數據庫的基本概念本課程將介紹數據庫的基本概念，幫助您理解數據庫的基本原理和應用。從數據組織、數據庫模型、數據庫管理系統等方面進行講解。作者：什么是數據庫數字化的信息倉庫數據庫是存儲和管理數據的組織化集合。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。數據庫存儲各種結構化數據，例如客戶信息、產品信息、訂單記錄等，便于高效地訪問和使用。數據庫使用特定的軟件進行管理，以確保數據的一致性、完整性和安全性。數據庫的定義結構化數據集合數據庫是結構化的數據集合，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據。數據共享與一致性數據庫系統確保數據的共享和一致性，避免數據冗余和沖突。支持多種應用為各種應用提供數據支撐，滿足不同用戶的需求。數據庫的特點數據一致性確保數據準確可靠，避免重復或矛盾信息。數據共享多用戶可以訪問同一份數據，實現數據共享，提高數據利用率。數據獨立性數據與應用程序之間相互獨立，修改數據不會影響應用程序。數據完整性保證數據完整性，確保數據符合預定義的規則，避免錯誤數據。數據庫系統的組成數據庫數據庫是存儲數據的核心，包含數據表、視圖、索引等。數據庫管理系統(DBMS)DBMS是管理數據庫的軟件，提供數據創建、維護、訪問等功能。數據庫應用程序應用程序是與用戶交互的接口，通過DBMS訪問和操作數據庫。數據庫用戶用戶通過應用程序訪問數據庫，進行數據查詢、更新、插入、刪除等操作。數據庫管理系統11.數據管理管理數據庫中的所有數據，包括存儲、檢索、更新和刪除數據。22.數據訪問控制控制用戶對數據的訪問權限，確保數據安全性和完整性。33.數據完整性確保數據的一致性，防止出現錯誤或不一致的數據。44.數據庫備份與恢復定期備份數據庫，以便在數據丟失的情況下恢復數據。數據庫模型層次模型樹狀結構，數據之間存在一對多的關系。網狀模型更靈活，數據之間可以有多對多的關系，類似于網絡結構。關系模型用二維表格表示數據，每個表格代表一個實體，數據之間用關系來連接。面向對象模型以對象為中心，數據和操作封裝在一起，更接近現實世界。層次模型樹形結構層次模型以樹形結構組織數據，數據之間存在一對多的關系。等級劃分數據按照層次結構進行分類，上層節點可以包含多個下層節點。數據訪問數據訪問路徑從根節點開始，沿著樹狀結構向下遍歷。網狀模型多對多關系網狀模型允許實體之間存在多對多的關系，數據結構更加靈活。數據冗余由于多對多關系，數據在多個節點重復存儲，容易造成冗余。數據訪問復雜由于結構復雜，數據訪問和維護比較困難，對數據庫管理提出了更高的要求。關系模型關系模型簡介關系模型是最常用的數據庫模型之一，它用二維表來表示數據之間的關系。關系模型使用關系代數來進行數據操作，并定義了一系列完整性約束來確保數據的一致性。關系模型的優點簡單易懂數據獨立性高易于維護支持標準化查詢語言SQL面向對象模型11.對象對象是現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，體現了對象之間的繼承關系，例如學生類可以繼承人類屬性。44.多態多態指的是同一個方法可以根據對象類型進行不同實現，增強了代碼的靈活性和可擴展性。關系數據庫結構化數據存儲關系數據庫采用關系模型組織數據，以表的形式存儲數據，并通過主鍵和外鍵建立數據之間的關聯。關系模型關系模型是一種基于集合論和關系代數的數學模型，為數據庫系統提供了一種結構化的方法來存儲和管理數據。數據組織關系數據庫將數據存儲在稱為關系表的二維表中，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。關系數據庫的基本概念關系表關系數據庫中的基本存儲單位，用于存儲數據。主鍵用于唯一標識表中每一行數據的字段，確保數據的完整性。外鍵用來建立表之間關系的字段，實現數據之間的關聯。數據完整性確保數據準確性、一致性和可靠性的規則和約束。關系表定義關系表是關系數據庫中的基本數據結構，由行和列組成。行表示數據記錄，列表示數據屬性。每個關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，用于標識數據類型。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。每個關系表都包含一組數據，這些數據之間存在特定的關系。