數(shù)據(jù)庫的基本概念本課程將介紹數(shù)據(jù)庫的基本概念，幫助您理解數(shù)據(jù)庫的基本原理和應用。從數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)庫模型、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等方面進行講解。作者：什么是數(shù)據(jù)庫數(shù)字化的信息倉庫數(shù)據(jù)庫是存儲和管理數(shù)據(jù)的組織化集合。它類似于一個電子化的圖書館，可以安全地存儲各種類型的信息。數(shù)據(jù)庫存儲各種結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，例如客戶信息、產(chǎn)品信息、訂單記錄等，便于高效地訪問和使用。數(shù)據(jù)庫使用特定的軟件進行管理，以確保數(shù)據(jù)的一致性、完整性和安全性。數(shù)據(jù)庫的定義結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)集合數(shù)據(jù)庫是結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)集合，以計算機化的形式存儲。高效檢索和管理提供高效的檢索和管理功能，方便用戶訪問和修改數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)共享與一致性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)的共享和一致性，避免數(shù)據(jù)冗余和沖突。支持多種應用為各種應用提供數(shù)據(jù)支撐，滿足不同用戶的需求。數(shù)據(jù)庫的特點數(shù)據(jù)一致性確保數(shù)據(jù)準確可靠，避免重復或矛盾信息。數(shù)據(jù)共享多用戶可以訪問同一份數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高數(shù)據(jù)利用率。數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)與應用程序之間相互獨立，修改數(shù)據(jù)不會影響應用程序。數(shù)據(jù)完整性保證數(shù)據(jù)完整性，確保數(shù)據(jù)符合預定義的規(guī)則，避免錯誤數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是存儲數(shù)據(jù)的核心，包含數(shù)據(jù)表、視圖、索引等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)DBMS是管理數(shù)據(jù)庫的軟件，提供數(shù)據(jù)創(chuàng)建、維護、訪問等功能。數(shù)據(jù)庫應用程序應用程序是與用戶交互的接口，通過DBMS訪問和操作數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫用戶用戶通過應用程序訪問數(shù)據(jù)庫，進行數(shù)據(jù)查詢、更新、插入、刪除等操作。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)11.數(shù)據(jù)管理管理數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)，包括存儲、檢索、更新和刪除數(shù)據(jù)。22.數(shù)據(jù)訪問控制控制用戶對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限，確保數(shù)據(jù)安全性和完整性。33.數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)的一致性，防止出現(xiàn)錯誤或不一致的數(shù)據(jù)。44.數(shù)據(jù)庫備份與恢復定期備份數(shù)據(jù)庫，以便在數(shù)據(jù)丟失的情況下恢復數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫模型層次模型樹狀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)之間存在一對多的關(guān)系。網(wǎng)狀模型更靈活，數(shù)據(jù)之間可以有多對多的關(guān)系，類似于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。關(guān)系模型用二維表格表示數(shù)據(jù)，每個表格代表一個實體，數(shù)據(jù)之間用關(guān)系來連接。面向?qū)ο竽Ｐ鸵詫ο鬄橹行?，?shù)據(jù)和操作封裝在一起，更接近現(xiàn)實世界。層次模型樹形結(jié)構(gòu)層次模型以樹形結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間存在一對多的關(guān)系。等級劃分數(shù)據(jù)按照層次結(jié)構(gòu)進行分類，上層節(jié)點可以包含多個下層節(jié)點。數(shù)據(jù)訪問數(shù)據(jù)訪問路徑從根節(jié)點開始，沿著樹狀結(jié)構(gòu)向下遍歷。網(wǎng)狀模型多對多關(guān)系網(wǎng)狀模型允許實體之間存在多對多的關(guān)系，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加靈活。數(shù)據(jù)冗余由于多對多關(guān)系，數(shù)據(jù)在多個節(jié)點重復存儲，容易造成冗余。數(shù)據(jù)訪問復雜由于結(jié)構(gòu)復雜，數(shù)據(jù)訪問和維護比較困難，對數(shù)據(jù)庫管理提出了更高的要求。關(guān)系模型關(guān)系模型簡介關(guān)系模型是最常用的數(shù)據(jù)庫模型之一，它用二維表來表示數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。