《Web數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)》課件2

Web數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)本課件將介紹Web數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)知識(shí)。我們將探討數(shù)據(jù)庫(kù)在Web應(yīng)用中的重要性，并學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)和管理Web數(shù)據(jù)庫(kù)。課程介紹課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生掌握Web數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)和技能，為后續(xù)學(xué)習(xí)高級(jí)課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)、SQL語(yǔ)言、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)等方面，并結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行講解。學(xué)習(xí)方式以理論講解、案例分析、實(shí)踐操作相結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決數(shù)據(jù)庫(kù)問題的能力。數(shù)據(jù)庫(kù)的重要性11.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)和管理大量數(shù)據(jù),確保數(shù)據(jù)完整性和一致性.22.數(shù)據(jù)共享與協(xié)作數(shù)據(jù)庫(kù)允許多個(gè)用戶同時(shí)訪問和共享數(shù)據(jù),提高工作效率,促進(jìn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作.33.信息檢索與分析數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能,支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策和業(yè)務(wù)洞察.44.應(yīng)用程序開發(fā)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)是大多數(shù)應(yīng)用程序的核心,為應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問服務(wù).數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)展歷程早期文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)單的方式存儲(chǔ)，缺乏結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一管理，不便于訪問和維護(hù)。層次數(shù)據(jù)庫(kù)模型采用樹狀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)組織成層次關(guān)系，但缺乏靈活性和通用性。網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)模型數(shù)據(jù)以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，允許復(fù)雜的關(guān)系，但復(fù)雜度高，難以維護(hù)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)模型以表格形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，使用SQL語(yǔ)言進(jìn)行操作，易于理解和使用，成為主流。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)和操作封裝在一起，支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型和繼承，適合特定領(lǐng)域應(yīng)用。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)針對(duì)大數(shù)據(jù)和高并發(fā)場(chǎng)景，提供靈活的存儲(chǔ)模型和高擴(kuò)展性，滿足互聯(lián)網(wǎng)需求。數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的集合。它采用特定的組織方式，方便數(shù)據(jù)的訪問和更新。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、維護(hù)、使用和安全。數(shù)據(jù)庫(kù)提供對(duì)數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組織關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)使用表格來組織數(shù)據(jù)，每個(gè)表格代表一個(gè)實(shí)體，行代表記錄，列代表屬性。關(guān)系鏈接不同表格之間通過關(guān)系進(jìn)行連接，關(guān)系定義了數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)，例如一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多關(guān)系。數(shù)據(jù)操作使用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作，包括數(shù)據(jù)插入、更新、刪除和查詢等。SQL語(yǔ)言基礎(chǔ)SQL語(yǔ)句分類SQL語(yǔ)句主要分為數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言（DDL）、數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DML）和數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言（DCL）。DDL用于創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，例如表、視圖和索引。DML用于對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行插入、刪除、更新和查詢操作。DCL用于控制數(shù)據(jù)庫(kù)用戶的訪問權(quán)限和操作權(quán)限。