《数据库编程》课件

数据库编程学习数据库编程的关键在于理解数据库的基本概念，并掌握常用编程语言和数据库系统的交互方法。课程概述1数据库编程导论介绍数据库编程的基本概念、原理和应用。2课程目标掌握数据库编程基础知识，学会使用SQL语言操作数据库，并能进行简单的数据库应用开发。3主要内容涵盖数据库基础知识、SQL语言、JDBC编程等内容，并结合案例进行讲解。4学习方式理论讲解、案例分析、实验练习相结合，并提供丰富的学习资源和技术支持。数据库基础知识数据模型数据模型描述数据结构和操作方式，为数据库设计提供基础。数据库模式数据库模式定义数据结构和约束，确保数据的完整性和一致性。数据类型数据类型规定数据存储方式，例如整型、字符型、日期型。键键用于唯一标识数据记录，确保数据的完整性和引用关系。数据库体系结构1数据层存储实际数据2数据库管理系统提供数据管理服务3应用程序层用户访问数据库数据库体系结构由多个层次组成，数据层存储实际数据。数据库管理系统提供数据管理服务，包括数据定义、数据操作、数据控制等。应用程序层为用户提供访问数据库的接口，例如应用程序、工具等。关系数据库模型数据存储关系数据库使用表来存储数据，表由行和列组成。数据被组织成二维表格，行代表记录，列代表属性。数据关系通过建立表之间的数据关系，可以描述现实世界中的各种联系。关系数据库使用主键和外键来实现表之间的关联。数据完整性关系数据库通过数据完整性约束来保证数据的准确性和一致性。例如，主键约束保证每条记录都有唯一的标识，外键约束保证数据之间的关联关系。数据标准化关系数据库遵循数据标准化规范，减少数据冗余，提高数据一致性。通过标准化，可以将数据分解成多个小的表，并建立表之间的关系。SQL语言入门数据操作语言(DML)用于操作数据库中的数据，例如插入、更新、删除等。数据定义语言(DDL)用于定义数据库的结构，例如创建、修改、删除表、视图、索引等。数据控制语言(DCL)用于控制数据库的访问权限，例如授权、撤销等。事务控制语言(TCL)用于管理数据库事务，例如提交、回滚等。SELECT语句基础查询从数据库中检索数据。它指定要检索哪些列，从哪个表中检索，以及任何筛选条件。条件筛选使用WHERE子句指定检索条件。这可以是简单的比较运算符，也可以是复杂的逻辑表达式。排序与分组使用ORDERBY子句对结果进行排序，使用GROUPBY子句对数据进行分组，以便进行更详细的分析。WHERE条件数据筛选WHERE条件用于过滤数据，只保留满足指定条件的记录。关系数据库WHERE语句可以指定各种条件，如比较运算符、逻辑运算符等。数据查询WHERE条件可以与其他SQL语句组合使用，例如SELECT、UPDATE、DELETE等。聚合函数11.计算总和SUM()函数用于计算指定列的总和。例如，SUM(price)可以计算所有商品的价格总和。22.统计数量COUNT()函数用于统计满足特定条件的行数。例如，COUNT(*)可以统计表中的总行数。33.求平均值AVG()函数用于计算指定列的平均值。例如，AVG(age)可以计算所有学生的平均年龄。44.查找最大值和最小值MAX()和MIN()函数分别用于查找指定列的最大值和最小值。排序排序算法多种排序算法，如冒泡排序、插入排序、归并排序。排序顺序升序或降序，根据需求选择合适顺序。排序列指定排序的列名，可排序多列。分组分组操作将数据根据某些列的值进行分组，并对每个分组进行统计计算或其他操作，例如计算每个部门的员工数量或每个城市的订单总数。GROUPBY语句使用GROUPBY语句将查询结果中的行分组，并使用聚合函数对每个分组进行计算。分组依据可以使用一个或多个列作为分组依据，分组依据必须在SELECT语句中出现。分组示例例如，将员工数据按部门分组，并计算每个部门的员工数量。连接查询联合查询连接查询用于从多个表中检索数据。连接操作基于表之间的关系。类型内连接(INNERJOIN)左外连接(LEFTOUTERJOIN)右外连接(RIGHTOUTERJOIN)全连接(FULLOUTERJOIN)子查询1嵌套查询子查询嵌套在主查询中，作为条件语句的一部分。2结果集子查询返回一个结果集，用于主查询中进行筛选或比较。3逻辑运算符可以使用比较运算符、逻辑运算符等连接子查询与主查询。4查询优化子查询可能会影响查询性能，需根据实际情况优化。数据操作语句INSERT语句向数据库表中插入新的数据行。UPDATE语句修改数据库表中已存在的数据行。DELETE语句从数据库表中删除数据行。事务处理1原子性事务中的操作要么全部成功，要么全部失败2一致性事务执行后，数据必须保持一致性3隔离性多个事务并发执行时，互不干扰4持久性事务完成提交后，数据永久保存事务处理是数据库管理系统(DBMS)中的关键概念，确保数据的一致性和完整性。