《数据库原理》课程简介 PPT课件
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数据库原理PPT课件
模式
也称为逻辑模式或概念模 式，定义了数据库中所有 数据的逻辑结构和关系。
内模式
也称为物理模式或存储模 式，描述了数据在物理存 储介质上的组织结构和存 储方式。
数据库管理系统
数据定义语言（DDL）
数据控制语言（DCL）
用于定义数据库中的各种对象，如表、 视图、索引等。
用于控制对数据库中数据的访问权限 和安全控制。
数据库原理ppt课件
目录
• 数据库概述 • 数据库系统结构 • 数据库设计 • 关系数据库 • 数据库管理系统实现技术 • 数据库新技术与发展趋势
01 数据库概述
数据库的定义与作用
数据库的定义
数据库是一个长期存储在计算机 内的、有组织的数据集合，它能 为多种应用提供数据服务。
数据库的作用
数据库用于存储、检索、更新和 管理大量数据，支持企业或组织 的运营和决策。
NoSQL数据库具有可伸缩性强、灵活 性高和可靠性好等优点，可以满足大 规模数据处理和实时分析的需求。
03
NoSQL数据库的挑 战
NoSQL数据库面临着数据一致性、查 询效率和标准化等挑战，需要进一步 研究和标准化工作。
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关系数据库标准语言SQL
SQL定义
SQL（Structured Query Language）是用于管理关系数 据库的标准编程语言，它包括数 据查询、数据操作、数据定义等
方面的命令。
SQL的主要功能
SQL的主要功能包括表格的定义 和维护、数据的查询和检索、数 据的插入和更新、数据的删除等。
SQL的特点
数据操纵语言（DML）
用于对数据库中的数据进行查询、插 入、更新和删除等操作。
数据库原理概述ppt
视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示。一个数据库可
第 以有多个外模式。
1 章
3、内模式
数 内模式也称为存储模式，它是数据物理结构和存储结构的描
据 述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个
库 原
内模式。
理
概
述
<>
数
据 ➢三级模式之间的映射
库
应
用 外模式/模式之间的映射和模式/内模式之间的映射 ，
应 用
是实体与实体之间的联系，另一种是实体集内部的联系。
开 发
实体与实体之间的联系可以分为三种类型：一对一联系、一对
技 多联系和多对多联系。
术 l一对一联系
简记成1：1，班级和班长之间是一对一的联系。
第 l一对多联系
1 一对多的联系简记成1：n，部门和职工之间是一对多的联系。
章 数
l多对多联系
据 多对多的联系简记成m:n，学生和课程之间是多对多的联系。
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服务特 权
共享文档下载特权
VIP用户有效期内可使用共享文档下载特权下载任意下载券标价的文档（不含付费文档和VIP专享文档），每下载一篇共享文
数 1、模式
据
模式也称为概念模式或逻辑模式，是数据库的总框，是数
库 据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公
应 用 开
共数据视图。模式反映了数据的总体观，一个数据库只有一 个模式。
《数据库》ppt课件
分布式存储、并行计算、数据挖掘等技术在大数据处理中的应用。
分布式数据库技术
分布式数据库概述
分布式数据库的定义、特点、架构和分类。
分布式数据库的关键技术
数据分区、数据复制、事务管理、负载均衡 等。
分布式数据库的应用场景
云计算、大数据处理、高可用性和可扩展性 应用等。
数据库技术的发展趋势与挑战
数据库技术的发展趋势
型、半结构化数据模型等。
概念数据模型（信息模型） 按用户的观点对数据和信息建模，如 实体-联系模型（E-R模型）。
物理数据模型
描述数据在存储介质上的组织结构， 它不但与具体的DBMS有关，而且还 与操作系统和硬件有关。
关系数据模型
关系数据结构
采用二维表来表示，简称表，由行和列组成。
