数据库原理及应用完整教程
数据库系统原理与应用教程
数据库系统原理与应用教程数据库系统是计算机科学中非常重要的一部分，它涉及到数据的存储、管理和检索等方面。
本篇文章将介绍数据库系统的原理和应用，并帮助读者理解和应用相关的知识。
一、数据库系统的基本概念数据库系统是指在计算机系统中，通过一些列数据管理技术，将大量数据组织起来，以满足用户的需求。
它由数据库、数据库管理系统（DBMS）和应用程序组成。
数据库是指存储在计算机中的数据集合，它可以被多个用户共享和访问。
数据库可以分为关系数据库、层次数据库、网络数据库等不同类型。
DBMS是指用于管理数据库的软件系统，它提供了数据定义、数据操纵和数据控制等功能，使用户可以方便地对数据库进行操作。
应用程序是指利用数据库系统进行数据处理的程序，它可以实现各种功能，如数据录入、查询和报表生成等。
二、数据库系统的原理1. 数据模型数据库系统使用不同的数据模型来描述和组织数据，常见的数据模型有关系模型、层次模型和网络模型等。
其中，关系模型是最常用的数据模型，它使用表格的形式来表示数据。
2. 数据库设计数据库设计是指根据应用需求，设计数据库的结构和关系。
它包括实体-关系模型设计、关系模式设计和物理存储设计等方面。
3. 数据库语言数据库系统提供了一种特定的语言，用于用户和数据库系统之间的交互。
常见的数据库语言有结构化查询语言（SQL）和存储过程语言等。
4. 数据库操作数据库操作包括数据的插入、删除、修改和查询等。
用户可以通过数据库语言来执行这些操作，以满足自己的需求。
5. 数据库事务数据库事务是指由一系列操作组成的逻辑单位，它要么全部执行，要么全部不执行。
数据库系统通过事务管理机制来保证数据的一致性和完整性。
三、数据库系统的应用数据库系统在各个领域都有广泛的应用，下面以几个典型的应用为例进行介绍。
1. 银行系统银行系统是数据库系统的重要应用之一。
银行需要管理大量的客户信息、账户信息和交易记录等。
数据库系统能够帮助银行实现快速、准确和安全的数据管理和查询。
数据库原理及应用完整教程PPT课件
U
组成该关系的属性名集合
D
属性组U中属性所来自的域
DOM 属性向域的映象集合
F
属性间的数据依赖关系集合
Principles and Applied of Database
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定义关系模式 (续)
例: 导师和研究生出自同一个域——人， 取不同的属性名，并在模式中定义属性向域 的映象，即说明它们分别出自哪个域： DOM（SUPERVISOR-PERSON） = DOM（POSTGRADUATE-PERSON） =PERSON
3) 单元关系与二元关系 • 当n=1时，称该关系为单元关系（Unary relation） 或一元关系 • 当n=2时，称该关系为二元关系（Binary relation）
Principles and Applied of Database
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关系（续）
4) 关系的表示 • 关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域
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2. 关系数据库的型与值 • 关系数据库的型: 关系数据库模式
对关系数据库的描述。
• 关系数据库模式包括
• 若干域的定义 • 在这些域上定义的若干关系模式
• 关系数据库的值: 关系模式在某一时刻对应的关系的集合，简称为关系数据库
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关系（续）
码(续) • 主码 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码（Primary key） • 主属性 候选码的诸属性称为主属性（Prime attribute） 不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性（ Non-Prime attribute）或非码属性（Non-key attribute）
数据库原理及应用实验教程
数据库原理及应用实验教程一、什么是数据库原理？数据库原理是数据库技术的基础，它是关于数据库的设计、组织、存储、检索和管理的规则、原则和方法的研究。
数据库原理主要包括以下几个方面：1. 数据库基本概念：包括数据、实体、属性、关系、约束、范式等。
2. 数据库设计方法：包括概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计等。
