件层面的优化外，硬件层面的优化也是必不可少的，尤其
是对于大规模的数据库系统。
数据库性能调优
通过优化数据库设计、查询语句和物理存储等手段，提高数据库性能的过程。
03
数据库系统操作与管理
数据库的创建与维护
数据库的创建
选择合适的数据库管理系统（如MySQL、Oracle、SQL Server等），根据需求设计数据库结构，创建数据库实例。
数据库的维护
定期备份数据库，监控数据库性能，进行数据库优化和修复，确保数据库的正常运行。
关系数据库
关系数据库
关系完整性
一种基于关系的数据库，使用表格形式存储数据，每个表格由行和列组成，每列代表一个属性，每行代表一个记录。
关系数据库中数据的完整性约束，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
关系数据库管理系统（RDBMS）
一种用于描述关系数据库操作的数学模型，包括选择、投影、连接等操作。
云计算
云计算技术的发展推动了数据库技术的云化，使得数据库服务能够更加灵活地部署和扩展。
智能化
数据库技术正与人工智能技术相结合，实现数据挖掘、智能推荐等功能，提高数据利用价值。
分布式
分布式数据库技术能够支持大规模数据的存储和管理，提高数据库系统的可扩展性和可靠性。
NoSQL数据库简介
存储设备

《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。

第一章数据库系统概念精品PPT课件

• 数据库中的数据按一定的数据模型组织、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，可为各种用户共享。
4
2. DBMS的作用
CPU
用户请求
SELECT 学号，姓名，专业 FROM学生
存取数据
DBMS
DB
学号姓名专业 99021 田立平计算机 99024 李康健法律 99034 葛小力会计学 99035 顾华伟新闻
5
3. DBMS 的基本功能 CPU
数据定义
定义数据库结构和存储结构；定义数据库中数据之间的联系；定义数据完整性约束条件和保证完整性的触发机制等
数据操作
完成对数据库中数据的操作：输入、查询、插入、删除、修改等；
6
3. DBMS 的基本功能(续) CPU
• 数据库运行的管理 • 完成对数据库的安全性控制/完整性控制/并
• 数据库系统的优点
– 在数据字典中存储数据结构和数据之间的联系； – 在建立数据库时，只需要简单地定义数据的逻辑结构，
不必定义数据的物理结构和编写程序； – 可自动将用户输入的逻辑数据转换成物理数据； – DBMS中通过封锁和授权机制，确保数据库的安全性和
保密性； – 能够实现数据共享，支持多个用户的数据存取；、 – 具有数据备份和数据恢复的能力，保证数据的可靠性； – 提供完整性约束功能，可以控制数据冗余和消除潜在
的数据不一致问题； – 提供功能强大的结构化查询语言SQL。
16
1.4 数据模型
CPU
理解两个概念：
模型
数据模型
17
模型的定义
CPU
在韦伯斯特词典中把模型定义成 “对不能直接观察的事物进行形象的描述和模拟”。

数据库系统概论版PPT课件

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
17
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
9
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*/);
20
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

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。

第1章数据库系统概论PPT课件

❖ 学习要点
▪ 数据库系统有关的基本概念 ▪ 数据库的发展历史 ▪ 数据模型(Data Models) ▪ 数据库系统的三级模式及二级映象 ▪ 数据库系统
2020/11/14
第1章绪论
1.1 数据库系统概论
❖ 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）
计算机软件的种类？
2020/11/14
第1章绪论
数据库管理系统的功能
❖ 功能
▪ 数据定义：定义数据库结构、权限、索引等。 ▪ 数据存取：实现对数据的查询、增、删、改等
操作。 ▪ 数据库的运行管理：实现数据库恢复、并发控
制、完整性检查、安全性检查、日志管理等功能，保证数据库系统的正常运行。 ▪ 数据库的建立和维护：数据输入、转换、转储、恢复，数据库性能监控、性能分析等。
数据库原理
课程性质与设置目的
❖ 性质
▪ 计算机与信息类专业的一门专业基础课 ▪ 数据库技术是计算机软件学科的重要分支 ▪ 应用领域广大
❖ 目的
▪ 掌握基本原理和方法 ▪ 掌握数据库结构设计和数据库应用系统开发
方法 ▪ 能应用现有数据库管理软件和软件开发工具
2020/11/14
第1章绪论
数据库的地位
的文件系统是专门用于数据管理的软件 ▪ 处理方式：联机实时处理、批处理
2020/11/14
第1章绪论
文件系统的特点
❖ 数据的管理者：文件系统，数据可长期保存 ❖ 数据面向的对象：某一应用程序 ❖ 数据的共享程度：共享性差、冗余度大 ❖ 数据的结构化：记录内有结构，整体无结构
❖ 数据的独立性：独立
▪ 一个模式可对应多个外模式，对于每一个外模式均有一Fra bibliotek外模式／模式映象。