关系操作
包括查询操作和插入、删除、修改等操作。查询操作又分为选择、 投影、连接操作。
将概念模型转换为数据库逻辑模型， 包括表结构、索引、视图、存储过程 等数据库对象的设计。
数据库管理工具与使用
常见数据库管理工
具
如SQL Server Management Studio、Oracle SQL Developer、 MySQL Workbench等，提供数 据库创建、管理、维护等功能。
04
数据库设计与管理
数据库设计概述
数据库设计的定义
01
数据库设计是指根据用户需求，运用数据库技术，设计
数据库结构、建立数据库及其应用系统的过程。
数据库设计的重要性
02
良好的数据库设计可以提高数据存储的效率，保证数据
的完整性和安全性，降低系统开发和维护的成本。
数据库设计的原则
03
包括一致性、完整性、安全性、可维护性、可扩展性等
《数据库原理之》PPT课件
从最原始的观点出发来看如下问题：
一.从利用文件系统来开发管理软件和网络 共享观点来看待数据库管理系统的出现
1.利用文件系统的应用软件开发过程
★ 开发任务
简单学生管理系统，有学生注册、选课、学籍、和成绩等模块。
★ 开发工具及环境
C/C++、Windows操作系统的文件系统。
★ 开发任务分析及设计
注意：要完全抛开现成的数据库及工具。利用文件系统来模
学习目的和要求
◆ 数据库管理系统出现的背景 ◆ 数据库管理系统基本功能、抽象层次 ◆ 数据库系统总体结构
◆ 理解数据库原理、应用及设计三部分间的关系
◆ 数据库系统中的术语与基本概念
◆ 数据库技术发展
Designed by Tao Hongcai
2019/5/7
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1.1 数据库管理系统及其总体概述
struct Grade {
int nStudNo; int nCourseNo; int nGrade; };
Designed by Tao Hongcai
2019/5/7
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⊙ 构造链表
Data
Data
……
Data ∧
注：链表中每个结点的数据（Data）段均为一个学生基本信息结构
学生基本信息链表
3 Ramez Elmasri, Shamkant B. Navathe. Fundamentals of Database Systems. 5th Edition. 邵佩英 等译. 人民邮电出版社, 2008.1
4 Jeffrey D. Ullman, Jennifer Widom著. A First Course in Database Systems. 3rd Edition. 岳丽华 等译. 机械工业出版社, 2009.8
《数据库系统原理》幻灯片
cot(R s) ficot(T si) i1
2021/5/21
HD-ITR
10
7.2 为关系模式选择存取方
法
• 索引存取方法的选择
• (1) 根据在R上事务T1、T2、...、Tk的信息确 定候选索引，规那么如下：
• ① 如果一个(或一组)属性经常在操作条件中出 现，那么考虑在这个(或这组)属性上建立索引;
• 考可虑运相行交的聚事集务关是c系Tot(组1C s、)C=. .i n .{1、Cfi1c T、kot.，(.T .si、)其C使n用}。频设率C上为
f1、...、fk。对每种聚集方案(包括不建立聚集), 计算C上的操作代价
2021/5/21
HD-ITR
15
第七章 物理数据库设计
• 7.1 影响物理数据库设计的因素分析 • 7.2 为关系模式选择存取方法 • 77..33 物物理理存存储储构构造造的的设设计计
《数据库系统原理》幻灯 片
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第二篇 设计篇
2021/5/21
HD-ITR
2设Biblioteka 篇• 第四章 数据库设计概述与需求分析 • 第五章 概念数据库设计 • 第六章 逻辑数据库设计 • 第第七七章章 物物理理数数据据库库设设计计
2021/5/21
HD-ITR
3
第七章 物理数据库设计
