大學(xué)信息技術(shù)3——數(shù)據(jù)分析與可視化實踐第3章數(shù)據(jù)庫應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.

了解數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)、數(shù)據(jù)模型的基本概念。2.

掌握關(guān)系模型以及創(chuàng)建關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方法。3.

掌握用結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL實現(xiàn)查詢需求的方法。4.

了解數(shù)據(jù)庫設(shè)計的基本過程和方法

。目錄頁contents數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)查詢3.13.23.33.43.5Excel和Access的連接3.6MySQL簡介（略）3.1數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是從上世紀(jì)60年代開始興起的數(shù)據(jù)組織和管理技術(shù)，隨著現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)組織和管理應(yīng)用需求的不斷擴大，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也隨之不斷豐富和發(fā)展，在信息技術(shù)時代，漸漸成為計算機軟、硬件技術(shù)發(fā)展的最重要的一個分支。大數(shù)據(jù)時代到來后，世界各國都把大數(shù)據(jù)發(fā)展技術(shù)上升到國家戰(zhàn)略高度的層面，大數(shù)據(jù)的體量和結(jié)構(gòu)、計算和分析方法與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)有很大差別，但大數(shù)據(jù)并不是要拋棄“小數(shù)據(jù)”，結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的組織和管理始終是大數(shù)據(jù)無法回避的基礎(chǔ)問題。3.1數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)目錄頁contents3.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.1.3數(shù)據(jù)模型3.1.4數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展123453.1.5習(xí)題與實踐選題背景及意義ONE3.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究如何存儲、使用和管理數(shù)據(jù)的技術(shù)。1．信息與數(shù)據(jù)（信息、材料和能源：三大資源）2．?dāng)?shù)據(jù)處理有效地把數(shù)據(jù)組織到計算機中，由計算機對數(shù)據(jù)進行一系列儲存、加工、計算、分類、檢索、傳輸、輸出等操作的過程3．?dāng)?shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)收集、分類、組織、編碼、存儲、檢索和維護等操作，是數(shù)據(jù)處理的中心環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)管理的目的是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、降低數(shù)據(jù)冗余、提高數(shù)據(jù)的獨立性、完整性和安全性，使數(shù)據(jù)的處理和使用更加高效3.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理4．?dāng)?shù)據(jù)管理技術(shù)的歷史（1）人工管理階段（2）文件系統(tǒng)階段①

數(shù)據(jù)共享性差、冗余度大②

數(shù)據(jù)的不一致性③

數(shù)據(jù)與程序獨立性仍不高用戶1用戶2學(xué)生選課程序?qū)W籍管理程序勤工儉學(xué)管理程序用戶3學(xué)生課程文件學(xué)生學(xué)籍文件學(xué)生助學(xué)文件3.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段以下三件大事標(biāo)志著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的誕生：

1968年IBM公司推出的層次模型的IMS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

1969年美國數(shù)據(jù)系統(tǒng)語言研究會下屬數(shù)據(jù)庫任務(wù)組公布了關(guān)于網(wǎng)狀模型的DBTG報告。

1970年IBM公司研究員E.F.Codd發(fā)表了題為“大型共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的關(guān)系模型”論文，提出了數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模型，開創(chuàng)了關(guān)系方法和關(guān)系數(shù)據(jù)研究，為關(guān)系數(shù)據(jù)庫的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。3.1.1數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)管理選題背景及意義two3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)1．?dāng)?shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（Database，簡稱DB），存放數(shù)據(jù)的倉庫，這個倉庫建立在計算機存儲設(shè)備之上，里面的數(shù)據(jù)按一定的格式進行存儲具有永久存儲、有組織和可共享三個基本特點3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)2.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DatabaseManagementSystem，簡稱DBMS）

為管理數(shù)據(jù)庫而設(shè)計的軟件系統(tǒng)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護。主要功能：（1）數(shù)據(jù)庫定義（2）數(shù)據(jù)組織、存儲和管理（3）數(shù)據(jù)存?。?）數(shù)據(jù)庫事務(wù)管理和運行管理(數(shù)據(jù)的完整性、安全性控制、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)機制）（5）數(shù)據(jù)庫的建立與維護3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem，簡稱DBS）數(shù)據(jù)庫硬件軟件操作系統(tǒng)DBMS以DBMS為核心的應(yīng)用開發(fā)工具為特定應(yīng)用環(huán)境開發(fā)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)用戶DBA等

3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)4.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化（2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享（3）數(shù)據(jù)冗余度小，易于擴充（4）數(shù)據(jù)與程序獨立（5）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)5.常用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（1）Access（2）SQLServer（3）MySQL（4）PostgreSQL（5）Oracle（6）DB23.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)6.國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（1）OceanBaseOceanBase是由螞蟻集團完全自主研發(fā)的國產(chǎn)原生分布式數(shù)據(jù)庫，始創(chuàng)于2010年。已連續(xù)11年平穩(wěn)支撐雙11。2020年6月8日，螞蟻集團宣布，將自研數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品OceanBase獨立進行公司化運作，成立由螞蟻100%控股的數(shù)據(jù)庫公司北京奧星貝斯科技有限公司。全國200家頭部金融客戶中，1/4的客戶將OceanBase作為核心系統(tǒng)升級首選。3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)6.國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（2）PolarDB