3. 数据库管理与操作：包括数据存储结构、数据检索技术、数据更新技术、数据安全和完整性、数据备份和恢复等。
二、什么是数据库应用实验？数据库应用实验是一种以解决具体问题为导向的，具有实践性的数据库教学方法。
它可以通过实验操作、实际应用等形式，帮助学生理解数据库技术的内涵和实际运用，提高学生的实际操作能力和解决实际问题的能力。
数据库应用实验的内容包括概念结构设计、逻辑结构设计、物理结构设计、数据检索、数据更新、数据安全和完整性等方面。
通过实验，学生可以掌握数据库的基本概念和设计方法，了解数据库的管理和操作技术，培养应用数据库解决实际问题的能力。
三、数据库应用实验的教学目标1.掌握基本的数据库原理和概念，包括数据库的类型、数据的结构、实体关系模型、范式理论等。
2.熟悉数据库的设计和实现方法，包括概念设计、逻辑设计和物理设计等。
3.掌握基本的数据库管理和操作技术，包括数据的查询、更新、插入、删除、安全性控制等。
4.培养学生的实践操作能力，提高学生对数据库技术的兴趣，积极参与到数据库应用实验中。
四、数据库应用实验的具体内容数据库应用实验一般包括以下几个方面：1. 概念模型的设计和转换：通过设计数据的ER图、范式理论、关系代数等方法，建立数据库的概念模型，并将其转换为关系模型。
2. 数据库系统的设计和实现：基于MySQL或Oracle等数据库管理系统，通过SQL语言实现关系模型的物理结构设计，包括表的创建、索引的建立、视图、存储过程和触发器等。
3. 数据的查询和更新：通过SQL语言实现数据的查询、更新、插入、删除等操作，熟练掌握SQL语言的语法和使用方法。
（完整版）数据库原理及其应用教程课后答案
（完整版）数据库原理及其应⽤教程课后答案第⼀章1.2.从程序和数据之间的关系分析⽂件系统和数据库系统之间的区别和联系？（１）⽂件系统与数据库系统之间的区别⽂件系统⽤⽂件将数据长期保存在外存上，数据库系统则⽤数据库统⼀存储数据；⽂件系统中程序和数据有⼀定的联系，⼆数据库系统中程序和数据分离；⽂件系统⽤操作系统中的存取⽅法对数据进⾏管理，数据库系统则⽤DBMS 统⼀管理和控制数据；⽂件系统实现以⽂件为单位的数据共享，⼆数据库系统实现以记录和字段为单位的数据共享。
（２）⽂件系统和数据库系统之间的联系均为数据组织的管理技术；均由数据管理软件管理数据，程序与数据之间⽤存取⽅法进⾏转换；数据库系统是在⽂件系统的基础上发展起来的。
1.8.什么是数据库的数据独⽴性？它包含了哪些内容? 物理独⽴性？所谓数据的独⽴性是指数据库中的数据与应⽤程序间相互独⽴，即数据的逻辑结构、存储结构以及存取⽅式的改变不影响应⽤程序。
数据独⽴性分两级：物理独⽴性和逻辑独⽴性物理独⽴性是指当数据的物理结构改变时，通过修改映射，使数据库整体逻辑结构不受影响，进⽽⽤户的逻辑结构以及应⽤程序不⽤改变。
逻辑独⽴性是指当数据库的整体逻辑结构发⽣改变时，通过修改映射，使⽤户的逻辑结构以及应⽤程序不⽤改变。
1.11.解释实体、属性、实体键、实体集、实体型、实体联系类型、记录、数据项、字段、记录型、⽂件、实体模型、数据模型的含义。
实体：客观存在并且可以相互区别的“事物”称为实体。
属性：实体所具有的某⼀特性称为属性。
实体键：在实体型中，能唯⼀标识⼀个实体的属性或属性集称为实体的键。
实体集：同型实体的集合称为实体集。
实体型：具有相同属性的实体必然具有共同的特征，所以，⽤实体名及其属性名来抽象和描述同类实体，称为实体型。
实体联系类型：⼀对⼀联系（1：1）；⼀对多联系（1：n）；多对多联系（m：n）记录：（record）字段的有序集合称为记录。
数据项：标记实体属性的命名单位称为字段，也称为数据项。
数据库原理及应用教案完整版
NoSQL数据库适用于需要处理大量非结构化或半结构化数据、对数据一致性要 求不高、需要快速读写和水平扩展等场景，如社交网络、实时分析、日志处理等 。
大数据时代下的数据库挑战与机遇
大数据时代下的数据库挑战
大数据时代下，数据库面临着数据量爆炸式增长、数据多样性增加、处理速度要求提高等挑战。传统 的关系型数据库在应对这些挑战时显得力不从心，需要采用新的技术和方法来应对。
3
运维管理
对数据库应用系统进行日常的维护和管理，包括 数据的备份与恢复、系统的监控与报警、性能的 优化与调整等。
06
新型数据库技术发展趋势探讨
分布式数据库技术原理及应用场景
分布式数据库技术原理
分布式数据库采用数据分片、数据复制和分布式事务等技术 ，将数据分散存储在多个物理节点上，通过网络连接实现数 据的共享和访问。这种技术可以提高系统的可扩展性、可用 性和容错性。
物理结构设计
介绍物理结构设计的基本概念和方 法，包括数据的存储结构、存取方 法、索引技术等。
数据库实施与维护
简要介绍数据库实施的过程和维护 的方法，包括数据的导入/导出、备 份/恢复等。
03
SQL语言基础与应用
SQL语言概述及基本语法
SQL语言概述
SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）是用于管理关系数据 库的标准语言，包括数据查询、数据定义、数据操纵和数据控制等功能。
使用DROP TABLE语句删 除表及其所有数据。
数据操纵语言（DML）
更新数据
使用UPDATE语句更新表中的数 据，可以设置条件来更新特定数 据。
查询数据
使用SELECT语句从表中检索数 据，可以设置条件、RT INTO语句向表中插 入新数据。
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
数据库原理及应用教案
数据库原理及应用教案第一章：数据库概述1.1 数据库基本概念介绍数据库的定义、发展历程和分类解释数据、数据项、数据结构、数据模型等基本概念1.2 数据库系统结构介绍数据库系统的三级模式结构：模式、外模式和内模式解释映像和数据库管理系统（DBMS）的作用1.3 数据库设计与管理介绍数据库设计的原则和方法讲解数据库管理的基本任务和功能第二章：关系数据库理论2.1 关系模型介绍关系模型的基本概念：关系、属性、元组、域等解释关系运算：选择、投影、连接等2.2 关系数据库的规范化讲解函数依赖、码的概念介绍范式理论：第一范式、第二范式、第三范式等2.3 数据库设计方法讲解E-R模型向关系模型的转换方法介绍数据库设计的过程和步骤第三章：SQL语言及其应用3.1 SQL基本概念介绍SQL语言的组成部分：数据定义、数据操纵、数据查询、数据控制等解释SQL中的基本操作：创建表、插入数据、查询数据等3.2 数据库的增、删、改、查操作讲解SQL语言中数据的增加、删除、修改和查询的具体语法和操作步骤3.3 数据库的高级查询介绍SQL语言中的聚合函数、分组查询、排序等操作讲解子查询、连接查询等高级查询技术第四章：数据库安全与保护4.1 数据库安全性讲解数据库安全性的概念和意义介绍SQL语言中的权限管理和角色管理4.2 数据库完整性解释完整性约束的概念和作用讲解实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性等约束的实现方法4.3 数据库备份与恢复介绍数据库备份的方法和策略讲解数据库恢复的概念、原理和实现方法第五章：数据库应用系统设计与实现5.1 数据库应用系统概述介绍数据库应用系统的概念、特点和架构讲解数据库应用系统的设计原则和方法5.2 数据库应用系统的设计与实现介绍数据库应用系统的设计过程：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计等讲解数据库应用系统的实现步骤：数据库创建、应用程序开发、系统测试等5.3 数据库应用系统的案例分析分析实际数据库应用系统的案例，讲解其设计思路和实现方法第六章：事务管理6.1 事务基本概念介绍事务的定义、属性（ACID）解释事务的作用和事务日志的重要性6.2 事务控制讲解并发控制的概念和必要性介绍封锁机制、事务隔离级别和并发调度策略6.3 事务的持久化解释事务提交和回滚的过程讲解事务的持久化机制和事务崩溃后的恢复策略第七章：数据库性能优化7.1 查询优化概述介绍查询优化的目的和基本方法解释查询优化器的作用和工作原理7.2 查询优化技术讲解索引、统计信息在查询优化中的作用介绍查询优化中的各种算法和策略，如规则优化、启发式优化等7.3 数据库性能监控与调整讲解数据库性能监控的工具和方法介绍性能调整的策略和技巧，包括索引调整、缓存管理、参数调整等第八章：分布式数据库与数据仓库8.1 分布式数据库系统介绍分布式数据库的概念、体系结构解释分布式数据库中的数据分片、复制和站点协调机制8.2 数据仓库与OLAP讲解数据仓库的概念、结构和组件介绍在线分析处理（OLAP）工具和多维数据模型8.3 数据挖掘与知识发现解释数据挖掘的概念、任务和过程介绍数据挖掘中常用的算法和技术，如分类、聚类、关联规则等第九章：数据库新技术与发展9.1 云计算与数据库介绍云计算的概念和数据库在云计算中的应用讲解云数据库服务模型和数据库即服务（DBaaS）9.2 物联网与数据库解释物联网的基本架构和数据库在物联网中的作用介绍物联网数据库的设计考虑和应用案例9.3 大数据技术与数据库讲解大数据的概念、特征和处理技术介绍大数据数据库解决方案和分布式文件系统如Hadoop的运用第十章：数据库项目实践10.1 项目需求分析讲解需求分析的方法和步骤解释如何从用户角度出发，明确项目需求和预期目标10.2 数据库设计介绍数据库设计的原则和方法讲解如何根据需求分析结果设计数据库模式和表结构10.3 数据库实施与测试解释数据库实施的过程和注意事项讲解数据库测试的目的和方法，以及如何评估测试效果10.4 项目维护与升级介绍数据库项目维护的内容和策略讲解数据库升级的原因和方法，以及如何处理升级过程中的问题重点和难点解析重点一：数据库基本概念和数据库系统结构数据库基本概念的掌握是理解数据库其他知识的基础。