事务处理的关键特性：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)，简称ACID。存储过程和函数存储过程存储过程是一组预编译的SQL语句，存储在数据库中，可以通过名称调用执行。存储过程可以提高代码复用性，简化应用程序开发，并提高数据库性能。函数函数与存储过程类似，也是预编译的SQL语句，但函数返回一个值。函数可以用于计算值、验证数据或执行其他操作，并返回结果。触发器自动执行操作触发器是在数据库事件发生时自动执行的存储过程。数据完整性触发器用于确保数据的完整性和一致性。审计和日志记录触发器可用于跟踪数据更改和记录审计日志。数据备份触发器可用于触发数据备份操作。视图定义视图是基于基本表或其他视图的虚表，只包含基本表或其他视图中的数据，不存储数据。优势提高数据安全性、简化查询、改善数据一致性、灵活的数据访问。创建使用CREATEVIEW语句创建视图，指定视图名称、列名、查询条件。使用使用SELECT语句访问视图，就像访问基本表一样，但不能对视图进行UPDATE或DELETE操作。索引1数据检索索引是数据库系统中用来加快数据检索速度的数据结构。索引是对数据库表中一列或多列值的排序结构，它允许数据库系统快速查找具有特定值的记录。2加速查询通过使用索引，数据库可以避免对整个表进行扫描，而是直接访问包含所需数据的索引，从而提高查询效率。3提高性能索引的创建和维护会消耗一定的时间和空间资源，但它带来的性能提升通常远远超过这些消耗。4适用场景对于经常需要进行查询操作的表，尤其是需要按照特定列进行排序或过滤的查询，创建索引能够显著提高查询性能。数据库安全性访问控制数据库安全控制访问权限，防止未经授权的访问。数据加密对敏感数据进行加密，防止被盗窃或篡改。审计日志记录数据库操作，方便追踪问题。防火墙阻止来自外部的攻击，保护数据库。数据备份与恢复定期备份数据备份是防止数据丢失的重要手段。定期备份可以确保在数据丢失或损坏时能够及时恢复数据。建议制定备份策略，定期备份数据库。可以设置自动备份机制，保证备份的及时性和完整性。恢复数据当数据丢失或损坏时，可以使用备份数据进行恢复。恢复数据需要选择合适的备份文件，并使用数据库管理系统提供的工具进行恢复操作。恢复数据的过程可能需要一些时间，需要根据具体情况进行调整。恢复过程中，需要注意数据完整性和一致性。JDBC编程基础JDBC简介JDBC是Java数据库连接（JavaDatabaseConnectivity）的缩写，它是一套用于Java应用程序连接数据库的API。JDBC驱动程序JDBC驱动程序是连接Java应用程序和数据库的桥梁，它负责将Java代码转换为数据库可以理解的指令。JDBC核心接口JDBCAPI定义了一系列接口，例如DriverManager、Connection、Statement和ResultSet，用于连接数据库、执行SQL语句以及处理查询结果。JDBC编程步骤JDBC编程通常包括加载驱动程序、建立数据库连接、执行SQL语句以及处理结果等步骤。JDBC操作数据库1建立连接使用JDBC驱动程序与数据库建立连接，获取数据库连接对象。2执行操作通过连接对象创建PreparedStatement对象，执行SQL语句，例如查询、插入、更新、删除等操作。3处理结果获取操作结果，例如查询结果集，处理并显示或存储结果。数据库连接池连接池的作用重复创建和关闭数据库连接，消耗大量资源连接池的优势优化数据库连接管理，提升系统性能连接池的原理预先创建一定数量的数据库连接，放入连接池中PreparedStatement预编译语句PreparedStatement用于预编译SQL语句，提高效率和安全性。防止SQL注入PreparedStatement允许使用占位符，避免直接将用户输入拼接到SQL语句中。提高性能数据库可以对预编译的语句进行优化，提高执行效率。代码重用同一个PreparedStatement对象可以重复执行，减少代码重复。事务处理原子性事务是一个不可分割的操作单元，要么全部执行，要么全部不执行。一致性事务执行完成之后，数据库必须从一个一致的状态变到另一个一致的状态。隔离性多个事务并发执行时，彼此之间相互隔离，不会互相影响。持久性事务一旦提交，其修改的数据就会永久保存在数据库中。ResultSet遍历指针操作将结果集指针指向第一行数据循环遍历使用循环语句遍历结果集数据提取根据列名或索引提取数据指针移动将结果集指针移动到下一行数据异常处理1异常类型数据库编程中会遇到各种异常，例如数据库连接错误、SQL语句错误等。2异常处理机制使用try-catch块捕获异常，并在catch块中处理异常。3异常处理技巧关闭数据库连接，记录异常信息，并进行适当的错误提示。4异常处理示例展示如何使用JDBCAPI处理常见异常。综合案例实