数据库系统概论PPT课件
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数据库系统设计概述PPT课件
总结词
概念数据模型是一种高层次的抽象表示，用于描述数据的概 念和结构。
详细描述
概念数据模型也称为数据模型或E-R模型，它以图形化的方式 表示实体、实体之间的关系以及实体的属性。常见的概念数 据模型包括实体-联系图、ER图等。
逻辑数据模型
总结词
逻辑数据模型是一种中层次的抽象表 示，用于描述数据的逻辑结构和操作 。
04
数据库系统的体系结构
单用户数据库系统体系结构
总结词
单用户数据库系统体系结构是指数据库系统只允许一个用户进行操作，数据共享性差。
详细描述
在这种体系结构下，数据库系统只配备一台计算机，所有的数据处理和存储都在同一台 计算机上完成。由于只有一个用户能够访问数据库，所以数据共享性较差，数据处理效
率较低。
根据数据存储方式的不同，数据库系统可以分为集中式数据库和分布式数据库。集中式数据库将所有 数据存储在单个高可用节点上；分布式数据库则将数据分散存储在多个节点上，以提高可扩展性和容 错性。
02
数据库系统设计
数据库系统设计的基本原则
完整性
确保数据的准确性和一 致性，满足业务规则和
约束条件。
安全性
保护数据不被未经授权 的访问、修改或破坏。
安全性
随着网络安全问题的日益突出，数据 库系统的安全性将得到更加重视，加 强数据加密和安全防护措施。
数据库系统的研究热点高效地存储和管理大规模数据是当前 数据库领域的研究热点之一。
如何快速查询大规模数据并提高查询效率 是数据库领域的研究热点之一。
数据挖掘与机器学习
分布式数据库系统
主从式数据库系统体系结构
总结词
主从式数据库系统体系结构是指数据库系统由一台主服务器和多台从服务器组成，主服务器负责处理事务，从服 务器负责存储数据。
《数据库概论》课件
关系数据库的软件系统。
特点
02
以表格形式存储数据，数据之间存在明确的关联关系，遵循一
定的数据完整性约束。
发展历程
03
从早期的层次数据库到关系数据库，再到现代的分布式数据库
和云数据库。
关系数据库管理系统的功能
数据存储
能够创建和管理关系数据 库，将数据以表格形式存 储在磁盘上。
数据检索
提供查询语言（如SQL） 用于检索、插入、更新和 删除数据。
反规范化设计
为了提高查询性能，适当增加冗余，简化数据操作。
三范式与范式之间的关系
第一范式（1NF）定义了关系的原子性；第二范式（2NF）定义了关系的主键和外键关系 ；第三范式（3NF）定义了关系的非主属性对主属性的独立性。
04
关系数据库管理系统
关系数据库管理系统的概述
定义
01
关系数据库管理系统（RDBMS）是一种用于存储、检索和管理
金融行业
用于银行、证券、保险等 金融机构的数据存储、处 理和分析，支持金融业务 的高效运转。
政府机构
用于政府办公自动化、电 子政务等领域，提高政府 服务效率和信息公开度。
05
数据库技术的发展趋势
大数据时代的数据库技术
大数据处理
随着大数据时代的来临，数据库技术也在不 断发展，以应对海量数据的存储、查询和分 析需求。
数据库设计的步骤
需求分析
收集、分析和整理业 务需求，明确数据需
求和功能需求。
概念设计
使用E-R图等工具，设 计数据库的概念结构
。
逻辑设计
将概念结构转换为逻 辑结构，如关系模型
。
物理设计
确定数据库的存储结 构、索引等物理属性
数据库系统概述-课件.ppt
信息世界的基本概念
• 实体(Entity)
– 客观存在并可相互区分的事物叫实体 – 如学生张三、工人李四、计算机系、数据库概论
概念模型是现实世界到 信息世界的第一层抽象
应用 概念数据模型 结构数据模型
现实世界
信息世界
计算机世 界
概念数据模型
• 历史
– Ｅ-Ｒ模型：Entity-Relationship Model – 1976年，P.P.S.Chen提出E-R模型，用E-
R图来描述概念模型
• 观点
– 世界是由一组称作实体的基本对象和这 些对象之间的联系构成的
在一般不引起混淆的情况下常常把数据库系统 简称为数据库。
数据库系统可以用图1.1表示
用户
用户
用户
应用系统 应用开发工具 数据库管理系统
操作系统
数据库管理员
图1.1
数据库
任务二 数据管理技术的产生和发展
一、数据管理
数据管理是指对数据进行分类、组织、编 码、存储、检索和维护。
二、数据管理技术的发展阶段
第三阶段:数据库系统阶段(60年代末以来)
应用程序1
