數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用授課人：陳翠松項目1初識數(shù)據(jù)庫小王已正式計劃進入數(shù)據(jù)庫操作和設(shè)計工作崗位，但他仍面臨不少問題：數(shù)據(jù)庫是什么？數(shù)據(jù)庫在哪里？數(shù)據(jù)庫有沒有基本術(shù)語？如何與同行交流？工作情境目錄01發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)據(jù)庫02走進數(shù)據(jù)庫世界03鞏固與小結(jié)04任務(wù)訓(xùn)練01發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)據(jù)庫一、發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)據(jù)庫任務(wù)分析任務(wù)編號任務(wù)內(nèi)容任務(wù)1-1分析并確定自己手機中的哪些App需要數(shù)據(jù)庫的支持，哪些App不需要數(shù)據(jù)庫的支持任務(wù)1-2分析并確定自己計算機中的哪些應(yīng)用程序需要數(shù)據(jù)庫的支持，哪些應(yīng)用程序不需要數(shù)據(jù)庫的支持面對數(shù)據(jù)庫，一片迷然的小王無奈地打開手機，隨意看著手機中的App，突然，他好像有所感悟，App的登錄、注冊和顯示信息都需要數(shù)據(jù)。小王發(fā)現(xiàn)原來數(shù)據(jù)庫就在自己身邊，并且無處不在，深刻地影響自己的生活。小王對粵文創(chuàng)進行分析后得到的任務(wù)清單如下。一、發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)據(jù)庫知識儲備1、應(yīng)用程序應(yīng)用程序是指為了完成某項或多項特定工作的計算機程序。應(yīng)用程序運行在用戶模式下，可以和用戶進行交互，具有可視的用戶界面，如WPS、Office和QQ等。2、APPApp（Application，應(yīng)用程序）其實就是應(yīng)用程序。但在我們在日常生活中，我們一般將手機軟件稱為App，即App主要是指安裝在智能手機上的軟件。3、發(fā)現(xiàn)手機App中的數(shù)據(jù)庫每個人的手機中都安裝了很多App，請思考哪些生活場景需要數(shù)據(jù)庫的支持。4、發(fā)現(xiàn)計算機應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)庫每個人的手機中都安裝了很多App，請思考哪些生活場景需要數(shù)據(jù)庫的支持。一、發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)據(jù)庫任務(wù)實施任務(wù)1-1分析并確定自己手機中的哪些App需要數(shù)據(jù)庫的支持，哪些App不需要。任務(wù)1-2分析并確定自己計算機中的哪些應(yīng)用程序需要數(shù)據(jù)庫的支持，哪些應(yīng)用程序不需要數(shù)據(jù)庫的支持。02走進數(shù)據(jù)庫世界二、走進數(shù)據(jù)庫世界任務(wù)分析任務(wù)編號任務(wù)內(nèi)容任務(wù)1-3分析知名的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)任務(wù)1-4分析知名的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)微信、QQ、騰訊會議、京東、淘寶、拼多多、應(yīng)用商店、高德地圖和鐵路12306等App都需要數(shù)據(jù)庫的支持，但我們沒有辦法深入了解它們數(shù)據(jù)庫的設(shè)計。為了揭開數(shù)據(jù)庫的神秘面紗，下面以粵文創(chuàng)項目為研究對象，進一步探索數(shù)據(jù)庫的內(nèi)涵，了解數(shù)據(jù)庫的基本術(shù)語、發(fā)展，同時了解常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。小王對粵文創(chuàng)進行分析后得到的任務(wù)清單如下。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備1、揭開數(shù)據(jù)庫的神秘面紗1）數(shù)據(jù)庫在哪里粵文創(chuàng)項目規(guī)劃為手機APP，其框架如圖1-1所示。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備1、揭開數(shù)據(jù)庫的神秘面紗2）數(shù)據(jù)庫為何物數(shù)據(jù)庫就相當于生活中的小區(qū)，所以數(shù)據(jù)庫并不能直接保存數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)庫中有很多表，這些表就相當于小區(qū)中的樓房，數(shù)據(jù)其實是保存在表中的。3）表為何物數(shù)據(jù)庫中的表與Excel工作簿包含的工作表相似，都是二維表。其中，每一列稱為一個字段，表中共有8個字段，列標題稱為字段名，每個字段都有字段名，每行一稱為一條記錄，表中共有3條記錄，每個單元格用來保存數(shù)據(jù)，表中共有24個數(shù)據(jù)，如圖1-4所示。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備2、數(shù)據(jù)庫的常用術(shù)語1）數(shù)據(jù)簡單來說，數(shù)據(jù)表中的內(nèi)容都是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是對事實、概念或指令進行表達的一種形式，是通過觀察、實驗或計算得到的結(jié)果。數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，如數(shù)字、文字、圖像和聲音等。如520、59.5、"科學(xué)家"和"中國"等都是數(shù)據(jù)。2）信息數(shù)據(jù)的目的為信息服務(wù)。數(shù)據(jù)經(jīng)過解釋并賦予一定的意義之后就成為信息。信息論的奠基人香農(nóng)認為“信息是用來消除隨機的、不確定性的東西”。