数据库原理与应用实验指导书完整
数据库原理与应⽤实验指导书完整（快速切换页码⽅法：按住ctrl键再单击相关项⽬）实验⼀创建数据库与表1. 新建数据库(1) 利⽤向导创建数据库（新建⽂件/本机上的模板）(2) 创建空数据库2. 表的基本操作(1) 使⽤向导创建表(2) 复制表(3) 利⽤设计视图建⽴表（参考教材P25-P29）①设置查阅向导②设置标题属性（P42）③设置默认值（P44）④设置字段的“有效性规则”与“有效性⽂本”（P42）⑤设置掩码（P43）⑥设置⽇期格式：（P40）⑦设置主键（P49）⑧增加字段，在“姓名”字段后增加⼀个“年龄”字段（P48）⑨删除字段，将刚增加的字段删除。
（P49）(4) 表操作①在数据表视图和设计视图之间进⾏切换，熟悉切换的⽅法。
②在数据表视图中输⼊记录。
③隐藏/取消隐藏列（P53）——格式菜单④冻结（P64）——格式菜单⑤排序（P58）——记录菜单⑥筛选（P60）——记录菜单⑦调整表外观——格式菜单3. 表间关系（P64）4. 导⼊、链接、导出（P34）实验⼆查询⑴使⽤设计视图建⽴查询⑵使⽤设计视图建⽴查询⑶设置查询排序及准则⑷汇总查询⑸交叉表查询⑹参数查询⑺动作查询①删除查询②更新查询③追加查询④⽣成表查询：⑻利⽤SQL语句建⽴查询实验三窗体1. 掌握⾃动创建窗体、使⽤向导创建窗体的⽅法(1) 建⽴基于单表的窗体①纵栏式窗体②“表格式”窗体(2) 建⽴基于多表的“学⽣信息和成绩”窗体2. 在设计视图创建窗体⑴建⽴“学⽣信息简表”窗体⑵使⽤设计视图1⑶使⽤设计视图2实验四报表1. 建⽴“学⽣成绩单”报表2. 建⽴“学⽣档案”报表3. 建⽴“分数段统计”报表4. 建⽴“排名次”统计报表实验五宏实验六数据库设计理论实践《数据库原理与应⽤》实验指导书⼀、实验的性质与学习⽬的《数据库原理与应⽤》为⾮计算机专业的公共课程。
通过实验教学，使学⽣验证并掌握数据库管理系统的基本原理，具备数据库的基本设计能⼒、掌握利⽤数据库进⾏信息管理的基本技能，初步掌握数据库应⽤系统的开发⽅法，为以后更好地使⽤数据库应⽤系统打下坚实的基础。
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▪ 笛卡尔积可表示为一个二维表 ▪ 表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域
Principles and Applied of Database
表 2.1 D1，D2，D3 的笛卡尔积
SUPERVISOR
SPECIALITY
POSTGRADUATE
张清玫
计算机专业
李勇
张清玫
计算机专业
刘晨
张清玫
❖ 逻辑结构----二维表
▪ 从用户角度，关系模型中数据的逻辑结构是一张二 维表
❖ 建立在集合代数的基础上
Principles and Applied of Database
关系(续)
⒈ 域（Domain） 2. 笛卡尔积（Cartesian Product） 3. 关系（Relation）
Principles and Applied of Database
计算机专业
王敏
张清玫
信息专业
李勇
张清玫
信息专业
刘晨
张清玫
信息专业
王敏
刘逸
计算机专业
李勇
刘逸
计算机专业
刘晨
刘逸
计算机专业
王敏
刘逸
信息专业
李勇
刘逸
信息专业
刘晨
刘逸
信息专业
王敏
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3. 关系（Relation）
1) 关系
▪ D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn 上的
笛卡尔积（续)
❖ 元组（Tuple）
▪ 笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一 个n元组（n-tuple）或简称元组(Tuple)
▪ (张清玫，计算机专业，李勇)、(张清玫，计算机专 业，刘晨)等都是元组
❖ 分量（Component）
▪ 笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di 叫作一个分量
Principles and Applied of Database
2.1 关系数据结构及形式化定义
2.1.1 关系 2.1.2 关系模式 2.1.3 关系数据库
Principles and Applied of Database
2.1.1 关系
❖ 单一的数据结构----关系
▪ 现实世界的实体以及实体间的各种联系均用关系来 表示
▪ 张清玫、计算机专业、李勇、刘晨等都是分量
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笛卡尔积（续)
❖基数（Cardinal number）