SQL語(yǔ)句語(yǔ)法SQL語(yǔ)句具有嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則，包括關(guān)鍵字、運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型等。語(yǔ)句通常由多個(gè)子句組成，例如SELECT、FROM、WHERE、ORDERBY和GROUPBY。掌握SQL語(yǔ)句的語(yǔ)法是使用數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，可以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和操作。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則一致性數(shù)據(jù)一致性確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，避免沖突，確保數(shù)據(jù)完整性。靈活性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)需要靈活，適應(yīng)未來變化，方便擴(kuò)展，適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展。性能優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，提升查詢速度，提升數(shù)據(jù)處理效率，保證系統(tǒng)響應(yīng)速度。安全性嚴(yán)格控制用戶訪問權(quán)限，防止數(shù)據(jù)丟失，保證數(shù)據(jù)安全，保護(hù)用戶隱私。實(shí)體關(guān)系模型實(shí)體關(guān)系模型（ERM）是一種用于描述現(xiàn)實(shí)世界中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖形化模型。它通過實(shí)體、屬性和關(guān)系來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。實(shí)體表示現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象，例如學(xué)生、課程、教師等。屬性是實(shí)體的特征，例如學(xué)生的姓名、年齡、專業(yè)等。關(guān)系描述實(shí)體之間的聯(lián)系，例如學(xué)生選修課程、教師教授課程等。ERM以直觀的圖形方式展示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，便于理解和分析數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。ERM是數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的重要工具，它幫助設(shè)計(jì)人員識(shí)別數(shù)據(jù)元素、建立數(shù)據(jù)模型并最終構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過程中，首先要確定實(shí)體和屬性，然后根據(jù)實(shí)體之間的關(guān)系建立關(guān)系模型，最終生成數(shù)據(jù)庫(kù)模式。關(guān)系模式定義關(guān)系模式是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中表的結(jié)構(gòu)定義，它描述了表中所有屬性的名稱、數(shù)據(jù)類型和約束條件。組成部分關(guān)系模式包括關(guān)系名、屬性名、屬性類型、主鍵、外鍵和其他約束條件，用于規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。重要性關(guān)系模式在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中扮演著至關(guān)重要的角色，它確保了數(shù)據(jù)的一致性、完整性和安全性，同時(shí)便于數(shù)據(jù)管理和查詢。范式理論11NF每個(gè)屬性都是不可再分的原子值。每個(gè)屬性都是一個(gè)基本數(shù)據(jù)項(xiàng)，不能再拆分成更小的屬性。22NF滿足1NF，并且非主屬性完全依賴于主屬性。任何非主屬性都不能依賴于主屬性的一部分。33NF滿足2NF，并且非主屬性不依賴于其他非主屬性。每個(gè)非主屬性都直接依賴于主屬性，不存在傳遞依賴。4BCNF滿足3NF，并且任何決定因素都是候選鍵。即任何決定因素都是主屬性的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)完整性實(shí)體完整性每個(gè)關(guān)系中，主關(guān)鍵字的值不能為空，且唯一。參照完整性外鍵的值必須為被參照關(guān)系中主關(guān)鍵字的值，或者為空。域完整性每個(gè)屬性的值必須屬于其定義的域。數(shù)據(jù)庫(kù)安全性數(shù)據(jù)加密數(shù)據(jù)加密可以確保數(shù)據(jù)在傳輸或存儲(chǔ)過程中不被泄露，加密方式有很多，例如對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密等，根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的加密方式。訪問控制通過設(shè)置訪問權(quán)限，可以限制不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問范圍，例如，有些用戶只能讀取數(shù)據(jù)，而有些用戶可以修改數(shù)據(jù)。審計(jì)跟蹤記錄所有數(shù)據(jù)庫(kù)操作，方便追溯問題，例如，記錄誰(shuí)訪問了哪些數(shù)據(jù)、進(jìn)行了哪些操作、操作結(jié)果如何。備份與恢復(fù)定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)，并在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)恢復(fù)，可以降低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)1定期備份定期備份數(shù)據(jù)，以防止意外數(shù)據(jù)丟失，包括系統(tǒng)故障、人為誤操作等。2備份策略制定合理的備份策略，包括備份頻率、備份類型、備份目標(biāo)等，確保數(shù)據(jù)安全和可恢復(fù)性。3恢復(fù)測(cè)試定期進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)測(cè)試，驗(yàn)證備份數(shù)據(jù)的完整性和可恢復(fù)性，確保數(shù)據(jù)恢復(fù)的有效性。數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化索引優(yōu)化合理創(chuàng)建索引，減少數(shù)據(jù)庫(kù)掃描次數(shù)，提高查詢效率。