3）數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是對數(shù)據(jù)進行采集、存儲、檢索、加工、變換和傳輸?shù)倪^程，其基本目的是從大量的、雜亂無章的且難以理解的數(shù)據(jù)中抽取并推導(dǎo)出有價值、有意義的數(shù)據(jù)，即將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信息。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備2、數(shù)據(jù)庫的常用術(shù)語4）數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是存儲數(shù)據(jù)的倉庫，是一個長期存儲在計算機內(nèi)、有組織、可共享、統(tǒng)一管理的大量數(shù)據(jù)的集合。5）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，DBMS）是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的軟件，用于建立、使用和維護數(shù)據(jù)庫。它對數(shù)據(jù)庫進行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性。6）SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言（StructuredQueryLanguage，SQL），是一種數(shù)據(jù)庫查詢和程序設(shè)計語言，用于存取數(shù)據(jù)，以及查詢、更新和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。SQL也是目前數(shù)據(jù)庫的國際標準。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備2、數(shù)據(jù)庫的常用術(shù)語SQL主要包括以下內(nèi)容。數(shù)據(jù)定義語言（DataDefinitionLanguage，DDL）：CREATE（創(chuàng)建）、ALTER（修改）和DROP（刪除）。數(shù)據(jù)查詢語言（DataQueryLanguage，DQL）：SELECT（查詢）。數(shù)據(jù)操作語言（DataManipulationLanguage，DML）：INSERT（添加）、UPDATE（修改）和DELETE（刪除）。事務(wù)控制語言（TransactionControlLanguage，TCL）：COMMIT（提交）和ROLLBACK（回滾）等。數(shù)據(jù)控制語言（DataControlLanguage，DCL）：GRANT、REVOKE。指針控制語言（CursorControlLanguage，CCL）：DECLARECURSOR、FETCHINTO、UPDATEWHERECURRENT。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備2、數(shù)據(jù)庫的常用術(shù)語7）NoSQLNoSQL最常見的解釋是“non-relational”，但“NotOnlySQL”也被很多人接受。NoSQL僅僅是一個概念，泛指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。NoSQL不保證關(guān)系數(shù)據(jù)的ACID特性。ACID是指數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在寫入或更新資料的過程中，為了保證事務(wù)的正確、可靠，必須具備的特性，分別為原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）和持久性（Durability）。8）NewSQLNewSQL是對各種新的可擴展、高性能數(shù)據(jù)庫的簡稱，這類數(shù)據(jù)庫不僅具有NoSQL對海量數(shù)據(jù)的存儲管理能力，還保持了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫支持ACID特性和SQL等。9）數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題的、集成的、相對穩(wěn)定的、反映歷史變化的數(shù)據(jù)集合，是為企業(yè)所有級別的決策制定過程提供所有類型數(shù)據(jù)支持的戰(zhàn)略集合。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備2、數(shù)據(jù)庫的常用術(shù)語10）大數(shù)據(jù)對于大數(shù)據(jù)，麥肯錫全球研究所給出的定義是，一種規(guī)模大到在獲取、存儲、管理和分析方面大大超出傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和較低的價值密度四大特征。IBM提出的大數(shù)據(jù)的5V特點分別為Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（低價值密度）和Veracity（真實性）。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備3、數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展過程1）人工管理階段在計算機出現(xiàn)之前，人們運用常規(guī)的手段從事記錄、存儲和加工數(shù)據(jù)，如利用紙張來記錄數(shù)據(jù)，利用算盤、計算尺等工具計算數(shù)據(jù)，使用人的大腦管理和利用數(shù)據(jù)。2）文件系統(tǒng)管理階段文件系統(tǒng)可以長久保存數(shù)據(jù)，并而且數(shù)據(jù)與程序間有一定的獨立性，數(shù)據(jù)可以共享，但數(shù)據(jù)管理比較困難。隨著數(shù)據(jù)管理規(guī)模的擴大，數(shù)據(jù)量的急增，文件系統(tǒng)難以適從，存在的主要問題是數(shù)據(jù)冗余大、數(shù)據(jù)一致性差和數(shù)據(jù)獨立性差等。