应用程序2
数据库
数
管理系统
据
…
库
应用程序n
数据库系统阶段
特点：
• 数据结构化 • 数据的共享性高，冗余度低，易扩充 • 数据独立性高 • 数据由DBMS统一管理和控制
数据库系统阶段（续）
数据结构化： 面向全组织，具有整体数据的结构化 不仅描述数据本身，而且描述数据之间的联
4、数据库的建立和维护功能 它包括数据库初始数据的输入、转换功能,数 据库的存储、恢复功能，数据库的重组织功能 和性能监视、分析功能等。
数据库概论01PPT课件
发展历程
数据库技术经历了层次数据库、网状数据库、关系数据库和非关系数据库等发 展阶段，目前关系数据库仍占据主导地位，非关系数据库在特定领域也有广泛 应用。
数据模型与数据库系统结构
数据模型
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，包括概念模型、逻辑模型和物理模型三 个层次。常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
THANKS
感谢观看
ห้องสมุดไป่ตู้
索引（Index）
索引是用于加速数据库表中数据检索的数据结构。通过创建索 引，可以提高数据查询的速度和效率。创建索引的语法为 CREATE INDEX，可以根据需要选择不同的索引类型和列进行 创建。
05
数据库性能优化策略探讨
查询优化技巧分享
索引优化
合理利用索引，避免全表扫描，提高查询效率。
SQL语句优化
数据库概论01ppt课件
• 数据库基本概念与原理 • 数据库设计方法与步骤 • 数据库管理系统（DBMS）功能介
绍 • SQL语言基础与应用实例分析 • 数据库性能优化策略探讨 • 总结回顾与拓展延伸
01
数据库基本概念与原理
数据库定义及发展历程
数据库定义
数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合，具有数 据冗余度小、数据独立性高和易扩展等特点。
• NoSQL数据库与关系数据库的比较：NoSQL数据库和关系数据库在数据模型、 扩展性、一致性保证和事务支持等方面存在显著差异。NoSQL数据库更适合处 理非结构化数据和大规模数据，而关系数据库则更擅长处理结构化数据和复杂 的事务操作。
• NoSQL数据库的应用场景：NoSQL数据库在Web应用、大数据处理、实时分 析和物联网等领域具有广泛的应用前景。例如，在Web应用中，NoSQL数据库 可以用于存储用户行为数据、日志数据和社交媒体数据等；在大数据处理中， NoSQL数据库可以用于实现数据的分布式存储和并行处理；在实时分析中， NoSQL数据库可以提供高性能的数据读写能力和灵活的数据模型支持；在物联 网中，NoSQL数据库可以用于存储海量的传感器数据和实现数据的实时处理和 分析。
数据库技术经历了层次数据库、网状数据库、关系数据库和非关系数据库等发 展阶段，目前关系数据库仍占据主导地位，非关系数据库在特定领域也有广泛 应用。
数据模型与数据库系统结构
数据模型
数据模型是对现实世界数据特征的抽象，包括概念模型、逻辑模型和物理模型三 个层次。常见的数据模型有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
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索引（Index）
索引是用于加速数据库表中数据检索的数据结构。通过创建索 引，可以提高数据查询的速度和效率。创建索引的语法为 CREATE INDEX，可以根据需要选择不同的索引类型和列进行 创建。
05
数据库性能优化策略探讨
查询优化技巧分享
索引优化
合理利用索引，避免全表扫描，提高查询效率。
SQL语句优化
数据库概论01ppt课件
• 数据库基本概念与原理 • 数据库设计方法与步骤 • 数据库管理系统（DBMS）功能介
绍 • SQL语言基础与应用实例分析 • 数据库性能优化策略探讨 • 总结回顾与拓展延伸
01
数据库基本概念与原理
数据库定义及发展历程
数据库定义
数据库是长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合，具有数 据冗余度小、数据独立性高和易扩展等特点。
• NoSQL数据库与关系数据库的比较：NoSQL数据库和关系数据库在数据模型、 扩展性、一致性保证和事务支持等方面存在显著差异。NoSQL数据库更适合处 理非结构化数据和大规模数据，而关系数据库则更擅长处理结构化数据和复杂 的事务操作。