PolarDB是阿里云自主研發(fā)的新一代關(guān)系型云原生數(shù)據(jù)庫。PolarDB特別適合用于云原生應(yīng)用和大數(shù)據(jù)分析，能夠提供實時的數(shù)據(jù)分析能力和彈性伸縮能力，滿足各種規(guī)模的企業(yè)需求??。2024年1月17日，阿里云發(fā)布PolarDB新版本。3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)6.國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（3）達夢數(shù)據(jù)庫達夢數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是達夢公司（武漢）推出的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，簡稱DM。強調(diào)與國產(chǎn)化操作系統(tǒng)的適配性和安全性。達夢數(shù)據(jù)庫在安裝和配置上相對簡單，具有優(yōu)化的目錄結(jié)構(gòu)和中文用戶界面，適合中國人使用。它在金融、政府、電信等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，特別是在國產(chǎn)化進程中，達夢數(shù)據(jù)庫表現(xiàn)出色?。3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)6.國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

2024年8月中國數(shù)據(jù)庫排行榜3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)6.國產(chǎn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（4）Polardb和OceanBasePolarDB是阿里云推出的一款云原生關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它基于開源數(shù)據(jù)庫PostgreSQL進行研發(fā)，兼容Oracle數(shù)據(jù)庫，PolarDB的主要目標(biāo)是為用戶提供高性能、高可用、可擴展的數(shù)據(jù)庫服務(wù)，幫助企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。OceanBase則是螞蟻金服自主研發(fā)的一款分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它采用了分布式架構(gòu)，支持海量數(shù)據(jù)的存儲和處理，OceanBase的主要目標(biāo)是為金融行業(yè)提供穩(wěn)定、高效、安全的數(shù)據(jù)庫服務(wù)，支撐金融業(yè)務(wù)的高速發(fā)展。3.1.2數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)選題背景及意義THREE3.1.3數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型概述概念模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型3.1.3數(shù)據(jù)模型1.數(shù)據(jù)模型概述（1）

數(shù)據(jù)模型的定義模型：現(xiàn)實世界特征的模擬和抽象數(shù)據(jù)模型：現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的模擬和抽象在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，用數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)的整體結(jié)構(gòu)（2）

現(xiàn)實世界、信息世界和數(shù)據(jù)世界現(xiàn)實世界指人們頭腦之外的客觀世界現(xiàn)實世界中的對象統(tǒng)稱為“實體（Entity）”，實體集（學(xué)生）、通過特性標(biāo)識每個實體信息世界是現(xiàn)實世界在人們頭腦中的反映數(shù)據(jù)世界又稱為計算機世界，是將信息世界中的信息進一步轉(zhuǎn)換為便于在計算機上實現(xiàn)的數(shù)據(jù)3.1.3數(shù)據(jù)模型（3）

數(shù)據(jù)模型的二個層次概念模型（信息模型）

是按用戶的觀點對數(shù)據(jù)和信息建立模型，是現(xiàn)實世界的第一層抽象，是對信息世界中數(shù)據(jù)特征的描述數(shù)據(jù)模型（邏輯數(shù)據(jù)模型）

是按計算機的觀點對數(shù)據(jù)建立模型，是現(xiàn)實世界的第二層抽象，是對數(shù)據(jù)世界中數(shù)據(jù)之間關(guān)系的描述3.1.3數(shù)據(jù)模型2.概念模型（實體-聯(lián)系）(1)實體（Entity）客觀存在并可相互區(qū)別的事物稱為實體?？梢允蔷唧w的人、事、物或抽象的概念。(2)屬性（Attribute）實體所具有的某一特性稱為屬性。一個實體可以由若干個屬性來刻畫。(3)碼（Key）也叫候選碼或鍵唯一標(biāo)識實體的屬性組稱為碼。3.1.3數(shù)據(jù)模型(4)域（Domain）屬性的取值范圍稱為該屬性的域。(5)實體集（EntitySet）同型實體的集合稱為實體集3.1.3數(shù)據(jù)模型（1）實體間的聯(lián)系①一對一聯(lián)系（1:1）如果對于實體集A中的每一個實體，實體集B中至多有一個實體與之聯(lián)系，反之亦然，則稱實體集A與實體集B具有一對一聯(lián)系②一對多聯(lián)系（1:n）③多對多聯(lián)系（m:n）系與系主任專業(yè)與學(xué)生學(xué)生與課程3.1.3數(shù)據(jù)模型（2）概念模型的表示方法-E-R圖

