《DB基础知识》课件

《DB基础知识》数据库是现代应用的核心，掌握基础知识是开发高效应用的关键。数据库的定义和作用结构化数据集合以特定格式组织和存储信息的系统。高效数据检索通过索引和查询语言，快速访问和处理数据。数据完整性保障确保数据一致性和准确性，防止数据丢失或损坏。数据库发展历程早期的文件系统数据以文件的形式存储，难以管理和共享。层次型数据库数据组织成树状结构，提供了数据之间的关系，但灵活性有限。网络型数据库数据组织成网状结构，提供更灵活的数据关系，但数据模型复杂。关系型数据库数据以表格的形式存储，简单易懂，易于维护和管理。面向对象数据库数据以对象的形式存储，更符合现实世界，但效率较低。NoSQL数据库非关系型数据库，提供了灵活的数据模型和高扩展性。数据库分类关系型数据库数据以表格形式组织，行代表记录，列代表属性。NoSQL数据库非关系型数据库，提供灵活的数据模型，适合处理海量数据。关系型数据库特点1结构化数据关系型数据库以表格形式存储数据，具有清晰的结构和关系。2数据完整性通过约束和索引，保证数据的准确性、一致性和可靠性。3事务处理支持事务的概念，确保数据操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。4标准化语言使用SQL语言进行数据操作，提供统一的标准和易用性。关系数据库基本概念关系关系数据库中，数据以二维表格形式组织，每个表格称为一个关系，包含若干行和列。元组关系中的一行，代表一个数据记录，也称为数据元组。属性关系中的一列，代表一个数据项的特征，也称为属性。域属性的值取值的范围，例如，年龄的域为非负整数。实体-联系模型实体-联系模型(Entity-RelationshipModel,ER模型)是一种用于描述现实世界中数据结构的模型。它通过实体、属性和联系来表示数据之间的关系。实体表示现实世界中可区分的、具有独立意义的对象，例如学生、课程、教师等。属性是描述实体特征的，例如学生的姓名、学号、性别等。联系表示实体之间存在的关联关系，例如学生选修课程、教师教授课程等。关系模型概念数据结构数据以二维表格的形式表示，表格中的每一行表示一个元组，每一列表示一个属性。数据操作使用关系代数和关系演算来进行数据操作，如查询、插入、删除和修改数据。数据完整性通过约束来保证数据的一致性和正确性，如主键约束、外键约束和唯一性约束。SQL语言简介结构化查询语言结构化查询语言（StructuredQueryLanguage，简称SQL）是一种专门用于操作关系型数据库的标准化语言。SQL语言用于对数据库进行查询、插入、更新和删除操作，以及管理数据库结构、权限等。SQL语言已被广泛应用于各种数据库系统中，成为关系型数据库管理系统（RDBMS）的标准语言。SQL语句分类数据定义语言(DDL)用于创建、修改和删除数据库对象，例如表、视图、索引等。数据操作语言(DML)用于对数据库中的数据进行操作，例如插入、更新、删除和查询数据。数据控制语言(DCL)用于控制数据库的访问权限和安全策略，例如授予或撤销用户权限。事务控制语言(TCL)用于管理事务，例如提交、回滚和保存点。SQL语句语法规则1大小写敏感SQL语句对大小写敏感，但大多数数据库默认情况下不区分大小写。2关键字SQL语句中的关键字必须全部大写。3空格SQL语句中可以使用空格来分隔关键字和标识符。4注释可以使用--或/**/来添加注释。数据类型数值型用于表示数字，包括整数、浮点数、定点小数等。字符型用于表示文本字符串，例如姓名、地址、描述等。日期/时间型用于表示日期和时间，例如生日、预约时间等。布尔型用于表示真或假，例如状态、开关等。约束定义约束是用来限制数据表中数据值的规则，用于维护数据的完整性和一致性。作用确保数据的准确性、一致性和可靠性，防止无效数据进入数据库，提高数据质量。类型主键约束、唯一约束、非空约束、检查约束、外键约束等。索引加速查询索引帮助数据库快速定位所需数据，提高查询效率。建立索引对经常用作查询条件的列创建索引，可以显著提升查询速度。优化索引选择合适的索引类型和字段，并定期维护索引，以保证其有效性。