關系模型的完整性約束實體完整性關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，保證數據的完整性和唯一性。參照完整性如果一個關系中的某個屬性（外鍵）引用了另一個關系的主碼，則該屬性的值必須存在于被引用關系中，保證數據的關聯性和一致性。域完整性每個屬性的值必須屬于其定義的域，保證數據類型的合法性和范圍限制。數據獨立性1邏輯獨立性應用程序獨立于數據庫的邏輯結構，改變邏輯結構不會影響應用程序。2物理獨立性應用程序獨立于數據庫的物理存儲結構，改變物理存儲結構不會影響應用程序。數據庫系統的體系結構1概念層數據庫最抽象的層次，用戶只關注數據的邏輯結構。2外模式層與特定用戶有關，用戶視角的數據視圖。3內模式層描述數據庫的物理存儲結構，與具體物理存儲有關。數據庫系統體系結構是一個分層結構，用于管理數據的邏輯組織和物理存儲。它將數據庫的不同方面抽象成不同的層次，方便用戶和系統管理人員進行操作。兩級體系結構數據庫保存所有數據。操作系統提供數據庫運行環境。三級體系結構外部層用戶視角，提供用戶視圖，屏蔽底層實現細節。概念層概念模式，描述數據庫全局邏輯結構。內部層物理模式，描述數據在存儲介質上的物理結構。SQL語言1結構化查詢語言SQL是一種標準化的語言，用于管理關系數據庫中的數據。2數據操作語言SQL提供了一組命令，用于創建、修改、刪除數據庫中的數據。3數據查詢語言SQL支持數據檢索，允許用戶查詢數據庫中的特定信息。4數據定義語言SQL允許用戶定義數據庫結構，例如創建表、定義列類型和設置約束。SQL的分類數據定義語言(DDL)DDL用于定義數據庫的結構，包括創建、修改和刪除表、索引、視圖等數據庫對象。數據操縱語言(DML)DML用于對數據庫中的數據進行增、刪、改、查操作，例如插入、刪除、更新和查詢數據。數據控制語言(DCL)DCL用于控制數據庫的訪問權限，例如授權、撤銷權限等。數據查詢語言(DQL)DQL用于從數據庫中檢索數據，例如SELECT語句用于查詢數據，并可以進行各種條件過濾和排序。SQL語句的構成關鍵字SQL語句中的關鍵字是預定義的單詞，用于指示數據庫系統執行特定操作。關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據庫對象，例如表、列、視圖等。標識符可以是字母、數字、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據值，例如數字、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行操作，例如算術運算、比較運算、邏輯運算等。例如：+、-、*、/、=、>、<、AND、OR等。數據定義語言(DDL)數據定義語言(DDL)用于定義數據庫的結構，包括創建、修改和刪除數據庫對象，如表、視圖、索引等。DDL語句不會直接操作數據，而是用于描述數據的組織方式和結構。通過DDL，可以定義數據的類型、約束、關系等，從而構建一個完整、一致的數據庫模型。數據操縱語言(DML)插入數據DML用于對數據庫中的數據進行操作，包括插入、刪除、修改和查詢等操作。刪除數據DML語句允許用戶將數據插入到數據庫表中。修改數據DML語句用于刪除數據庫表中的數據。查詢數據DML語句用于修改數據庫表中的數據。數據控制語言(DCL)授權DCL用于控制用戶對數據庫對象的訪問權限。撤銷授權撤銷已授予的權限，控制數據庫資源的安全。數據查詢語言(DQL)SELECT語句從數據庫中檢索數據。WHERE子句過濾檢索條件，提取符合條件的數據。ORDERBY子句按指定列排序檢索結果。GROUPBY子句對檢索結果進行分組統計。事務管理11.事務的概念事務是指一組邏輯上相關的數據庫操作，作為一個整體被執行。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.并發控制并發控制確保多個用戶同時訪問數據庫時，數據的一致性和完整性。事務的特性1原子性事務是一個不可分割的工作單元，要么全部執行，要么全部不執行。2一致性事務必須保證數據庫從一個一致狀態轉換到另一個一致狀態。3隔離性多個事務并發執行時，每個事務都應該獨立于其他事務。4持久性事務一旦提交，其對數據庫的修改就應該永久保存。數據庫安全性訪問控制限制用戶對數據庫對象的訪問權限，防止未經授權的訪問。數據加密對存儲在數據庫中的敏感數據進行加密，確保數據安全。備份與恢復定期備份數據庫數據，以便在數據丟失或損壞時恢復。審計跟蹤記錄用戶對數據庫的所有操作，方便追溯和分析。數據