實體－聯(lián)系方法(Entity-RelationshipApproach，E-R方法)：1976年由P.P.S.ChenE-R圖的基本圖素矩形框：實體 –菱形框：聯(lián)系橢圓形框：屬性

–直線：連接

畫E-R圖的步驟①確定實體 ②確定各實體的屬性③確定實體間聯(lián)系 ④確定各聯(lián)系的屬性3.1.3數(shù)據(jù)模型E-R圖聯(lián)系(續(xù))聯(lián)系本身：用菱形表示，菱形框內(nèi)寫明聯(lián)系名，并用無向邊分別與有關(guān)實體連接起來，同時在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型（1:1、1:n或m:n）聯(lián)系的屬性：聯(lián)系本身也是一種實體，也可以有屬性。如果一個聯(lián)系具有屬性，則這些屬性也要用無向邊與該聯(lián)系連接起來

3.1.3數(shù)據(jù)模型聯(lián)系的表示方法實體1聯(lián)系名實體2111:1聯(lián)系實體1聯(lián)系名實體2mnm:n聯(lián)系實體1聯(lián)系名實體21n1:n聯(lián)系3.1.3數(shù)據(jù)模型一對一聯(lián)系（1:1）對A的一個給定值，有且只有一個B的值與之相對，反之亦然。一對多聯(lián)系（1:m）多對多聯(lián)系（m:n）

實體1聯(lián)系名實體2111:1聯(lián)系3.1.3數(shù)據(jù)模型一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1:m）若對A的一個給定值，有多個B的值與之相對應(yīng)，反之有且僅有一個A的值與B的每個給定值相對應(yīng)。多對多聯(lián)系（m:n）

實體1聯(lián)系名實體21m1:n聯(lián)系3.1.3數(shù)據(jù)模型（1）實體間的聯(lián)系一對一聯(lián)系（1:1）一對多聯(lián)系（1:m）多對多聯(lián)系（m:n）若對A的一個給定值，有多個B的值與之相對應(yīng)，反之對B的一個給定值，也有多個A的值與之相對應(yīng)。

實體1聯(lián)系名實體2mnm:n聯(lián)系3.1.3數(shù)據(jù)模型概念模型實例3.1.3數(shù)據(jù)模型概念模型實例3.1.3數(shù)據(jù)模型概念模型實例3.1.3數(shù)據(jù)模型常見的三種數(shù)據(jù)模型層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型層次模型與網(wǎng)狀模型統(tǒng)稱為非關(guān)系模型流行于20世紀(jì)70~80年代3.1.3數(shù)據(jù)模型3.層次模型概念層次模型結(jié)構(gòu)是有向樹結(jié)構(gòu)、樹中結(jié)點表示實體父子結(jié)點之間的聯(lián)系都為一對多的聯(lián)系3.1.3數(shù)據(jù)模型3.層次模型優(yōu)點聯(lián)系通過指針來實現(xiàn)，因而查詢效率較高簡單、直觀、容易理解缺點表示多對多的聯(lián)系不方便查找必須通過雙親結(jié)點，使操作趨于過程化3.1.3數(shù)據(jù)模型4.網(wǎng)狀模型概念網(wǎng)狀模型節(jié)點之間的聯(lián)系不受層次的限制，可以任意發(fā)生聯(lián)系，更適合描述復(fù)雜的事物及其聯(lián)系用結(jié)點來表示實體，結(jié)點之間的聯(lián)系通過有向線段表示一個結(jié)點可以沒有父結(jié)點，也可以有兩個或者兩個以上的父結(jié)點3.1.3數(shù)據(jù)模型4.網(wǎng)狀模型優(yōu)點聯(lián)系通過指針來實現(xiàn)多對多的聯(lián)系較容易實現(xiàn)查詢效率較高缺點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、編程也復(fù)雜3.1.3數(shù)據(jù)模型5.關(guān)系模型概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一張二維表，實體間的聯(lián)系都用二維表表示二維表在關(guān)系模型中稱為關(guān)系對關(guān)系的描述稱為關(guān)系模式，表示為：

關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）舉例：班級（班號，班級名稱，系名稱，入學(xué)時間，班級人數(shù)，班主任工號）教師（工號，姓名，性別，系名稱，職稱）3.1.3數(shù)據(jù)模型優(yōu)點有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、清晰、用戶易理解存取路徑對用戶透明，程序與數(shù)據(jù)的獨立性高缺點查詢效率不如非關(guān)系模型3.1.3數(shù)據(jù)模型選題背景及意義FOUR3.1.4數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展數(shù)據(jù)模型表達更復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更強的語義表達能力數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多學(xué)科技術(shù)相互滲透、相互結(jié)合面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫分布式數(shù)據(jù)庫專家數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫嵌入式數(shù)據(jù)庫（SQLite）巨型與超巨型數(shù)據(jù)庫技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)大數(shù)據(jù)