• 物理数据库设计的任务：
– 在逻辑数据库设计根底上，为每个关系模式 选择适宜的存储构造和存取方法，使得数据 库上的事务能够高效率的运行。
2021/5/21
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7.2 为关系模式选择存取方
法
• 索引存取方法的选择
• (1) 根据在R上事务T1、T2、...、Tk的信息确 定候选索引，规那么如下：
• ① 如果一个(或一组)属性经常在操作条件中出 现，那么考虑在这个(或这组)属性上建立索引;
• 考可虑运相行交的聚事集务关是c系Tot(组1C s、)C=. .i n .{1、Cfi1c T、kot.，(.T .si、)其C使n用}。频设率C上为
f1、...、fk。对每种聚集方案(包括不建立聚集), 计算C上的操作代价
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第七章 物理数据库设计
• 7.1 影响物理数据库设计的因素分析 • 7.2 为关系模式选择存取方法 • 77..33 物物理理存存储储构构造造的的设设计计
《数据库系统原理》幻灯 片
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第二篇 设计篇
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2设Biblioteka 篇• 第四章 数据库设计概述与需求分析 • 第五章 概念数据库设计 • 第六章 逻辑数据库设计 • 第第七七章章 物物理理数数据据库库设设计计
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第七章 物理数据库设计
• 物理数据库设计的任务：
– 在逻辑数据库设计根底上，为每个关系模式 选择适宜的存储构造和存取方法，使得数据 库上的事务能够高效率的运行。
数据库原理及其应用.ppt
数据库管理系统 （DBMS）
数据定义功能
供用户建立、修改或删除数据库的二维表结构 Create table /index
供用户定义或删除数据库的索引(index)
alter table
向用户提供数据定义语言DDL
drop table/index……
数据操作功能
Select <查询的字段名>
进行数据进行检索和查询，是数据库的主要应用 向用户提供数据定义语言DDL
返回
1.5.2 VFP的两类工作方式
一、交互式工作方式 通过命令窗口和应用界面操作
二、程序执行方式 命令程序文件执行，批运行方式。
1.6 VFP的辅助设计工具
向导
表向导 报表向导
设计器
表设计器 表单设计器
生成器：它规定只对满足条件的记录进行操作 。
WHILE <条件>：从当前记录开始，按记录顺序从上向下处理， 一旦遇到不满足条件的记录，就停止搜索并结束该命令的执行。 TO子句：它控制操作结果的输出去向。
ALL [LIKE/EXCEPT <通配符>]：它指出包括或不包括与通配 符相匹配的文件、字段或内存变量。 IN <别名/工作区>： 它允许在当前工作区操作指定工作区。
数据库系统的特点
数据共享 可控冗余度 数据独立性 数据的结构化
数据库系统与一般文件应用系统性能对照
序号 文 件 应 用 系 统
数据库系统
1
文件中的数据由特定 库内数据由多个用
的用户专用
户共享
每个用户拥有自己的 原则上可消除重复。
2
数据，导致数据重复 为方便查询允许少
存储
量数据重复存储，
但冗余度可以控制
数据库原理ppt
3.字(Word):若干个字节组成一个字.一个字所含的二进制位的位 数又称为字长.各种计算机的字长是不一样,例如:有8位,16位,24 位,32位等. 4.块(Block):又称为物理块或物理记录.块是内存和外存交换信 息的最小单位.每块的大小,通常为:210--214字节.内、外存位信息 交换是由操作系统的文件系统管理的. 5.桶(Bucket):外存的逻辑单位,一个桶可以包含一个物理块或多 个在空间上不一定连续的物理块. 6.卷(Volume):一个输入输出设备所能装载的全部有用信息,称卷 44 .例如:磁带机的一盘磁带就是一卷,磁盘上的一个盘组也是一卷.