• NoSQL数据库的应用场景：NoSQL数据库在Web应用、大数据处理、实时分 析和物联网等领域具有广泛的应用前景。例如，在Web应用中，NoSQL数据库 可以用于存储用户行为数据、日志数据和社交媒体数据等；在大数据处理中， NoSQL数据库可以用于实现数据的分布式存储和并行处理；在实时分析中， NoSQL数据库可以提供高性能的数据读写能力和灵活的数据模型支持；在物联 网中，NoSQL数据库可以用于存储海量的传感器数据和实现数据的实时处理和 分析。
数据库系统概论第五章数据库的完整性PPT课件
用户自定义完整性是指根据业务 规则和需求，自定义约束条件来 维护数据的准确性和一致性。
02 数据完整性的实现方式
实体完整性
实体完整性定义
确保表中每条记录的唯一性，通常通过主键约 束来实现。
主键约束
主键是表中的一个或多个字段的组合，其值唯 一标识表中的每条记录。
主键的作用
确保表中数据的唯一性，防止重复记录的出现。
数据库完整性技术面临的挑战和机遇
数据量爆炸式增长
01
随着大数据时代的来临，数据库完整性面临数据量爆炸式增长
带来的存储、处理和管理挑战。
法规遵从与隐私保护
02
随着法规对数据保护的要求日益严格，数据库完整性需满足法
规遵从和隐私保护的需求。
技术创新与市场机遇
03
数据库完整性技术的发展将带来新的市场机遇，推动相关产业
参照完整性定义
维护数据库表之间的关系，确保引用数据的 一致性和准确性。
级联更新和删除
当父表中的数据发生变化时，自动更新或删 除子表中的相关数据。
外键约束
通过在子表中设置外键来引用父表的主键， 确保子表中数据与父表数据的一致性。
更新和删除规则
定义当父表中的数据发生变化时，如何处理 子表中的相关数据。
视图完整性
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
视图完整性定义
基于一个或多个表的查询结果 集创建视图，并确保该结果集
的完整性。
视图的作用
提供了一个虚拟表，可以基于 现有表的数据进行查询和操作 。
视图的限制
通过在视图上定义约束来确保 数据的完整性和准确性。
视图与数据操作
对视图进行查询、更新、插入 和删除操作时，必须遵守视图
02 数据完整性的实现方式
实体完整性
实体完整性定义
确保表中每条记录的唯一性，通常通过主键约 束来实现。
主键约束
主键是表中的一个或多个字段的组合，其值唯 一标识表中的每条记录。
主键的作用
确保表中数据的唯一性，防止重复记录的出现。
数据库完整性技术面临的挑战和机遇
数据量爆炸式增长
01
随着大数据时代的来临，数据库完整性面临数据量爆炸式增长
带来的存储、处理和管理挑战。
法规遵从与隐私保护
02
随着法规对数据保护的要求日益严格，数据库完整性需满足法
规遵从和隐私保护的需求。
技术创新与市场机遇
03
数据库完整性技术的发展将带来新的市场机遇，推动相关产业
参照完整性定义
维护数据库表之间的关系，确保引用数据的 一致性和准确性。
级联更新和删除
当父表中的数据发生变化时，自动更新或删 除子表中的相关数据。
外键约束
通过在子表中设置外键来引用父表的主键， 确保子表中数据与父表数据的一致性。
更新和删除规则
定义当父表中的数据发生变化时，如何处理 子表中的相关数据。
视图完整性
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感谢您的观看
视图完整性定义
基于一个或多个表的查询结果 集创建视图，并确保该结果集
的完整性。
视图的作用
提供了一个虚拟表，可以基于 现有表的数据进行查询和操作 。
视图的限制
通过在视图上定义约束来确保 数据的完整性和准确性。
视图与数据操作
对视图进行查询、更新、插入 和删除操作时，必须遵守视图
数据库系统概论版PPT课件
重点：
掌握DBMS完整性控制机制的三个方面，即完 整性约束条件的定义、检查和违约处理。
用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件。 包括定义主码、参照完整性；定义与应用有 关的完整性。
难点：
如何实现完整性的策略，以确保数据的正确 与有效。较复杂的是参照完整性的实现机制。
3
数据库完整性
数据库的完整性
16
参照完整性检查和违约处理
[练习]对表SC和Course，可能破坏参照完 整性的操作情况
