數(shù)據(jù)庫第一章概述v

數(shù)據(jù)庫第一章概述v2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTINGWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKUDESIGNWENKU目錄CATALOGUE數(shù)據(jù)庫基本概念與特點關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型與ER圖設(shè)計方法SQL語言基礎(chǔ)與操作實踐數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則與規(guī)范數(shù)據(jù)庫安全管理與維護措施數(shù)據(jù)庫基本概念與特點PART01數(shù)據(jù)庫定義及作用數(shù)據(jù)庫定義數(shù)據(jù)庫是長期存儲在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的大量數(shù)據(jù)的集合，具有數(shù)據(jù)冗余度小、數(shù)據(jù)獨立性高和易擴展等特點。數(shù)據(jù)庫作用數(shù)據(jù)庫是現(xiàn)代信息系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，它提供了數(shù)據(jù)的存儲、檢索、定義和管理等功能，使得數(shù)據(jù)能夠被高效地利用和管理。ABCD數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組成要素數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)的倉庫，通常包括多個表、視圖、索引等對象。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序使用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用程序，如數(shù)據(jù)錄入、查詢、報表生成等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）用于管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)的定義、存儲、檢索、維護等功能。數(shù)據(jù)庫用戶使用數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)處理的人員，包括數(shù)據(jù)庫管理員、開發(fā)人員和最終用戶等。層次數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫01早期的數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要采用層次模型或網(wǎng)狀模型，數(shù)據(jù)之間通過指針或鏈接進行關(guān)聯(lián)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫02隨著關(guān)系模型理論的提出和完善，關(guān)系數(shù)據(jù)庫逐漸成為主流，它采用二維表結(jié)構(gòu)存儲數(shù)據(jù)，具有嚴格的數(shù)學基礎(chǔ)和完備的理論體系。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫03近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如NoSQL數(shù)據(jù)庫）逐漸興起，它們采用鍵值對、文檔或列存儲等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，適用于海量數(shù)據(jù)的存儲和處理。數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展歷程科學研究科研領(lǐng)域需要處理大量的實驗數(shù)據(jù)、觀測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)科研數(shù)據(jù)管理和分析的重要工具。企業(yè)信息化企業(yè)資源計劃（ERP）、客戶關(guān)系管理（CRM）、供應(yīng)鏈管理（SCM）等系統(tǒng)都離不開數(shù)據(jù)庫的支持。電子商務(wù)電子商務(wù)平臺需要處理大量的商品信息、訂單信息和用戶信息等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)這些功能的基礎(chǔ)。金融領(lǐng)域銀行、證券、保險等金融機構(gòu)需要處理大量的交易數(shù)據(jù)、客戶數(shù)據(jù)和風險數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)庫是實現(xiàn)金融信息化的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)庫應(yīng)用領(lǐng)域舉例關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PART02基于關(guān)系模型，以二維表形式存儲數(shù)據(jù)，具有嚴格的數(shù)學理論基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通過ACID事務(wù)特性保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。數(shù)據(jù)完整性SQL語言作為標準的數(shù)據(jù)操作語言，使得關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有高度的可移植性和互操作性。標準化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫原理及特點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用鍵值對、文檔、列式存儲等靈活的數(shù)據(jù)模型，適應(yīng)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。高性能針對特定應(yīng)用場景進行優(yōu)化，如大數(shù)據(jù)處理、實時分析等。可擴展性支持水平擴展，通過增加節(jié)點提高數(shù)據(jù)處理能力。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫原理及特點輸入標題數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)靈活性數(shù)據(jù)一致性兩者比較與適用場景分析關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通過事務(wù)保證強一致性，非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫通常保證最終一致性。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫適用于對數(shù)據(jù)一致性和完整性要求較高的場景，如金融、電信等；非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫適用于大數(shù)據(jù)處理、實時分析、社交網(wǎng)絡(luò)等場景。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫支持水平擴展，適合處理海量數(shù)據(jù)和高并發(fā)場景，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則通常通過垂直擴展提高性能。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫支持靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，適合處理復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)，而關(guān)系型數(shù)據(jù)庫則要求事先定義好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。適用場景擴展性關(guān)系型數(shù)據(jù)庫典型產(chǎn)品Oracle、MySQL、SQLServer、PostgreSQL等。