采用数据模型表示复杂的数据结构
数据模型不仅要描述数据本身的特征,还要
描述数据之间的联系
19
数据库系统的特点(2)
数据的冗余度小，易扩充
数据面向整个系统，而不是面向某一应用， 数据集中管理，数据共享，因此冗余度小 节省存储空间，减少存取时间，且可避免数 据之间的不相容性和不一致性 易扩充性：每个应用选用数据库的一个子集 ，只要重新选取不同子集或者加上一小部分 数据，就可以满足新的应用要求
文件系统的缺陷(2)
数据的共享性差，冗余度大
数据面向应用
• 即使不同应用程序所需要的数据有部分相同时 ，也必须建立各自的文件，而不能共享相同的 数据
数据孤立
• 数据分散管理，许多文件，许多数据格式
数据的不一致性
由于数据存在很多副本，给数据的修改与维 护带来了困难，容易造成数据的不一致性
28
3.数据库管理系统(DBMS)
用户
什么是DBMS
DBMS
OS 数 据 库 管 理 系 统 （ Database Management System，简称DBMS）是位于用户与操作系统 DB 之间的一层数据管理软件。 它为用户或应用程序提供访问DB的方法,包 括DB的建立,查询,更新及各种数据控制.
数据库原理课程设PPT课件
2021/7/22
5
数据流图
数据流图DFD有四个基本成分： 用 表示数据流、用 表示加工或处理，
用 表示文件、用 表示外部实体。
确定系统的输入输出。 自顶向下逐层分解，绘出分层数据流图。
2021/7/22
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数据字典
数据字典最重要的作用是作为分析阶段的工具。任何字典最 重要的用途都是供人查询对不了解的条目的解释，在结构化 分析中，数据字典的作用是给数据流图上每个成分加以定义 和说明。换句话说，数据流图上所有的成分的定义和解释的 文字集合就是数据字典，而且在数据字典中建立的一组严密 一致的定义很有助于改进分析员和用户的通信。
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⒊ 结构冲突
三类结构冲突
• 同一对象在不同应用中具有不同的抽象 例，“课程”在某一局部应用中被当作实体 在另一局部应用中则被当作属性
解决方法：通常是把属性变换为实体或把实体变换为属性， 使同一对象具有相同的抽象。
• 同一实体在不同局部视图中所包含的属性不完全相同，或者属 性的排列次序不完全相同。
合并分E-R图的主要工作与关键
• 合理消除各分E-R图的冲突：属性冲突、命名冲突、
结构冲突
2021/7/22
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⒈ 属性冲突
两类属性冲突 •属性域冲突 ➢属性值的类型、取值范围、 取值集合不同 例1， 由于学号是数字，因此某些部门（即局部应用）将学号定 义为整数形式，而由于学号不用参与运算，因此另一些部门（即 局部应用）将学号定义为字符型形式。
• （2）属性不能与其他实体具有联系。联系只发生在实 体之间
2021/7/22
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逐一设计分E-R图（续）
职称作为一个实体
2021/7/22
第1章--数据库原理基础知识PPT课件
▪ 一个数据库只有一个模式 ▪ 模式的定义
➢ 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值 范围等）
➢ 数据之间的联系 ➢ 数据有关的安全性、完整性要求
2021/3/12
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2. 外模式
▪ 外模式（也称子模式或用户模式）
➢ 数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的 局部数据的逻辑结构和特征的描述
➢ 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据 的逻辑表示。介于模式与应用之间。
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数据整体结构化
▪ 整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。
▪ 数据库中实现的是数据的真正结构化
➢ 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义 和解释。
➢ 把文件系统中简单的记录结构变成了记录和 记录之间的联系所构成的结构化数据，在描 述数据时，不仅要描述数据本身，还要描述 数据之间的联系。
➢ 从整体角度来组织数据，数据不在针对某一 应用，而是面向全组织，实现了整体数据的 结构化
2021/3/12
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数据独立性
▪ 物理独立性
➢ 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库 中数据是相互独立的。当数据的物理存储改 变了，应用程序不用改变。