SC表增加一个元组 修改SC表的一个元组 从Course表删除一个元组 修改Course表中一个元组的Cno属性值
17
参照完整性检查和违约处理
可能破坏参照完整性的情况及违约处理
被参照表 (例如Student)
数据的正确性和相容性 数据的完整性和安全性是两个不同概念
数据的完整性 防止数据库中存在不正确的数据 防范对象：不合语义的、不正确的数据
数据的安全性 防止恶意的破坏和非法的存取 防范对象：非法用户和非法操作
4
数据库完整性(续)
为维护数据库的完整性，DBMS必须：
提供定义完整性约束条件的机制 提供完整性检查的方法 违约处理
9
实体完整性定义(续)
[例2]将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码
CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) NOT NULL， Cno CHAR(4) NOT NULL， Grade SMALLINT， PRIMARY KEY (Sno，Cno) /*只能在表级定义主码*/);
20
在主表中修改主码例
例：将S关系中Sno=950001的元组中Sno 值改为960123。设SC关系中有4个元组 的Sno=950001
掌握DBMS完整性控制机制的三个方面，即完 整性约束条件的定义、检查和违约处理。
用SQL语言定义关系模式的完整性约束条件。 包括定义主码、参照完整性；定义与应用有 关的完整性。
难点：
如何实现完整性的策略，以确保数据的正确 与有效。较复杂的是参照完整性的实现机制。
3
数据库完整性
数据库的完整性
16
参照完整性检查和违约处理
[练习]对表SC和Course，可能破坏参照完 整性的操作情况
SC表增加一个元组 修改SC表的一个元组 从Course表删除一个元组 修改Course表中一个元组的Cno属性值
17
参照完整性检查和违约处理
可能破坏参照完整性的情况及违约处理
被参照表 (例如Student)
数据的正确性和相容性 数据的完整性和安全性是两个不同概念
数据的完整性 防止数据库中存在不正确的数据 防范对象：不合语义的、不正确的数据
数据的安全性 防止恶意的破坏和非法的存取 防范对象：非法用户和非法操作
4
数据库完整性(续)
为维护数据库的完整性，DBMS必须：
提供定义完整性约束条件的机制 提供完整性检查的方法 违约处理
9
实体完整性定义(续)
[例2]将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码
CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) NOT NULL， Cno CHAR(4) NOT NULL， Grade SMALLINT， PRIMARY KEY (Sno，Cno) /*只能在表级定义主码*/);
20
在主表中修改主码例
例：将S关系中Sno=950001的元组中Sno 值改为960123。设SC关系中有4个元组 的Sno=950001
《数据库系统概述》课件
THANKS
感谢观看
触发器、存储过程和函数设计
根据业务需求，设计触发器、存储过程和函数， 实现特定的业务逻辑。
ABCD
索引设计
根据查询需求，为表中的字段设计索引，提高查 询效率。
逻辑模型评审
邀请专家对逻辑模型进行评审，确保其满足业务 需求和性能要求。
物理设计
数据存储结构
设计数据库的数据存储结构，包括表空间、数据文件、索引文件等。
概念设计
实体识别
根据需求分析结果，确定系统中的实体和实 体之间的关系。
概念模型评审
邀请专家对概念模型进行评审，确保其准确 反映用户需求。
实体关系图绘制
使用实体关系图表示实体及其之间的关系， 为后续设计提供基础。
概念模型优化
根据评审结果，对概念模型进行优化和调整 。
逻辑设计
逻辑模型转换
将概念模型转换为逻辑模型，明确数据库的表、 字段、主键、外键等逻辑结构。
在此添加您的文本16字
在医疗领域，数据库系统用于存储和管理病人信息、医疗 记录和药品库存等，提高医疗服务的效率和质量。
在此添加您的文本16字
在教育领域，数据库系统用于存储和管理学生信息、成绩 记录和课程安排等，方便学校进行学生管理和教学质量评 估。
在此添加您的文本16字
在科研领域，数据库系统用于存储和管理实验数据、研究 成果和文献资料等，促进科研合作和学术交流。
在此添加您的文本16字
在电商领域，数据库系统用于存储和管理商品信息、订单 记录和用户信息等，提升电商平台的运营效率和客户满意 度。
