《数据库理论》课件

《数据库理论》PPT课件目录数据库概述数据库系统结构数据模型与数据关系数据库设计数据库管理系统数据库应用与发展趋势01数据库概述Part数据库的定义与作用数据库是一个长期存储在计算机内的、统一管理的、有组织的数据集合。它按照数据结构来组织、存储和管理数据。数据库的定义数据库是信息系统的核心组成部分，主要用于存储、检索、更新和管理大量数据，满足各种应用的需求。数据库的作用数据库的分类关系型数据库基于关系模型的数据库，数据以表格形式存储，使用SQL语言进行操作。非关系型数据库不基于关系模型的数据库，如键值存储、文档存储、列存储等。分布式数据库数据存储在多个物理节点上的数据库，具有数据分散存储、独立性、透明性等特点。STEP01STEP02STEP03数据库的发展历程人工管理阶段数据可以长期保存，数据共享性差，数据冗余依然较大。文件系统阶段数据库系统阶段数据可以长期保存，数据共享性好，数据冗余小，数据完整性得到保证。数据无法长期保存，数据不共享，数据冗余大。02数据库系统结构Part数据库系统的组成数据存储负责数据的物理存储，包括磁盘、内存等。数据控制确保数据的完整性、安全性和并发控制。数据访问提供数据检索、更新等操作的方法和接口。数据管理负责数据的组织、存储、检索和维护。123描述数据的逻辑结构，与物理存储无关。概念模式描述数据的物理存储结构，与具体实现有关。逻辑模式描述数据的物理存储细节，如磁盘结构等。物理模式数据库系统的模式结构数据库系统的体系结构集中式结构数据由一个数据库管理系统（DBMS）集中管理。分布式结构数据在多个物理位置存储，由一个全局DBMS管理。客户机/服务器结构客户端应用程序和服务器上的DBMS协同工作。浏览器/服务器结构通过浏览器访问服务器上的数据库。03数据模型与数据关系Part数据模型是用来抽象表示现实世界中数据和数据间关系的一种工具，它以结构化的方式组织数据，便于人类理解和计算机处理。定义根据应用场景和复杂度，数据模型可分为概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型。概念数据模型关注数据的整体结构和语义，如E-R模型；逻辑数据模型关注数据的组织和操作，如关系模型；物理数据模型关注数据的存储和实现，如文件系统或数据库管理系统。分类数据模型的定义与分类数据结构描述数据的组成元素及它们之间的关系，是数据模型的基石。数据操作定义对数据的各种操作，如查询、插入、删除和更新等。数据约束规定数据的完整性、一致性和有效性规则，确保数据的正确性和可靠性。数据模型的三要素数据关系及其表达方式数据关系描述数据元素间的关联，主要有一对一、一对多和多对多三种关系。表达方式通过实体关系图（ER图）来直观表示数据间的关系，ER图包括实体、关系和属性三个基本元素。04数据库设计Part数据库设计的基本任务和目标确定系统所需的数据类型和结构包括数据表、字段、主键、外键、索引等。确保数据的一致性、完整性和可靠性通过合理的数据模型和约束条件来保证。提高数据查询效率通过合理的数据结构和索引设计来实现。方便系统的扩展和维护设计时需考虑未来的数据增长和业务变化。数据库设计的方法和步骤需求分析了解用户需求，收集和分析数据，确定系统功能和性能要求。实施和维护创建数据库、调整性能、维护数据完整性等。概念设计使用E-R图等工具，从概念层面描述系统的数据结构。物理设计确定数据的存储结构、访问路径、存储空间等。逻辑设计将概念设计转化为具体的数据库管理系统所支持的数据模型。1234数据库设计中的数据规范化第一范式（1NF）确保每列保持原子性，消除重复组。第二范式（2NF）在1NF基础上，消除部分依赖。第三范式（3NF）在2NF基础上，消除传递依赖。BCNF范式在3NF基础上，确保关系满足更强的函数依赖约束。第四范式（4NF）消除多值依赖，确保关系型数据库的完整性和一致性。05数据库管理系统Part1423数据库管理系统的功能数据存储负责将数据存储在磁盘上，并确保数据的完整性和安全性。数据检索提供高效的数据检索功能，支持各种查询和检索操作。数据更新允许对数据进行插入、更新和删除操作，保持数据的一致性和完整性。数据控制对数据访问进行控制，确保数据的正确使用和防止未经授权的访问。ABCD数据库管理系统的组成数据库存储数据的物理结构，包括表、视图、索引等。数据库管理员负责数据库的规划、设计、维护和管理的人员。数据库管理系统软件用于管理和操作数据库的软件，包括数据库引擎、查询处理器等。应用程序使用数据库的软件应用程序，通过数据库管理系统提供的接口进行数据访问和操作。关闭连接完成数据访问和操作后，关闭应用程序与数据库管理系统的连接。数据更新对数据库中的数据进行插入、更新或删除操作，并确保数据的一致性和完整性。数据检索根据查询请求，从数据库中检索相关数据并返回给应用程序。建立连接应用程序与数据库管理系统建立连接，以便进行数据访问和操作。查询处理查询请求被发送到数据库管理系统，查询处理器对其进行解析、优化和执行。数据库管理系统的运行过程06数据库应用与发展趋势Part数据库用于存储和管理企业数据，支持企业运营和决策。企业数据管理数据库支持电子商务平台的商品信息、用户信息、交易记录等数据存储和管理。电子商务数据库用于存储和管理社交媒体平台上的用户信息、动态、评论等数据。社交媒体数据库用于金融交易记录、客户信息、风险管理等数据的存储和管理。金融行业数据库的应用领域云数据库云数据库技术将数据库服务迁移到云端，提供更加灵活、可扩展的数据库服务。智能化数据库智能化数据库技术利用人工智能和机器学习技术，实现数据库的智能优化和自动化管理。分布式数据库分布式数据库技术通过将数据分散到多个节点上，提高数据库的扩展性和可用性。大数据处理随着大数据时代的到来，数据库技术正朝着处理大规模数据、提高数据分析和处理能力的方向发展。数据库技术的发展趋势N