▪ 逻辑独立性
➢ 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相 互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程 序也可以不变。
应用A 应用B 应用C 应用D 应用E
外模式1
外模式2 模式 内模式
外模式3 外模式/模式映象
模式/内模式映象
数据库
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1.模式
▪ 模式（也称逻辑模式） ➢ 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 ➢ 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的 需求
➢ 数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值 范围等）
➢ 数据之间的联系 ➢ 数据有关的安全性、完整性要求
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2. 外模式
▪ 外模式（也称子模式或用户模式）
➢ 数据库用户（包括应用程序员和最终用户）使用的 局部数据的逻辑结构和特征的描述
➢ 数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据 的逻辑表示。介于模式与应用之间。
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数据整体结构化
▪ 整体数据的结构化是数据库的主要特征之一。
▪ 数据库中实现的是数据的真正结构化
➢ 数据的结构用数据模型描述，无需程序定义 和解释。
➢ 把文件系统中简单的记录结构变成了记录和 记录之间的联系所构成的结构化数据，在描 述数据时，不仅要描述数据本身，还要描述 数据之间的联系。
➢ 从整体角度来组织数据，数据不在针对某一 应用，而是面向全组织，实现了整体数据的 结构化
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数据独立性
▪ 物理独立性
➢ 指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库 中数据是相互独立的。当数据的物理存储改 变了，应用程序不用改变。
▪ 逻辑独立性
➢ 指用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相 互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程 序也可以不变。
应用A 应用B 应用C 应用D 应用E
外模式1
外模式2 模式 内模式
外模式3 外模式/模式映象
模式/内模式映象
数据库
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1.模式
▪ 模式（也称逻辑模式） ➢ 数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 ➢ 所有用户的公共数据视图，综合了所有用户的 需求
相关主题
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15
•
数据库系统(Database System, DBS)
组成： • 计算机系统 • 数据库 • 数据库管理系统 • 应用程序 • 用户 特点： • 数据集成度高 • 数据共享性好 • 数据完整性和安全性好
16
1.2 数据库管理技术的发展
• 人工管理阶段
特点：数据不能长期保存；系统没有专用的软件对数据 进行管理；程序与数据不具有独立性；数据无法共享
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• 文件系统阶段
特点：数据可以长期保存；程序与数据有一定的独立性； 文件系统对数据进行统一管理；数据以文件的形式存在
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• 数据库系统阶段
特点：数据整体结构化；数据共享性高、冗余度低、易扩 展；数据独立性高；数据由数据库管理系统（DBMS）统 一管理
19
•
①
数据库技术发展的新趋势
从技术融合角度，关系数据库和其他技术领域的交叉融合 成为数据库技术研究和开发的重要标志 ② 从数据模型角度，随着数据库新应用的出现，最初的层次 模型、网络模型和普遍使用的关系模型都无法充分体现数 据的特征 ③ 从数据类型角度，不同领域产生的数据成为主要驱动力 ④ 从数据分布角度，集中式数据库与分布式数据库并存 ⑤ 从发展趋势角度，互联网、物联网、移动通信等新技术推 动着数据库技术的发展
20
1.3 数据库系统的体系结构
• 系统内部的层次体系结构 • 系统外部的应用体系结构
21
1.3.1 数据库系统的内部体系结构
三级模式结构