02
数据库系统基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界 事物和概念的一种抽象表示方式，包 括实体、实体间的关系等。常见的概 念模型有实体-关系模型和面向对象模 型等。
数据库系统PPT课件
数据库系统的性能优化
查询优化
对数据库查询进行优化，包括索引设计、查询语句优化等， 提高查询速度和效率。
硬件优化
根据数据库系统的负载和性能需求，对硬件资源进行合理 配置和优化，包括内存、CPU、存储等。
系统监控与调优
对数据库系统进行实时监控，发现性能瓶颈并进行调优，确保 数据库系统在高负载情况下仍能保持稳定和高效运行。
数据库系统将数据组织 成有逻辑关系的结构化 形式，方便用户进行查 询、更新和管理。
数据库系统允许多个用 户同时访问和操作数据 ，实现数据共享，提高 数据利用率。
数据库系统通过数据模 型和数据管理技术，使 数据与应用程序相互独 立，减少数据冗余和数 据不一致性。
数据库系统提供数据加 密、权限控制等安全机 制，确保数据不被非法 访问和篡改。
逻辑设计
逻辑模型转换
将概念模型转换为逻辑模型，如关系模型。
逻辑优化
根据数据库性能和功能需求，对逻辑模型进行优化。
物理设计
存储结构
设计数据库的物理存储结构，包括文件组织、存储路径等。
索引策略
根据查询需求，设计合适的索引策略以提高查询效率。
数据库实施与维护
数据导入与迁移
将数据从旧系统迁移到新设计的数据库系统中。
公共服务的开展。
02 数据库系统的基本概念
数据模型
概念模型
数据模型的一种，用于描述现实世界事物以 及事物之间的关系，常见的有实体-关系模 型和ER模型。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据结构、数据操作和 数据约束，常见的有层次模型、网状模型和关系模 型。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据存储和数据 访问方式，包括数据存储结构、数据存储路 径、数据访问方法等。
数据库系统简介PPT(2024)
根据应用需求选择
根据应用的数据量、并发访问量、安全性等需求选择合适的DBMS。
考虑性能和可扩展性
选择具有高性能和良好可扩展性的DBMS，以适应未来业务的发展。
考虑易用性和维护性
选择界面友好、操作简便、易于维护的DBMS，以降低使用和维护成本。
考虑成本和开源因素
在满足需求的前提下，考虑选择成本较低或开源的DBMS产品。
数据库系统结构
分为单用户结构、主从式结构、分布 式结构、客户/服务器结构和浏览器/ 服务器结构等。
5
数据库应用领域及价值
应用领域
广泛应用于金融、制造、物流、电子 商务、社交等领域。
数据库价值
实现数据共享、减少数据冗余、保持 数据一致性、提高数据独立性、方便 数据维护等。
2024/1/30
6
02
数据模型与数据库设计
02
常见的DCL操作有
03
GRANT：授权用户或角色对数据库对象的访问权限。
2024/1/30
04
REVOKE：收回用户或角色对数据库对象的访问权限。
05
COMMIT：提交事务，使对数据库的更改永久生效。
06
ROLLBACK：回滚事务，撤销对数据库的更改。
21
05
数据库安全与保护
2024/1/30
2024/1/30
SQL语言的特点包括
非过程化语言：用户只需关心“做什么 ”，无需关心“怎么做”。
16
数据定义语言（DDL）
DDL（Data Definition Language） 用于定义或修改数据库结构，包括创
建、修改和删除数据库对象。
常见的DDL操作有
CREATE：创建数据库、表、视图等 对象。
根据应用的数据量、并发访问量、安全性等需求选择合适的DBMS。
考虑性能和可扩展性
选择具有高性能和良好可扩展性的DBMS，以适应未来业务的发展。
考虑易用性和维护性
选择界面友好、操作简便、易于维护的DBMS，以降低使用和维护成本。
考虑成本和开源因素
在满足需求的前提下，考虑选择成本较低或开源的DBMS产品。
数据库系统结构
分为单用户结构、主从式结构、分布 式结构、客户/服务器结构和浏览器/ 服务器结构等。
5
数据库应用领域及价值
应用领域
广泛应用于金融、制造、物流、电子 商务、社交等领域。
数据库价值
实现数据共享、减少数据冗余、保持 数据一致性、提高数据独立性、方便 数据维护等。
2024/1/30
6
02
