《数据库练习》课件

《数据库练习》本课程将通过一系列实际练习，帮助你掌握数据库的基本概念和操作技能。你将学习如何设计数据库，创建表，插入数据，查询数据，以及使用SQL语言进行数据分析和管理。by课程介绍课程目标掌握数据库基本概念和常用操作。了解数据库系统结构、数据模型和关系数据库理论。课程内容涵盖关系数据库的基本概念、SQL语言、数据库设计等内容。课程特色理论与实践相结合，通过案例和习题帮助学生理解和掌握数据库知识。学习方式课堂讲授、课后练习、实验操作等多种形式。数据库概述数据库是存储和管理数据的集合。它是一种组织数据的结构化方式，方便用户访问、维护和更新数据。数据库系统是一个软件系统，它提供了一系列工具和功能来创建、管理和访问数据库。数据库系统结构1数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)负责管理和控制数据库中的数据，提供数据访问和维护功能。2数据库数据库是存储数据的集合，包含多个表以及表之间的关系。3数据文件数据文件存储实际的数据库数据，通常以二进制格式保存。4用户接口用户通过用户接口与数据库进行交互，包括命令行界面、图形界面、应用程序接口等。主要数据模型层次模型层次模型采用树状结构，数据以树形结构进行组织，节点之间存在一对多的关系。它是一种比较早期的模型，结构简单，但缺乏灵活性，难以表示复杂的关系。网状模型网状模型允许数据之间存在多对多的关系，通过指针来连接不同的数据。它比层次模型更加灵活，可以表示更复杂的关系，但模型较为复杂，难以理解和维护。关系数据模型表关系模型以表的形式组织数据，表格具有行和列，行表示元组，列表示属性。主键主键用于唯一标识表中的每一行，确保数据完整性和一致性，可以是单个属性或多个属性的组合。关系关系是表之间的连接，通过外键建立连接，确保数据之间的一致性，表之间可以是一对一、一对多或多对多关系。数据完整性关系模型通过主键、外键和完整性约束来保证数据的完整性和一致性，防止数据错误和重复。关系代数操作符关系代数提供一组操作符，用来定义关系数据库上的操作。表达式操作符组合成表达式，用于描述数据库查询。关系关系代数操作应用于关系，即由行和列组成的表。SQL语言基础SQL是一种通用的数据库语言，用于管理关系型数据库系统中的数据。SQL语言的强大功能可以帮助用户执行各种操作，如创建、修改和删除数据库对象，以及查询和更新数据。1数据定义语言(DDL)创建、修改和删除数据库对象。2数据操作语言(DML)插入、更新和删除数据。3数据控制语言(DCL)管理用户权限和安全。4数据查询语言(DQL)检索数据。关系的定义与操作1关系定义关系是数据库中数据的基本组织形式，以二维表格的形式表示。2关系操作关系操作包括插入、删除、修改和查询等，用于对关系中的数据进行管理和维护。3关系运算关系运算包括选择、投影、连接、除法等，用于从关系中提取所需的信息。数据查询1基本查询从一个或多个表中检索数据2条件查询使用WHERE子句指定查询条件3排序查询使用ORDERBY子句指定排序规则4分页查询使用LIMIT子句限制查询结果数量数据查询是数据库系统中最基本的操作之一，通过各种查询语句，用户可以从数据库中提取所需的信息。数据查询可以根据不同的查询条件、排序规则和数据限制来获取不同的结果。数据条件查询WHERE子句WHERE子句用于指定检索条件，过滤符合条件的数据。例如，查询所有年龄大于20的用户，可以使用WHEREage>20。比较运算符WHERE子句中可以使用比较运算符来比较字段值。例如，=、>、<、>=、<=、!=。逻辑运算符可以使用逻辑运算符组合多个条件。例如，AND、OR、NOT。通配符通配符可以匹配多个字符。例如，%匹配任意多个字符，_匹配单个字符。聚合函数聚合函数用于对一组数据进行汇总操作，生成单个值。常见的聚合函数包括：AVG计算平均值SUM计算总和MAX计算最大值MIN计算最小值COUNT计算数量分组查询分组依据根据特定列或列组合将数据分成不同的组。例如，可以按城市或产品类型对客户或销售数据进行分组。聚合操作对每个分组应用聚合函数，例如COUNT、SUM、AVG、MAX、MIN，计算组内的统计信息。分组结果生成汇总表，显示每个分组的聚合结果，提供对数据集中趋势和模式的洞察。示例查询根据产品类型对销售额进行分组并计算每个产品类型销售的总额。表连接1内连接返回两个表中匹配的记录。2左外连接返回左表的所有记录，右表匹配的记录。3右外连接返回右表的所有记录，左表匹配的记录。4全外连接返回两个表的所有记录。表连接是关系数据库中用于组合来自多个表的行的操作。