▪ 若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i ＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：
n
M
i1
mi
❖ 笛卡尔积的表示方法
⒈ 域（Domain）
❖ 域是一组具有相同数据类型的值的集合。例:
• 整数 • 实数 • 介于某个取值范围的整数 • 长度指定长度的字符串集合 • {‘男’，‘女’} • ……………..
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2. 笛卡尔积（Cartesian Product）
▪ 当n=2时，称该关系为二元关系（Binary relation）
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关系（续）
4) 关系的表示
▪ 关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表 的每列对应一个域
表 2.2 SAP 关系
SUPERVISOR 张清玫 张清玫 刘逸
SPECIALITY 信息专业 信息专业 信息专业
关系（续）
6) 码
▪ 候选码（Candidate key） 若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组， 则称该属性组为候选码 简单的情况：候选码只包含一个属性
▪ 全码（All-key） 最极端的情况：关系模式的所有属性组是这个关系 模式的候选码，称为全码（All-key）
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❖ 笛卡尔积
给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。 D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为： D1×D2×…×Dn ＝ ｛（d1，d2，…，dn）｜diDi，i＝1，2，…，n｝
▪ 所有域的所有取值的一个组合 ▪ 不能重复
Principles and Applied of Database
▪ 关系，表示为
▪
R（D1，D2，…，Dn）
▪
• R：关系名
• n：关系的目或度（Degree）
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关系（续）
2) 元组
▪ 关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。
3) 单元关系与二元关系
▪ 当n=1时，称该关系为单元关系（Unary relation） 或一元关系
关系（续）
码(续)
▪ 主码 若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码 （Primary key）
▪ 主属性 候选码的诸属性称为主属性（Prime attribute） 不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性（ NonPrime attribute）或非码属性（Non-key attribute）
POSTGRADUATE 李勇 刘晨 王敏
Principles and Applied of Database
关系（续）
5)属性
▪ 关系中不同列可以对应相同的域 ▪ 为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性
（Attribute） ▪ n目关系必有n个属性
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▪ 之后，提出了关系代数和关系演算的概念 ▪ 1972年提出了关系的第一、第二、第三范式 ▪ 1974年提出了关系 NhomakorabeaBC范式
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第2章 关系数据库
2.1 关系数据结构及形式化定义 2.2 关系操作 2.3 关系的完整性 2.4 关系代数 2.5 关系演算 2.6 小结
数据库原理及应用
Principles and Applied of Database
数据库原理及应用
Principles and Applied of Database
关系数据库简介
❖ 提出关系模型的是美国IBM公司的E.F.Codd
▪ 1970年提出关系数据模型
• E.F.Codd, “A Relational Model of Data for Large • Shared Data Banks”, 《Communication of the • ACM》,1970