《数据库设计教程》课件

数据库设计教程本课程将带您深入了解数据库设计的基本原理和实践方法，帮助您掌握数据库设计的基本技能，并能够独立设计和开发数据库系统。课程大纲课程介绍数据库基础概念数据模型关系数据库设计关系模型表设计键的概念数据完整性范式理论范式概念不同范式的介绍数据库设计方法论数据库脚本设计数据库对象的创建数据库对象的管理数据库备份与恢复什么是数据库存储数据数据库用于存储和管理大量的组织化数据。共享数据数据库允许多个用户同时访问和共享数据。高效访问数据库提供高效的数据访问和检索功能。数据完整性数据库保证数据的一致性和完整性。数据库系统的基本概念数据库存储数据的集合，组织成不同的表或文件。数据库管理系统(DBMS)用于创建、管理和访问数据库的软件。数据库用户使用数据库系统进行数据操作的个人或应用程序。数据模型的基本概念1数据模型描述数据结构和操作的抽象模型。2概念模型用实体-联系图(E-R图)描述现实世界。3逻辑模型将概念模型转换为数据库系统支持的模型。4物理模型描述数据在计算机存储中的具体组织方式。数据模型的种类层次模型网状模型关系模型面向对象模型关系数据模型关系模型以二维表格形式组织数据，每个表格称为关系。关系模型的特点简单易懂，易于理解和操作结构化程度高，易于维护和扩展具有良好的数据独立性关系的基本概念关系二维表格，包含若干个行和列。元组关系中的每一行，表示一条记录。属性关系中的每一列，表示一个数据项。域属性的值可以取值的集合。关系型数据库系统关系型数据库系统(RDBMS)基于关系模型构建的数据库系统，例如MySQL、Oracle、SQLServer等。RDBMS的特点使用结构化查询语言(SQL)进行数据操作提供数据完整性约束，确保数据一致性支持事务处理，保证数据一致性表的基本概念表关系型数据库中的基本存储单元，由若干个行和列组成。1行表中的每一行代表一条记录。2列表中的每一列代表一个属性，存储相同类型的数据。3主键唯一标识表中每条记录的属性或属性组合。4表的设计方法1需求分析明确要存储的数据以及它们之间的关系。2概念结构设计用E-R图描述数据之间的关系。3逻辑结构设计将概念模型转换为关系模型。4物理结构优化优化表结构，提高数据库性能。键的概念键用于唯一标识表中行或属性的属性或属性组合。主键唯一标识表中每一行，不可重复。候选键可以作为主键的属性或属性组合，但通常只有一个被选为主键。外键引用其他表主键的属性，用于建立表之间的关系。主键1唯一主键必须能够唯一标识表中的每一行。2非空主键不能为NULL，必须有值。3不变主键的值在表的生命周期中保持不变，即使其他属性的值发生改变。候选键学号是是身份证号是否姓名否否外键外键指向另一个表的主键的属性或属性组合，用于建立表之间的关联关系。参照完整性外键的值必须存在于被引用表的主键中，或为空。数据完整性数据完整性的概念数据完整性指数据的一致性和准确性，确保数据的真实性。实体完整性确保每个实体都有一个唯一的标识。参照完整性确保表之间关系的正确性，外键必须匹配主键。用户定义完整性根据特定需求定义的完整性规则，例如数据范围限制。实体完整性实体完整性每个关系中都必须有一个主键。主键的约束主键不能为NULL，保证每个实体都有唯一标识。参照完整性参照完整性确保外键的值与主表中主键的值匹配。外键的约束外键的值必须存在于被引用表的主键中，或为空。用户定义完整性用户定义完整性根据特定需求定义的完整性规则。数据范围限制例如，年龄必须在0到150之间。数据类型限制例如，电话号码必须为数字类型。范式理论1范式理论用于评估数据库设计质量，减少数据冗余。2第一范式(1NF)每个属性都是原子值，不可再分。3第二范式(2NF)满足1NF，且非主键属性完全依赖于主键。4第三范式(3NF)满足2NF，且非主键属性不依赖于其他非主键属性。范式概念1范式数据库设计的规范，用于衡量数据库设计质量。2高范式意味着数据冗余更少，但可能需要更复杂的查询。3低范式意味着数据冗余更多，但查询可能更简单。第一范式(1NF)原子性每个属性的值都是不可再分的原子值。示例学生的地址信息，应该拆分为省份、城市、街道等单独的属性。第二范式(2NF)完全依赖每个非主键属性必须完全依赖于主键。示例一个学生可能有多个课程，每个课程对应不同的成绩，此时成绩依赖于学生和课程两个属性，不满足2NF。第三范式(3NF)非传递依赖每个非主键属性不依赖于其他非主键属性。1示例学生表包含学号、姓名、班级、系别，其中系别依赖于班级，不满足3NF。2数据库设计方法论需求分析明确要存储的数据以及它们之间的关系。概念结构设计用E-R图描述数据之间的关系。逻辑结构设计将概念模型转换为关系模型。物理结构优化优化表结构，提高数据库性能。需求分析1收集需求与用户沟通，了解他们的数据需求。2分析需求分析用户需求，识别数据之间的关系。3编写需求文档记录用户需求，为后续设计提供依据。概念结构设计实体现实世界中的对象，例如学生、课程。属性实体的特征，例如学生的学号、姓名。联系实体之间的关系，例如学生和课程之间的选课关系。逻辑结构设计将E-R图转换为关系模型将实体和联系转换为表，属性转换为列。定义数据类型和约束为每个属性指定数据类型和约束，例如主键、外键等。物理结构优化索引创建索引，提高数据检索速度。数据压缩压缩数据，节省存储空间。存储结构优化优化表结构，提高数据访问效率。数据字典的作用数据字典记录数据库中所有对象的定义和描述。作用记录数据库结构，便于理解和维护提供数据库设计信息，方便开发和测试作为数据库管理工具的重要组成部分数据字典的内容1表结构表名、列名、数据类型、约束等。2视图视图名称、定义、关联的表等。3存储过程存储过程名称、参数、代码等。4用户用户名、权限、密码等。数据字典的编制手动编制使用文档或电子表格记录数据字典信息。自动生成使用数据库管理工具自动生成数据字典。数据库脚本设计数据库脚本包含用于创建、修改、删除数据库对象的SQL语句集合。脚本设计根据数据库设计文档，编写创建表、视图、存储过程等的脚本。数据库对象的创建创建表使用CREATETABLE语句创建表。1创建视图使用CREATEVIEW语句创建视图。2创建存储过程使用CREATEPROCEDURE语句创建存储过程。3数据库对象的管理修改对象使用ALTER语句修改对象结构或属性。删除对象使用DROP语句删除对象。权限管理设置用户对数据库对象的访问权限。数据库备份与恢复备份定期备份数据库，防止数据丢失。恢复从备份中恢复数据库，还原丢失的数据。数据库的安全性用户认证验证用户身份，