不同的连接类型用于控制连接的结果集。子查询1定义子查询是指嵌套在另一个查询语句中的查询语句，它可以作为一个独立的查询语句运行。2作用子查询可以用来过滤数据、扩展数据、提高数据查询效率。3分类子查询可以分为标量子查询、列子查询、行子查询和表子查询，每个查询类型有不同的作用。视图虚拟表视图是基于基本表或其他视图定义的虚拟表，不存储实际数据。数据安全视图可以限制用户访问数据库中的特定数据，提高安全性。简化操作视图提供了一种简化复杂查询的途径，使数据访问更便捷。数据共享多个用户可以共享同一个视图，并以不同的角度访问数据。事务管理1原子性事务是一个不可分割的工作单元2一致性事务执行前后，数据库处于一致状态3隔离性多个事务并发执行，互不干扰4持久性事务提交后，数据永久保存在数据库中事务管理是数据库管理系统的重要功能，确保数据的一致性和完整性。ACID属性是事务管理的核心原则，保证数据操作的可靠性。锁机制并发控制防止多个事务同时修改相同数据，确保数据一致性。锁类型共享锁（读锁）、排他锁（写锁）锁粒度行级锁、表级锁、数据库级锁锁管理事务隔离级别、死锁检测、锁升级备份与恢复备份定期备份数据库数据。备份方式包括完整备份、增量备份、差异备份。备份可以防止意外数据丢失，例如硬件故障、软件错误、人为操作失误。恢复当数据库发生故障时，可以使用备份恢复数据。恢复方式包括完整恢复、增量恢复、差异恢复。恢复过程需要根据备份策略和故障类型选择合适的恢复方法。数据库安全性访问控制限制用户访问权限，确保数据安全。例如：根据用户角色分配不同权限，限制访问特定数据或功能。数据加密对敏感数据进行加密，防止未经授权访问。例如：使用AES算法加密数据，确保数据在传输和存储过程中安全。安全审计记录所有数据库操作，方便追溯问题。例如：记录用户登录时间、操作记录，帮助定位安全漏洞或攻击行为。数据建模基本原理11.需求分析分析业务需求和数据需求。定义数据模型的范围和目标。22.概念数据模型使用实体-关系模型(E-R模型)表示业务领域中的实体及其关系。33.逻辑数据模型将概念数据模型转换为具体的数据库系统支持的数据模型，例如关系模型。44.物理数据模型定义数据库的物理结构，包括数据表、索引、存储方式等。关系模式设计实体关系图实体关系图（ERD）是数据库设计中常用的工具，用于描述实体和实体之间的关系。属性和约束定义属性名称、数据类型、约束（主键、外键、唯一性等），确保数据完整性和一致性。规范化理论关系模式设计遵循规范化理论，减少数据冗余，提高数据的一致性和完整性。数据库设计原则设计简洁、可维护、高效，满足业务需求，便于数据管理和维护。规范化理论消除数据冗余减少数据重复，提高存储效率，节省空间。确保数据一致性维护数据完整性，防止数据错误和异常。简化数据结构优化数据结构，方便管理和维护。提高更新效率降低数据更新的成本和难度。完整性约束实体完整性保证每个关系中每个元组都有唯一标识。确保主关键字的唯一性和非空性。参照完整性维护关系之间的一致性。外键值必须是主关键字的值或者为空。域完整性确保数据类型和值范围符合定义。保证数据值符合预设规则。应用实践案例1本案例旨在模拟现实世界中常见的数据管理需求，例如学生信息管理系统、图书借阅系统或商品销售系统。通过案例实战，学生可以更好地理解数据库设计、SQL语言应用以及数据操作等方面的知识。案例的设计应尽可能贴近真实场景，并包含完整的数据库设计、数据录入、数据查询以及数据维护等步骤。应用实践案例2本案例展示了数据库应用于电子商务平台的实际场景，涵盖了商品管理、订单处理、库存管理、支付结算等核心功能。通过数据库，可以实现数据存储、查询、更新等操作，为用户提供高效便捷的购物体验。应用实践案例3本案例将展示如何使用数据库技术构建一个在线购物网站。网站将包含用户注册、商品管理、购物车、订单管理等功能。我们将使用关系数据库来存储网站数据，并使用SQL语言进行数据操作。我们将详细讲解如何设计数据库表结构，编写SQL语句实现各种功能，并探讨一些数据库设计与优化的技巧。课程小结数据库学习本课程系统讲解了数据库的基本概念、原理和应用。涵盖关系型数据库模型、SQL语言、数据库设计等核心内容。实践应用通过大量实例和练习，帮助学生掌握数据库操作技能，并培养解决实际问题的数据库思维。课后习题本课程课后习题旨在帮助学生巩固所学知识，并应用所学知识解决实际问题。习题涵盖数据库概念、关系代数、SQL语言、数据库设计等多个方面，并分为基础练习、综合练习和应用实践等不同类型。建议学生认真完成所有课后习题，并积极思考和讨论习题答案，以加深对数据库知识的理解和掌握。完成课