数据模型与数据库设计
02
常见的DCL操作有
03
GRANT：授权用户或角色对数据库对象的访问权限。
2024/1/30
04
REVOKE：收回用户或角色对数据库对象的访问权限。
05
COMMIT：提交事务，使对数据库的更改永久生效。
06
ROLLBACK：回滚事务，撤销对数据库的更改。
21
05
数据库安全与保护
2024/1/30
2024/1/30
SQL语言的特点包括
非过程化语言：用户只需关心“做什么 ”，无需关心“怎么做”。
16
数据定义语言（DDL）
DDL（Data Definition Language） 用于定义或修改数据库结构，包括创
建、修改和删除数据库对象。
常见的DDL操作有
CREATE：创建数据库、表、视图等 对象。
《数据库系统概论》课件
数据挖掘技术
数据挖掘是从大量数据中提取有用的信息和知识的过程。数据挖掘技术包括关联分析、聚类分析、分类和预测等 ，可以帮助企业发现隐藏在数据中的价值。
分布式数据库系统
• 分布式数据库系统是一种将数据 存储在多个物理节点上的数据库 系统，每个节点拥有自己的存储 系统和处理能力。分布式数据库 系统可以实现数据的分散存储和 访问，提高数据的可用性和可扩 展性。
数据库
存储数据的物理结构。
查询优化器
优化查询性能，选择最佳的查 询执行计划。
用户界面
提供用户与数据库交互的界面 ，包括命令行界面和图形用户 界面。
06
数据库技术的发展趋 势
数据仓库与数据挖掘技术
数据仓库
数据仓库是一个大型、集中式的存储系统，用于存储和管理大量的数据，以便进行查询、分析和决策支持。数据 仓库技术包括数据清理、数据集成、数据存储和查询优化等技术。
需求分析阶段需要与用户进行深入交流，了解用户的需求和业务场景，并 整理成需求文档。
需求分析阶段还需要对数据进行分类和分析，确定数据的来源、结构和关 系。
概念设计阶段
01 概念设计阶段是根据需求分析的结果，设计出满 足用户需求的数据库概念结构。
02 概念设计阶段主要采用E-R图等工具进行数据模 型的设计，确定实体、属性、关系等概念。
数据的独立性
数据库系统将数据与应用程序分离， 使得数据的修改和应用程序的更新相 互独立。
数据的共享性
数据库系统允许多个用户同时访问和 操作数据，实现数据的共享和协同工 作。
数据库系统的分类
关系数据库系统
基于关系模型的数据库系统， 使用表格形式存储数据，支持
SQL语言进行数据操作。
非关系数据库系统
数据挖掘是从大量数据中提取有用的信息和知识的过程。数据挖掘技术包括关联分析、聚类分析、分类和预测等 ，可以帮助企业发现隐藏在数据中的价值。
分布式数据库系统
• 分布式数据库系统是一种将数据 存储在多个物理节点上的数据库 系统，每个节点拥有自己的存储 系统和处理能力。分布式数据库 系统可以实现数据的分散存储和 访问，提高数据的可用性和可扩 展性。
数据库
存储数据的物理结构。
查询优化器
优化查询性能，选择最佳的查 询执行计划。
用户界面
提供用户与数据库交互的界面 ，包括命令行界面和图形用户 界面。
06
数据库技术的发展趋 势
数据仓库与数据挖掘技术
数据仓库
数据仓库是一个大型、集中式的存储系统，用于存储和管理大量的数据，以便进行查询、分析和决策支持。数据 仓库技术包括数据清理、数据集成、数据存储和查询优化等技术。
需求分析阶段需要与用户进行深入交流，了解用户的需求和业务场景，并 整理成需求文档。
需求分析阶段还需要对数据进行分类和分析，确定数据的来源、结构和关 系。
概念设计阶段
01 概念设计阶段是根据需求分析的结果，设计出满 足用户需求的数据库概念结构。
02 概念设计阶段主要采用E-R图等工具进行数据模 型的设计，确定实体、属性、关系等概念。
数据的独立性
数据库系统将数据与应用程序分离， 使得数据的修改和应用程序的更新相 互独立。
数据的共享性
数据库系统允许多个用户同时访问和 操作数据，实现数据的共享和协同工 作。
数据库系统的分类
关系数据库系统
基于关系模型的数据库系统， 使用表格形式存储数据，支持
SQL语言进行数据操作。
非关系数据库系统
数据库系统ppt课件(完整版)pptx
20世纪60年代后期出现了一种新 型的数据管理技术——数据库技 术，它解决了数据的组织、存储 和管理问题，实现了数据的共享
和高效处理。
数据库系统组成与结构
数据库系统组成
数据库系统由数据库、数据库管理系统 （DBMS）、应用系统和用户构成。
VS
数据库系统结构