索引可以加快數(shù)據(jù)檢索速度，但也會(huì)影響數(shù)據(jù)插入和更新速度。查詢優(yōu)化優(yōu)化SQL語(yǔ)句，避免使用通配符，減少數(shù)據(jù)訪問量，降低查詢時(shí)間。使用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的性能分析工具，識(shí)別并優(yōu)化執(zhí)行效率低下的查詢語(yǔ)句。數(shù)據(jù)優(yōu)化定期清理和壓縮數(shù)據(jù)庫(kù)，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能。使用合適的數(shù)據(jù)類型，避免使用過于復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，減少存儲(chǔ)空間和查詢時(shí)間。硬件優(yōu)化升級(jí)硬件設(shè)備，提高數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的處理能力，提升整體性能。選擇合適的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器配置，滿足數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的需求，避免性能瓶頸。Web數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)Web數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)是構(gòu)建現(xiàn)代Web應(yīng)用程序的核心要素。它定義了數(shù)據(jù)庫(kù)在Web應(yīng)用程序中的角色、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式以及數(shù)據(jù)訪問機(jī)制。Web數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)主要分為三層：數(shù)據(jù)層、邏輯層和表示層。數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)，邏輯層負(fù)責(zé)處理業(yè)務(wù)邏輯，表示層負(fù)責(zé)向用戶呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)1JDBCJava數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)，支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)，跨平臺(tái)。2ODBC開放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)，使用統(tǒng)一接口訪問多種數(shù)據(jù)庫(kù)，適用于Windows平臺(tái)。3ADO.NET微軟數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)，提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，適用于.NET平臺(tái)。4PHPPDOPHP數(shù)據(jù)對(duì)象，提供面向?qū)ο蟮姆绞皆L問數(shù)據(jù)庫(kù)，支持多種數(shù)據(jù)庫(kù)。PHP操作數(shù)據(jù)庫(kù)1連接數(shù)據(jù)庫(kù)使用PDO或MySQLi擴(kuò)展連接到數(shù)據(jù)庫(kù)。2執(zhí)行SQL語(yǔ)句使用prepare和execute方法執(zhí)行查詢或更新。3獲取結(jié)果集通過fetch方法獲取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。4關(guān)閉連接完成操作后關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)連接。PHP提供了PDO和MySQLi擴(kuò)展來操作數(shù)據(jù)庫(kù)。使用PDO擴(kuò)展可以實(shí)現(xiàn)跨數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的操作，而MySQLi擴(kuò)展則專門用于操作MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)。JSP操作數(shù)據(jù)庫(kù)1建立連接使用JDBCAPI連接數(shù)據(jù)庫(kù)。2執(zhí)行SQL語(yǔ)句通過PreparedStatement對(duì)象執(zhí)行SQL語(yǔ)句。3處理結(jié)果集使用ResultSet對(duì)象獲取查詢結(jié)果。4關(guān)閉連接釋放數(shù)據(jù)庫(kù)資源。JSP通過JDBCAPI連接數(shù)據(jù)庫(kù)，執(zhí)行SQL語(yǔ)句，獲取查詢結(jié)果并展示在網(wǎng)頁(yè)上。ASP.NET操作數(shù)據(jù)庫(kù)連接數(shù)據(jù)庫(kù)使用ADO.NET連接數(shù)據(jù)庫(kù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接，并創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)命令對(duì)象。執(zhí)行SQL語(yǔ)句使用數(shù)據(jù)庫(kù)命令對(duì)象執(zhí)行SQL查詢、插入、更新或刪除操作，獲取數(shù)據(jù)結(jié)果。數(shù)據(jù)處理使用DataReader讀取查詢結(jié)果，或使用DataSet緩存數(shù)據(jù)，以便在ASP.NET頁(yè)面中訪問和處理。顯示數(shù)據(jù)將查詢結(jié)果綁定到ASP.NET頁(yè)面中的控件，例如GridView或DataList，以顯示數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用案例數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用案例展示了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。例如，電子商務(wù)網(wǎng)站使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)商品信息、用戶信息和訂單信息。社交媒體平臺(tái)使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用戶信息、帖子內(nèi)容和評(píng)論信息。數(shù)據(jù)庫(kù)在現(xiàn)代信息系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)不僅用于大型企業(yè)系統(tǒng)，也應(yīng)用于小型網(wǎng)站和應(yīng)用程序。