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

数据库系统ppt课件(完整版)pptx

20世纪60年代后期出现了一种新型的数据管理技术——数据库技术，它解决了数据的组织、存储和管理问题，实现了数据的共享
和高效处理。
数据库系统组成与结构
数据库系统组成
数据库系统由数据库、数据库管理系统（DBMS）、应用系统和用户构成。
VS
数据库系统结构
数据库系统的结构可以分为三级模式结构，包括外模式、模式和内模式。其中，模式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；外模式是模式的子集，是用户与数据库的接口；内模式是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方式。
用户自定义完整性
根据业务需求，设置自定义的约束条件，如字段值范围、格式等。
级联操作
在更新或删除记录时，自动更新或删除相关联的数据，保持数据一致性。
并发操作带来问题及解决方法
丢失更新
两个事务同时更新同一数据，后提交的事务会覆盖先提交的事务的更新结果。解决方法包括使用锁机制、时间戳等。
脏读
一个事务读取了另一个未提交事务的修改数据，可能导致数据不一致。解决方法包括使用隔离级别、锁机制等。
考虑系统的性能、稳定性、可扩展性和易用性
确保系统具有良好的技术支持和社区资源
05
数据库安全、完整性与并发控制
数据库安全性保护措施
用户身份鉴别
通过用户名/密码、数字证书等方式验证用户身份，防止非法用户访问。
访问控制
根据用户角色和权限，限制对数据库对象的访问和操作，确保数据不被越权访问。
数据加密
未来发展趋势预测和挑战应对
多模数据管理
未来数据库将支持多种数据模型的管理和访问，以满足不同应用的需求。
文档存储数据库