關(guān)系模型使用關(guān)系代數(shù)來進行數(shù)據(jù)操作，并定義了一系列完整性約束來確保數(shù)據(jù)的一致性。關(guān)系模型的優(yōu)點簡單易懂數(shù)據(jù)獨立性高易于維護支持標準化查詢語言SQL面向?qū)ο竽Ｐ?1.對象對象是現(xiàn)實世界中任何可以被識別的事物，擁有屬性和行為，例如學生、汽車等。22.類類是對象的抽象描述，定義了對象擁有的屬性和行為，如學生類、汽車類等。33.繼承繼承是子類繼承父類屬性和行為，體現(xiàn)了對象之間的繼承關(guān)系，例如學生類可以繼承人類屬性。44.多態(tài)多態(tài)指的是同一個方法可以根據(jù)對象類型進行不同實現(xiàn)，增強了代碼的靈活性和可擴展性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲關(guān)系數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系模型組織數(shù)據(jù)，以表的形式存儲數(shù)據(jù)，并通過主鍵和外鍵建立數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。關(guān)系模型關(guān)系模型是一種基于集合論和關(guān)系代數(shù)的數(shù)學模型，為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供了一種結(jié)構(gòu)化的方法來存儲和管理數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組織關(guān)系數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)存儲在稱為關(guān)系表的二維表中，每個表包含多行和多列，每列代表一個屬性，每行代表一個記錄。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本概念關(guān)系表關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本存儲單位，用于存儲數(shù)據(jù)。主鍵用于唯一標識表中每一行數(shù)據(jù)的字段，確保數(shù)據(jù)的完整性。外鍵用來建立表之間關(guān)系的字段，實現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)準確性、一致性和可靠性的規(guī)則和約束。關(guān)系表定義關(guān)系表是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，由行和列組成。行表示數(shù)據(jù)記錄，列表示數(shù)據(jù)屬性。每個關(guān)系表都有一個唯一的名稱，并具有一個或多個屬性，每個屬性都有一個唯一的名字，用于標識數(shù)據(jù)類型。特點表中的每一行都代表一個實體，并且具有唯一的標識符，稱為主鍵。每個關(guān)系表都包含一組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)之間存在特定的關(guān)系。關(guān)系模型的完整性約束實體完整性關(guān)系模型中不允許存在空主碼，每個元組都必須有唯一的標識符，保證數(shù)據(jù)的完整性和唯一性。參照完整性如果一個關(guān)系中的某個屬性（外鍵）引用了另一個關(guān)系的主碼，則該屬性的值必須存在于被引用關(guān)系中，保證數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和一致性。域完整性每個屬性的值必須屬于其定義的域，保證數(shù)據(jù)類型的合法性和范圍限制。數(shù)據(jù)獨立性1邏輯獨立性應用程序獨立于數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)，改變邏輯結(jié)構(gòu)不會影響應用程序。2物理獨立性應用程序獨立于數(shù)據(jù)庫的物理存儲結(jié)構(gòu)，改變物理存儲結(jié)構(gòu)不會影響應用程序。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1概念層數(shù)據(jù)庫最抽象的層次，用戶只關(guān)注數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。2外模式層與特定用戶有關(guān)，用戶視角的數(shù)據(jù)視圖。3內(nèi)模式層描述數(shù)據(jù)庫的物理存儲結(jié)構(gòu)，與具體物理存儲有關(guān)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是一個分層結(jié)構(gòu)，用于管理數(shù)據(jù)的邏輯組織和物理存儲。它將數(shù)據(jù)庫的不同方面抽象成不同的層次，方便用戶和系統(tǒng)管理人員進行操作。兩級體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫保存所有數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫運行環(huán)境。三級體系結(jié)構(gòu)外部層用戶視角，提供用戶視圖，屏蔽底層實現(xiàn)細節(jié)。概念層概念模式，描述數(shù)據(jù)庫全局邏輯結(jié)構(gòu)。內(nèi)部層物理模式，描述數(shù)據(jù)在存儲介質(zhì)上的物理結(jié)構(gòu)。SQL語言1結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL是一種標準化的語言，用于管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)操作語言SQL提供了一組命令，用于創(chuàng)建、修改、刪除數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。