例如，個(gè)人博客使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)文章內(nèi)容和評(píng)論。在線論壇使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)用戶信息和帖子信息。數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具管理工具簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)管理，提高工作效率，降低運(yùn)維成本。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)可視化，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)性能，識(shí)別潛在問題。備份恢復(fù)定期備份數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失，快速恢復(fù)數(shù)據(jù)。安全管理安全設(shè)置，訪問控制，防范數(shù)據(jù)泄露，保證數(shù)據(jù)安全。數(shù)據(jù)庫(kù)前沿技術(shù)圖數(shù)據(jù)庫(kù)圖數(shù)據(jù)庫(kù)專為處理復(fù)雜關(guān)系數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)，可以高效地存儲(chǔ)和查詢圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，例如社交網(wǎng)絡(luò)、推薦系統(tǒng)等。云數(shù)據(jù)庫(kù)云數(shù)據(jù)庫(kù)提供可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，支持各種數(shù)據(jù)庫(kù)類型，并提供高可用性、安全性等特性。區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)采用分布式賬本技術(shù)，提供數(shù)據(jù)完整性、安全性、透明度等優(yōu)勢(shì)，適用于需要高可靠性的應(yīng)用場(chǎng)景。XML與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)交換格式XML是一種靈活的標(biāo)記語(yǔ)言，用于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)與檢索XML文檔可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于管理和訪問。數(shù)據(jù)集成XML可用于將來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)整合到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。Web服務(wù)XML廣泛應(yīng)用于Web服務(wù)中，用于傳遞和接收數(shù)據(jù)。JSON與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)交換格式JSON是一種輕量級(jí)的數(shù)據(jù)交換格式，適用于Web應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)庫(kù)交互JSON可用于將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可讀格式，方便與其他應(yīng)用程序進(jìn)行交互。Web開發(fā)應(yīng)用在Web開發(fā)中，JSON與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)交互，提升應(yīng)用程序效率。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)打破了傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的模式，提供了靈活的數(shù)據(jù)模型和更高的可擴(kuò)展性。類型多樣鍵值存儲(chǔ)文檔數(shù)據(jù)庫(kù)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)列式數(shù)據(jù)庫(kù)大數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)1數(shù)據(jù)規(guī)模大數(shù)據(jù)指規(guī)模龐大、類型繁多、處理速度快的數(shù)據(jù)集，需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)來管理和分析。2數(shù)據(jù)類型大數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)難以應(yīng)對(duì)。3分析技術(shù)大數(shù)據(jù)分析需要高效的算法和工具，例如Hadoop、Spark等，用于挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。4應(yīng)用場(chǎng)景大數(shù)據(jù)應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括商業(yè)智能、精準(zhǔn)營(yíng)銷、風(fēng)險(xiǎn)控制等。云計(jì)算與數(shù)據(jù)庫(kù)云數(shù)據(jù)庫(kù)云數(shù)據(jù)庫(kù)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在云計(jì)算環(huán)境下的部署模式，它可以提供彈性和可擴(kuò)展性，以及更靈活的資源管理和成本控制。云數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)亞馬遜AWS、微軟Azure和谷歌云平臺(tái)等都提供了多種云數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等。云數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)勢(shì)成本效益高可用性可擴(kuò)展性人工智能與數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化人工智能可以優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能，比如預(yù)測(cè)查詢模式，調(diào)整索引策略和自動(dòng)修復(fù)錯(cuò)誤。智能數(shù)據(jù)分析人工智能可以幫助從海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，發(fā)