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（4）关联：个体间的相互关系。
数据库系统概论-绪论
20
三个世界的假设
2、信息世界
是现实世界在人们头脑中的反映，是从后者到前者的抽象。（1）实体：每一个被认识了的个体在信息世界中成为实体。（2）属性：个体每个特征在人脑中形成的认识。（3）实体集：对应于现实世界中的全体。相同型的实体集合成为实体集。如所有学生元组构成的教工集合。（4）联系：现实世界中事物间的关联在信息世界中反映为实体间的联系。
数据库技术的产生和发展数据库系统阶段(3)
1、背景：计算机用于管理的规模更为庞大，应用越来越广泛，数据量急剧增长。
硬件：大容量磁盘。价格下降。软件：价格上升。联机实时处理要求增加，开始
考虑分布处理。
数据库系统概论-绪论
14
数据库技术的产生和发展(3) 数据库系统阶段
2、计算机数据管理的特点：
在这样的背景下，多用户、多应用共享数据的需求，使数据尽可能为多个应用服务，此时数据管
理的特点为：
面向全组织的复杂数据结构。
数据冗余度小，共享性高，易于扩充。
具有较高的程序和数据的独立性。
统一的数据控制功能（安全控制、完整性控制、并发控制、数据库恢复）。
数据库系统概论-绪论
15
用户的逻辑结构
数据库系统概论-绪论
11
2、文件管理阶段特点
优点：数据可以长期保存由文件系统管理数据缺点：数据共享性差，冗余度大数据独立性差程序与数据的关系见p8图1.4
数据库系统概论-绪论
12
文件系统阶段
程序1 程序2 程序n
文件系统
文件1 文件2 文件n
数据库系统概论-绪论
13
数据库系统概论-绪论
3
（1）数据定义功能 (DDL—数据
定义语言)
提供数据定义语言（DDL）定义源模式（外模式、内模式、模式）。
（2）数据操纵功能(DML—数据操纵语言)
DML有两类：
嵌入主语言中的宿主型 DML，如 C， PASCAL等语言中要对数据操作，不能独立操作；
交互式命令语言，可以独立使用，称为
自含型或自主型DML，解释执行。
Hale Waihona Puke 数据库系统概论-绪论4
（3）数据库的运行管理
并发控制
避免并发程序之间互相干扰防止数据库被破坏杜绝提供给用户不正确的数据
存取控制（安全性检查）
完整性约束条件的检查和执行
保护数据库始终包含正确的数据用户可以设计完整性规则以确保数据值的正确性
能比较真实的模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现
数据库系统概论-绪论
19
准备：三个世界的假设
现实世界、信息世界和数据世界（计算机世界）。
1、现实世界：存在于人脑之外的客观世界，是具体事物与抽象概念及其相互联系的综合。
（1）事物（个体）：一个实际存在的且可以被识别的事件（2）特征：区别不同个体的依据 a. 个体的某些特征是相对固定的。 b. 个体可能有许多特征（3）全体：共有相同特征项目要求的个体为同类个体，所有同类个体构成一个集合称为“全体”。例学校的所有学生。
用户
用户
应用系统应用开发工具
数据库管理系统操作系统
数据库管理员
数据库
数据库系统图
数据库系统概论-绪论
7
二数据库技术的产生和发展人工管理阶段(1)
1、背景：计算机刚刚问世，主要用于科学计算。
硬件：这一阶段外存储器有磁带、卡片、纸带，没有磁盘等直接存取设备，输入的数据和程序都是二进制代码，只有专业人员才能操作，而且极易出错，不便于输入大量数据。
指长期储存在计算机内的、有组织的、可共享
的数据集合。
数据库系统概论-绪论
2
3、数据库管理系统(DBMS)：是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。主要功能：
（1）数据定义功能 (DDL—数据定义语言) （2）数据操纵功能(DML—数据操纵语言) （3）数据库的运行管理（ 4）数据库的建立和维护功能
数据库阶段
数据库整体逻辑结构
数据库的物理结构
逻辑数据独立性
物理数据独立性
图1.2 数据库系统的结构
数据库系统概论-绪论
16
文件系统与数据库系统比较
文件系统
一般只考虑记录内部的联系，而不去考虑记录之间的联系
因而整体上看，文件之间缺乏联系，数据的整体结构差
数据库技术
不但考虑记录内部的联系，而且还要考虑记录之间的联系
数据库内部的维护等（如索引、数据字典的自动
维护）。
数据库系统概论-绪论
5
（4）. 数据库的建立和维护功能
l 数据库的初始载入和转换 l 数据库的转储和恢复 l 数据库的重组织 l 性能监视、分析等。
数据库系统概论-绪论
6
数据库系统概述—基本概念
4、数据库系统(DBS)：指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户构成。
软件：没有操作系统，也没有管理数据的软件，数据处理方式是批处理。
数据库系统概论-绪论
8
人工管理阶段
2、人工管理阶段特点：
数据不保存应用程序管理数据:程序员不仅要设计程序中数据的
逻辑结构，而且要设计程序中的物理结构
数据不共享数据不具有独立性
数据库系统概论-绪论
9
人工管理阶段
数据库系统概论
( 绪论)
数据库系统概论-绪论
1
第一节数据库系统概述
一、基本概念
1、数据(Data):描述事物的符号记录称为数据。
（王彤，9098135，女，1980，江苏，计算机系，2019）
2、数据库(DataBase)：
这个词起源于20世纪50年代，当时美国为了战争的需要，把各种情报集中在一起，存储在计算机里，成为Information Base或DataBase。
记录之间的联系比较复杂，相应的数据结构也很复杂
数据库系统概论-绪论
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数据库阶段
应用程序1 应用程序2 应用程序n
数据库管理系统
DBMS
数据库
数据库系统概论-绪论
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第二节数据模型
定义:是现实世界数据特征的抽象。分类：据模型应用的不同目的，模型分为两类：概念模型和数据模型。数据模型应满足的条件：
程序1 程序2 程序n
数据1 数据2 数据n
数据库系统概论-绪论
10
数据库技术的产生和发展文件管理阶段(2)
1、背景：计算机不仅用于科学计算，还大量用于管理。
硬件：外存储器有了磁盘、磁鼓等直接存取的设备，使用户不必为存取数据而烦恼。
软件：出现操作系统，其中有专门管理数据的软件，称其为文件系统。处理方式有文件批处理和联机实时处理。