3數(shù)據(jù)查詢語言SQL支持數(shù)據(jù)檢索，允許用戶查詢數(shù)據(jù)庫中的特定信息。4數(shù)據(jù)定義語言SQL允許用戶定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，例如創(chuàng)建表、定義列類型和設(shè)置約束。SQL的分類數(shù)據(jù)定義語言(DDL)DDL用于定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，包括創(chuàng)建、修改和刪除表、索引、視圖等數(shù)據(jù)庫對象。數(shù)據(jù)操縱語言(DML)DML用于對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行增、刪、改、查操作，例如插入、刪除、更新和查詢數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語言(DCL)DCL用于控制數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限，例如授權(quán)、撤銷權(quán)限等。數(shù)據(jù)查詢語言(DQL)DQL用于從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)，例如SELECT語句用于查詢數(shù)據(jù)，并可以進行各種條件過濾和排序。SQL語句的構(gòu)成關(guān)鍵字SQL語句中的關(guān)鍵字是預定義的單詞，用于指示數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)執(zhí)行特定操作。關(guān)鍵字通常用大寫字母表示，例如SELECT、FROM、WHERE等。標識符標識符用于識別數(shù)據(jù)庫對象，例如表、列、視圖等。標識符可以是字母、數(shù)字、下劃線或美元符號的組合，并以字母或下劃線開頭。字面量字面量表示數(shù)據(jù)值，例如數(shù)字、字符串、日期等。字面量可以是直接值，例如123、"HelloWorld"，也可以是表達式，例如2+3。運算符運算符用于執(zhí)行操作，例如算術(shù)運算、比較運算、邏輯運算等。例如：+、-、*、/、=、>、<、AND、OR等。數(shù)據(jù)定義語言(DDL)數(shù)據(jù)定義語言(DDL)用于定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，包括創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫對象，如表、視圖、索引等。DDL語句不會直接操作數(shù)據(jù)，而是用于描述數(shù)據(jù)的組織方式和結(jié)構(gòu)。通過DDL，可以定義數(shù)據(jù)的類型、約束、關(guān)系等，從而構(gòu)建一個完整、一致的數(shù)據(jù)庫模型。數(shù)據(jù)操縱語言(DML)插入數(shù)據(jù)DML用于對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操作，包括插入、刪除、修改和查詢等操作。刪除數(shù)據(jù)DML語句允許用戶將數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫表中。修改數(shù)據(jù)DML語句用于刪除數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)。查詢數(shù)據(jù)DML語句用于修改數(shù)據(jù)庫表中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)控制語言(DCL)授權(quán)DCL用于控制用戶對數(shù)據(jù)庫對象的訪問權(quán)限。撤銷授權(quán)撤銷已授予的權(quán)限，控制數(shù)據(jù)庫資源的安全。數(shù)據(jù)查詢語言(DQL)SELECT語句從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)。WHERE子句過濾檢索條件，提取符合條件的數(shù)據(jù)。ORDERBY子句按指定列排序檢索結(jié)果。GROUPBY子句對檢索結(jié)果進行分組統(tǒng)計。事務管理11.事務的概念事務是指一組邏輯上相關(guān)的數(shù)據(jù)庫操作，作為一個整體被執(zhí)行。22.事務的特性原子性、一致性、隔離性、持久性。33.事務的管理事務管理涉及事務的開始、提交、回滾等操作。44.并發(fā)控制并發(fā)控制確保多個用戶同時訪問數(shù)據(jù)庫時，數(shù)據(jù)的一致性和完整性。事務的特性1原子性事務是一個不可分割的工作單元，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。2一致性事務必須保證數(shù)據(jù)庫從一個一致狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個一致狀態(tài)。3隔離性多個事務并發(fā)執(zhí)行時，每個事務都應該獨立于其他事務。4持久性事務一旦提交，其對數(shù)據(jù)庫的修改就應該永久保存。數(shù)據(jù)庫安全性訪問控制限制用戶對數(shù)據(jù)庫對象的訪問權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。數(shù)據(jù)加密對存儲在數(shù)據(jù)庫中的敏感數(shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)安全。備份與恢復定期備份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，以便在數(shù)據(jù)丟失或損壞時恢復。審計跟蹤記錄用戶對數(shù)據(jù)庫的所有操作，方便追溯和分析。數(shù)據(jù)