事务原子性事务是一个不可分割的工作单元，要么全部成功，要么全部失败。一致性事务执行前和执行后，数据库处于一致状态，数据完整性不被破坏。隔离性多个事务并发执行时，互不干扰，保持独立性。持久性事务完成后，其修改结果永久保存到数据库，即使系统崩溃也能恢复。数据备份与恢复定期备份定期备份数据库数据，确保数据安全，避免数据丢失。恢复策略制定数据恢复策略，在数据丢失或损坏时及时恢复数据。备份类型选择合适的备份类型，如完全备份、增量备份等。备份工具使用专业的数据库备份工具，例如OracleRMAN，MySQLmysqldump。数据库安全访问控制限制对数据的访问权限，只有授权用户才能访问敏感数据。数据加密使用加密算法对数据进行加密，防止未经授权的访问。网络安全使用防火墙和入侵检测系统保护数据库服务器免受攻击。数据库管理1数据库设计确保数据库结构合理，满足业务需求，提高数据访问效率。2数据维护定期备份数据，防止数据丢失，确保数据完整性和一致性。3用户管理控制用户权限，保障数据安全，防止非法访问和操作。4性能监控监测数据库性能指标，及时发现问题，优化数据库性能。性能优化1索引优化使用索引可以加速查询速度，但索引过多也会降低写入性能，需要权衡。2查询优化避免使用不必要的子查询，使用合适的连接类型，并进行查询语句的优化。3数据库配置优化根据数据库负载调整配置参数，例如缓存大小、连接池大小等。NoSQL数据库概述非关系型数据库NoSQL，即NotOnlySQL，是指非关系型数据库，它是一种不遵循传统的SQL关系模型的数据库管理系统。灵活的数据模型NoSQL数据库支持各种数据模型，如键值对、文档、图、列族，能够更好地适应各种非结构化和半结构化数据的存储需求。可扩展性和高性能NoSQL数据库通常采用分布式架构，能够轻松扩展以处理海量数据，并提供高吞吐量和低延迟的性能。文档型数据库使用JSON或类似格式存储数据，结构灵活可扩展。以文档为单位存储数据，方便处理复杂结构信息。适用于云计算环境，提供高可用性和可扩展性。键值型数据库简单键值型数据库以键值对形式存储数据，数据结构简单。高效快速检索和更新数据，适用于高并发读写场景。扩展性可水平扩展，轻松增加节点以处理更多数据。列族型数据库数据模型列族型数据库将数据组织为列族，每个列族包含多个列，类似于一个表格。每个行代表一个记录，每个列代表一个属性。高性能由于数据以列存储，列族型数据库可以快速访问特定列的数据，适用于数据分析和数据统计。可扩展性列族型数据库可以水平扩展，添加新的服务器来处理更多数据，可以有效地应对大数据量。图数据库节点和边图数据库以节点和边来表示数据，节点代表实体，边代表实体之间的关系。快速关系查询图数据库擅长快速查询实体之间的关系，例如查找朋友的朋友。社交网络图数据库适用于社交网络、推荐系统等需要分析复杂关系的应用场景。时序数据库传感器数据例如，物联网设备、工业监控系统和环境监测站产生的数据。金融交易数据包括股票价格、交易量和订单数据。用户行为数据例如，网站访问日志、应用程序使用数据和社交媒体活动。NewSQL数据库高性能NewSQL数据库旨在提供与传统关系型数据库类似的强一致性和事务性，同时保持高吞吐量和低延迟。可扩展性NewSQL数据库能够水平扩展，以处理不断增长的数据量和用户流量。数据一致性NewSQL数据库通常采用ACID特性，确保数据的一致性和可靠性。大数据时代数据库变革1数据量激增传统数据库难以应对海量数据的存储和处理需求。2数据类型多样除了结构化数据，非结构化和半结构化数据成为主流。3实时性要求提升用户期望快速获取数据分析结果，对实时性要求更高。数据库发展趋势云原生数据库云平台上的数据库服务，提供高可用性、弹性伸缩和数据安全性。数据湖和数据仓库用于存储和分析海量数据的平台，支持多种数据类型和格式。AI驱动优化利用人工智能技术优化数据库性能，提高效率和安全性。本课程总结数据库基础知识从数据库定义、发展历程、分类到关系型数据库的关键概念，为理解和应用数据库打下了坚实的基础。SQL语言掌握了SQL语句的分类、语法规则和基本操作，为数据库数据管理和分析提供了核心技能。数据库管理学习了数