22
•
模式，又称为逻辑模式或概念模式，是数据库中 全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户 的公共数据视图，是数据库管理员所看到的全局 逻辑数据视图。
数据库管理系统提供模式描述语言（模式 DDL）来严格 定义模式。 模式实际上是数据库数据在逻辑层次上的视图， 一个数 据库只有一个模式。
2
身边的数据库应用
• 搜索引擎 • 即时通信
• 信息管理
• 位置服务
3
网络环境下的数据库应用
• • • • 越来越大的系统（云应用） 越来越小的系统（智能终端应用） 越来越多的用户（Web） 越来越复杂的数据（海量、动态、多媒体） 从数据库技术常常思考的问题： • 系统体系架构是什么？ • 数据库模式怎样？ • 系统是如何实现的？
① ②
空 间 信 息
模 糊 技 术
其它 技术 融合
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1.1.1 数据库管理系统
• 数据：是一组对客观事物定性或定量描述的原始物理符号 集合，也是数据库存储和处理加工的基本对象 • 信息：是管理和决策的依据，具有时间性、事实性、完整 性、共享性等特点 • 数据管理：是对数据的收集、分类、组织、编码、存储、 检索、维护等一系列操作
12
1.1.2 数据库系统组成及特点
•
①ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数据库(DataBase, DB)
数据库中的数据是按一定的结构（数据模型）组织存储起 来的，数据间有着相互联系，数据各自都有语义解释。 ② 数据库能够进行大量数据的长时间存储。 ③ 数据库中的数据为用户所共享，允许多个不同用户同时存 取数据库中的数据，方便服务于不同的应用。 ④ 数据库中的数据具有较少的冗余性和较高的数据独立性。
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1.1 基本概念
数据模型 面向对象模型 ● 分布式 数据库 关系模型 层次网状模型 数据仓库
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
知识库
● ●
空间 数据库
● ●
商业管理 ··· ··· ● 计划统计 ●科学实验 ● 决策支持 应用领域
分 布 处 理
并 行 处 理
人 工 智 能
多 媒 体
• 课程网站
– /database
6
能力要求
• • • • 理论知识（基础） 数据库设计（设计者） 数据库应用开发（开发者） 数据库管理与维护（管理员）
7
考核方法
• 理论考核
– 笔试，统考
8
第一章 数据库系统概论
9
本章要点
• 数据库系统的基本概念 • 数据管理技术的发展历史 • 数据库系统的体系结构
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④
⑤
⑥
事务运行管理功能：提供事务运行管理及运行日志，事务 运行的安全性监控和数据完整性检查，事务的并发控制及 系统恢复等功能。 数据库建立维护功能：提供了数据安全控制、完整性保障、 数据库备份、数据库重组和性能监控等维护工具软件，用 于提高系统运行效率。 通信接口：提供与其他类型数据库系统或软件之间的格式 转换和网络通信功能，实现异构数据库互访和互操作。
13
•
①
数据库管理系统 ( DataBase Management System, DBMS)
数据定义功能：提供数据定义语言(Data Definition Language,DDL)，让用户能够方便地定义数据库的逻辑结 构、存储结构和存取路径，描述对数据的完整性和安全性 等要求。 ② 数据存取功能：提供数据操纵语言(Data Manipulation Language，DML),在保证数据的完整性和安全性基础上， 方便、高效地实现数据的查找、插入、修改和删除等操作。 ③ 数据组织与存储功能：提供数据在外围存储设备上的物理 组织和存储方式。
《数据库原理》课程简介
重庆邮电大学 计算机学院
1
引言
• 随着计算机、网络、安全、智能等技术的不断进步， 云计算、物联网、移动互联网等以数据为中心应用日 益丰富，来自政府、行业、企业、公众的大量数据不 断汇集，人们对信息的访问需求无处不在。 • 数据库技术是现代信息科学与技术的重要组成部分， 主要研究和解决计算机信息处理过程中复杂数据的有 效组织、存储、查询、分析等问题，是计算机数据处 理与信息管理系统的核心，是提供信息共享、决策支 持的基础。
4
课程主要内容
• • • • • • • • 数据管理技术概述 数据库建模 关系数据模型 关系数据语言：SQL 数据库设计 数据库应用开发 关系数据库系统：事务管理，数据安全等 数据库技术应用与发展
5
教材及参考书
• 教材
– 王国胤等. 数据库原理与设计. 电子工业出版社
• 参考书
– 王珊等. 数据库系统概论(第四版). 高等教育出版社 – Jeffrey D.Ullman等. A First Course in Database Systems（英文第3版）. 机械工业出版社