3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理階段數(shù)據(jù)庫的特點是數(shù)據(jù)不再只針對某個特定的應(yīng)用，而是面向全組織，具有整體的結(jié)構(gòu)性，共享性高，冗余度減小，程序與數(shù)據(jù)之間的獨立性高，并且能對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的控制。數(shù)據(jù)庫技術(shù)一直在不斷發(fā)展和完善，不斷出現(xiàn)新技術(shù)。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備4、常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)1）全球數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)排名2023年2月，DB-EnginesRanking全球排名前10位的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如圖1-5所示，其中沒有中國自主的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。中國自主的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的TiDB排名第108位，OceanBase排名第145位，openGauss排名第188位。二、走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備4、常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)2）國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)排名2023年2月，墨天輪排名前10位的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)如圖1-6所示。走進數(shù)據(jù)庫世界知識儲備4、常見的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)3）常用的SQL、NoSQL和NewSQL常用的SQL、NoSQL和NewSQL如表1-1所示。大類類別常見的數(shù)據(jù)庫說明SQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Oracle、MySQL/MariaDB、DB2、SQLServer和PostgrcSQL遵循“表—記錄”模型，按行存儲在文件中NoSQL時序數(shù)據(jù)庫InfluxDB、RRDtool和Graphite存儲時間序列數(shù)據(jù)，每條記錄都帶有時間戳鍵/值數(shù)據(jù)庫Redis、Memcached和RiakKV最簡單的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，按“鍵—值”存儲文檔數(shù)據(jù)庫MongoDB、Couchbase和DynamoDB文檔是處理信息的基本單位，一個文檔相當于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的一條記錄圖數(shù)椐庫Neo4j、OrientDB和Titan以點和邊為基礎(chǔ)存儲單元，以高效存儲、查詢圖數(shù)據(jù)為設(shè)計原理的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)搜索引擎Elasticsearch、Solr和Splunk存儲的目的是搜索，主要功能也是搜索對象數(shù)據(jù)庫Caché、db4o和VersantObjectDatabase受面向?qū)ο缶幊陶Z言的啟發(fā)，把數(shù)據(jù)定義為對象并存儲在數(shù)據(jù)庫中，包括對象之問的關(guān)系寬列存儲數(shù)據(jù)庫Cassandra、HBase和Accumulo寬列存儲數(shù)據(jù)庫也稱為寬列數(shù)據(jù)庫。在記錄中存儲數(shù)據(jù)，能夠容納非常多的動態(tài)列。由于列名和記錄鍵都不是固定的，并且一條記錄可以有數(shù)十億列，因此寬列存儲可以被看作二維鍵值存儲NewSQL新型架構(gòu)ClustrixDB、CockroachDB和Spanner全新架構(gòu)，從頭設(shè)計的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，與擴展現(xiàn)有系統(tǒng)不同透明的數(shù)據(jù)分片中間件ScalableCluster、MaxScale和ScaleBase非常簡單地替換已經(jīng)使用了單節(jié)點數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫，并且開發(fā)者無須對應(yīng)用做任何修改DBaaSAurora和ClearDBdatabase-as-a-service，是云服務(wù)提供商的NewSQL方案走進數(shù)據(jù)庫世界任務(wù)實施任務(wù)1-3分析知名的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。查詢最新的DB-EnginesRanking，找出全球排名前10位的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，分析它們與圖1-5中顯示的排名有何變化。任務(wù)1-4分析知名的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。查詢最新的墨天輪排名，找出排名前10位的國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，分析它們與圖1-6中顯示的排名有何變化。03鞏固與小結(jié)三、鞏固與小結(jié)任務(wù)分析（1）初步認識數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)表的內(nèi)涵，以及數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用場景。（2）理解數(shù)據(jù)庫的簡單術(shù)語，如數(shù)據(jù)、信息、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫、表、字段、記錄、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、S