非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫典型產(chǎn)品MongoDB（文檔型）、Redis（鍵值對型）、Cassandra（列式存儲型）、Neo4j（圖形數(shù)據(jù)庫）等。典型產(chǎn)品介紹數(shù)據(jù)模型與ER圖設(shè)計方法PART03數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象，用于描述數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系和數(shù)據(jù)的約束條件。根據(jù)數(shù)據(jù)抽象層次的不同，數(shù)據(jù)模型可分為概念模型、邏輯模型和物理模型。數(shù)據(jù)模型概念及分類數(shù)據(jù)模型分類數(shù)據(jù)模型定義實體是客觀存在并可相互區(qū)別的事物，實體集是具有相同屬性的實體的集合。實體與實體集屬性是實體的特征，聯(lián)系是實體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。屬性與聯(lián)系ER模型用矩形表示實體集，橢圓表示屬性，菱形表示聯(lián)系，并用線段將它們連接起來。ER模型表示方法實體-聯(lián)系模型（ER模型）確定實體集和屬性、確定聯(lián)系和聯(lián)系類型、繪制ER圖并添加注釋。繪制步驟保持圖形簡潔明了、使用不同顏色和線型區(qū)分不同類型元素、添加必要注釋說明。繪制技巧ER圖繪制步驟和技巧實體集設(shè)計學生、課程、成績等實體集及其屬性設(shè)計。聯(lián)系設(shè)計學生與課程之間的選課聯(lián)系、學生與成績之間的獲得聯(lián)系等設(shè)計。ER圖繪制根據(jù)上述設(shè)計，使用繪圖工具繪制學生管理系統(tǒng)的ER圖。案例：學生管理系統(tǒng)ER圖設(shè)計SQL語言基礎(chǔ)與操作實踐PART04SQL語言定義SQL（StructuredQueryLanguage）是一種用于管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標準編程語言，用于數(shù)據(jù)的查詢、更新、管理和數(shù)據(jù)庫模式創(chuàng)建與修改等。數(shù)據(jù)操縱插入、更新、刪除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)查詢從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制控制對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限和安全性。數(shù)據(jù)定義定義數(shù)據(jù)庫、表、視圖、索引等數(shù)據(jù)庫對象。事務(wù)控制確保數(shù)據(jù)庫事務(wù)的完整性和一致性。SQL語言概述及功能03CREATETABLE：創(chuàng)建新表。01DDL定義：數(shù)據(jù)定義語言（DDL）是用于定義和管理數(shù)據(jù)庫中的對象的語句，如創(chuàng)建、修改或刪除數(shù)據(jù)庫、表和索引等。02CREATEDATABASE：創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)定義語言（DDL）數(shù)據(jù)定義語言（DDL）ALTERTABLE：修改現(xiàn)有表結(jié)構(gòu)。CREATEINDEX：創(chuàng)建索引。DROPTABLE：刪除表。DROPINDEX：刪除索引。數(shù)據(jù)操縱語言（DML）DML定義：數(shù)據(jù)操縱語言（DML）是用于添加、修改、刪除或查詢數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)的語句。INSERTINTO：向表中插入新數(shù)據(jù)。UPDATE：更新表中的數(shù)據(jù)。DELETEFROM：從表中刪除數(shù)據(jù)。SELECT：查詢表中的數(shù)據(jù)。ORDERBY子句SELECT語句指定要檢索的列、選擇條件、排序方式等。GROUPBY子句對結(jié)果集進行分組，通常與聚合函數(shù)一起使用。HAVING子句過濾分組后的結(jié)果集，只返回滿足條件的分組。數(shù)據(jù)查詢語言（DQL）是用于從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)的語句，是SQL語言中最常用的部分之一。DQL定義WHERE子句過濾結(jié)果集，只返回滿足條件的記錄。對結(jié)果集進行排序，可以指定升序或降序排列。數(shù)據(jù)查詢語言（DQL）數(shù)據(jù)庫設(shè)計原則與規(guī)范PART05設(shè)計目標確保數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)清晰、可維護、可擴展，并滿足應(yīng)用需求。方法論采用自頂向下的設(shè)計思路，先進行概念設(shè)計，再進行邏輯設(shè)計和物理設(shè)計。數(shù)據(jù)庫設(shè)計目標和方法論通過消除數(shù)據(jù)冗余和依賴，提高數(shù)據(jù)庫設(shè)計的合理性和效率。規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中，應(yīng)遵循一定的規(guī)范化級別，如第一范式、第二范式、第三范式等，以確保數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的合理性和數(shù)據(jù)的完整性。應(yīng)用規(guī)范化理論在數(shù)據(jù)庫設(shè)計中的應(yīng)用通過建立合適的索引，提高數(shù)據(jù)查詢速度。索引優(yōu)化編寫高效的SQL語句，減少數(shù)據(jù)庫負載。查詢優(yōu)化根據(jù)數(shù)據(jù)類型和使用頻率，選擇合適的存儲引擎和存儲方式。存儲優(yōu)化采用合理的并發(fā)控制策略，確保數(shù)據(jù)庫在高并發(fā)場景下的穩(wěn)定性和性能。并發(fā)控制性能優(yōu)化策略探討實施與維護根據(jù)設(shè)計結(jié)果，建立數(shù)據(jù)庫實例，并進行日常的維護和管理。物理設(shè)計確定數(shù)據(jù)庫的存儲結(jié)構(gòu)、訪問方法、并發(fā)控制等具體實現(xiàn)細節(jié)。邏輯設(shè)計將概念模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫邏輯模型，包括表結(jié)構(gòu)、字段、索引等。需求分析分析電商網(wǎng)站的業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)特點，確定數(shù)據(jù)庫設(shè)計的目標和要求。概念設(shè)計設(shè)計電商網(wǎng)站的數(shù)據(jù)模型，包括實體、屬性、關(guān)系等。案例分析：某電商網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫安全管理與維護措施PART06安全性威脅包括未經(jīng)授權(quán)的訪問、數(shù)據(jù)泄露、惡意修改或破壞等。防范策略采用強密碼策略、訪問控制列表（ACL）、防火墻等技術(shù)手段，以及定期審計和監(jiān)控等管理措施。安全性威脅和防范策略完整性保障手段介紹確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性，防止數(shù)據(jù)被篡改或損壞。完整性保障采用事務(wù)處理、約束條件（如主鍵、外鍵等）、觸發(fā)器等技術(shù)手段，以及數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)等管理措施。手段介紹并發(fā)控制協(xié)調(diào)多個用戶或進程對同一數(shù)據(jù)項的訪問，以避免數(shù)據(jù)不一致或沖突。要點一要點二機制剖析采用鎖機制（如共享鎖、排他鎖等）、時間戳、樂觀并發(fā)控制等技術(shù)手段，以及事務(wù)的隔離級別等控制措施。并發(fā)控制機制剖析VS在數(shù)據(jù)庫發(fā)生故障時，盡快恢復(fù)數(shù)據(jù)庫到正常狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)的可用性和完整性。技術(shù)探討