数据库系统的结构可以分为三级模式结构 ，包括外模式、模式和内模式。其中，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；外 模式是模式的子集，是用户与数据库的接 口；内模式是数据物理结构和存储方式的 描述，是数据在数据库内部的表示方式。
用户自定义完整性
根据业务需求，设置自定义的约束条件，如 字段值范围、格式等。
级联操作
在更新或删除记录时，自动更新或删除相关 联的数据，保持数据一致性。
并发操作带来问题及解决方法
丢失更新
两个事务同时更新同一数据，后提交的事务会覆盖先提交 的事务的更新结果。解决方法包括使用锁机制、时间戳等 。
脏读
一个事务读取了另一个未提交事务的修改数据，可能导致 数据不一致。解决方法包括使用隔离级别、锁机制等。
考虑系统的性能、稳定性 、可扩展性和易用性
确保系统具有良好的技术 支持和社区资源
05
数据库安全、完整性与并发控制
数据库安全性保护措施
用户身份鉴别
通过用户名/密码、数字证书等方式 验证用户身份，防止非法用户访问。
访问控制
根据用户角色和权限，限制对数据库 对象的访问和操作，确保数据不被越 权访问。
数据加密
未来发展趋势预测和挑战应对
多模数据管理
未来数据库将支持多种数据模型的管理 和访问，以满足不同应用的需求。
文档存储数据库
和高效处理。
数据库系统组成与结构
数据库系统组成
数据库系统由数据库、数据库管理系统 （DBMS）、应用系统和用户构成。
VS
数据库系统结构
数据库系统的结构可以分为三级模式结构 ，包括外模式、模式和内模式。其中，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；外 模式是模式的子集，是用户与数据库的接 口；内模式是数据物理结构和存储方式的 描述，是数据在数据库内部的表示方式。
用户自定义完整性
根据业务需求，设置自定义的约束条件，如 字段值范围、格式等。
级联操作
在更新或删除记录时，自动更新或删除相关 联的数据，保持数据一致性。
并发操作带来问题及解决方法
丢失更新
两个事务同时更新同一数据，后提交的事务会覆盖先提交 的事务的更新结果。解决方法包括使用锁机制、时间戳等 。
脏读
一个事务读取了另一个未提交事务的修改数据，可能导致 数据不一致。解决方法包括使用隔离级别、锁机制等。
考虑系统的性能、稳定性 、可扩展性和易用性
确保系统具有良好的技术 支持和社区资源
05
数据库安全、完整性与并发控制
数据库安全性保护措施
用户身份鉴别
通过用户名/密码、数字证书等方式 验证用户身份，防止非法用户访问。
访问控制
根据用户角色和权限，限制对数据库 对象的访问和操作，确保数据不被越 权访问。
数据加密
未来发展趋势预测和挑战应对
多模数据管理
未来数据库将支持多种数据模型的管理 和访问，以满足不同应用的需求。
文档存储数据库
《数据库系统概论》讲义课件
03 索引优化需要深入理解索引的原理和使用场景， 以及熟练掌握数据库管理系统的使用。
数据库硬件优化
数据库硬件优化是指通过优化数据库服务器的硬件配置，提高数据库系统 的性能。
数据库硬件优化的方法包括选择高性能的CPU、内存、存储设备等，以及 合理配置网络带宽和延迟等。
数据库硬件优化需要综合考虑硬件的性能和成本，以及数据库系统的实际 需求和负载情况。
数据库备份
定期对数据库进行完整备份或增量备 份，确保在数据丢失或损坏时可以恢 复。
备份策略
根据业务需求和数据量，制定合适的 备份策略，包括备份频率、备份存储 位置等。
恢复计划
制定详细的恢复计划，包括恢复流程 、恢复人员和恢复时间等，以便在需 要时快速恢复数据。
测试与演练
定期测试备份和恢复过程，确保备份 文件可用且恢复流程能够顺利执行。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据在计算机中的表示和组织 方式。常见的逻辑模型有层次模型、网状模型、关系模型 等。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据在计算机中的存储和访问 方式。常见的物理模型有磁盘存储、内存存储、数据库文 件等。
关系数据库
关系数据结构
关系数据库中的数据以表格的形 式存储，每个表格由行和列组成 ，每一列都有一个唯一的列名， 每一行表示一个记录。
《数据库系统概论》讲义课件
目录
CONTENTS
• 数据库系统概述 • 数据库系统基础知识 • 数据库设计 • 数据库管理系统 • 数据库系统性能优化 • 数据库安全与维护
01 数据库系统概述
CHAPTER
数据库系统的定义与特点
数据库系统的定义
数据库系统是一种用于存储、管理、检索和维护数据的软件系统。它使用数据 库管理系统（DBMS）来管理数据，提供高效、可靠的数据存储和处理功能。
数据库硬件优化
数据库硬件优化是指通过优化数据库服务器的硬件配置，提高数据库系统 的性能。
数据库硬件优化的方法包括选择高性能的CPU、内存、存储设备等，以及 合理配置网络带宽和延迟等。
数据库硬件优化需要综合考虑硬件的性能和成本，以及数据库系统的实际 需求和负载情况。
数据库备份
定期对数据库进行完整备份或增量备 份，确保在数据丢失或损坏时可以恢 复。
备份策略
根据业务需求和数据量，制定合适的 备份策略，包括备份频率、备份存储 位置等。
恢复计划
制定详细的恢复计划，包括恢复流程 、恢复人员和恢复时间等，以便在需 要时快速恢复数据。
测试与演练
定期测试备份和恢复过程，确保备份 文件可用且恢复流程能够顺利执行。
逻辑模型
数据模型的一种，用于描述数据在计算机中的表示和组织 方式。常见的逻辑模型有层次模型、网状模型、关系模型 等。
物理模型
数据模型的一种，用于描述数据在计算机中的存储和访问 方式。常见的物理模型有磁盘存储、内存存储、数据库文 件等。
关系数据库
关系数据结构
关系数据库中的数据以表格的形 式存储，每个表格由行和列组成 ，每一列都有一个唯一的列名， 每一行表示一个记录。
《数据库系统概论》讲义课件
目录
CONTENTS
• 数据库系统概述 • 数据库系统基础知识 • 数据库设计 • 数据库管理系统 • 数据库系统性能优化 • 数据库安全与维护
01 数据库系统概述
CHAPTER
数据库系统的定义与特点
数据库系统的定义
数据库系统是一种用于存储、管理、检索和维护数据的软件系统。它使用数据 库管理系统（DBMS）来管理数据，提供高效、可靠的数据存储和处理功能。
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在多处理机系统中，每个处理机可以运行一个 事务，多个处理机可以同时运行多个事务，实 现多个事务真正的并行运行，称为同时并发方 式。
并发的目的：
改善系统的资源利用率
改善短事务的响应时间
可编辑
3
例子
飞机订票系统中的活动序列：
①甲售票点读出某航班的机票余额A，设A=16
②乙售票点读出同一航班的机票余额A，也为16
在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放 S锁，所以它不能保证可重复读。
可编辑
11
三级封锁协议
三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读 取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束 才释放。
三级封锁协议除了防止了丢失修改和不读“脏” 数据外，还进一步防止了不可重复读。
上述三级协议的主要区别在于：什么操作需要 申请封锁，以及何时释放锁。
读“脏”数据：事务T1修改某一数据，并将其写回 磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被 撤销，这时T1已修改过的数据恢复原值，T2读到的 数据就与数据库中的数据不一致，则T2读到的数据 就为“脏”数据，即不正确的数据。 “读—写冲 突”
可编辑
5
数据不一致性（2）
不可重复读：事务T1读取数据后，事务T2执行更 新操作，使T1无法再现前一次的读取结果。 “读—写冲突”
避免活锁的简单方法是采用“先来先服务”的 策略。
可编辑
14
死锁
一个事务如果申请锁而未获准，则需等待其它 事务释放锁。如果事务中出现循环等待时，如 果不加干预，则会一直等待下去，这叫死锁。
对付死锁的方法：
检测死锁，发现死锁后处理死锁 防止死锁
可编辑
15
死锁的诊断（1）
超时法：如果一个事务的等待时间超过了某个 时限，就认为发生死锁。
可编辑
12
不同级别的封锁协议
X锁
S锁
一致性保证
操作结 事务结 操作结 事务结 一级
封锁
√
√
协议
二级
封锁
√
√
协议
√
√
三级
封锁
√
协议
√
√
√√
可编辑
13
活锁
若某数据对象加了S锁，这时若有其它事务申 请对它的X锁，则需等待。但此时若有其它事 务申请对它的S锁，按相容矩阵，应可获准。 如果不断有事务申请对此数据对象的S锁，以 致它始终被S锁占有，而X锁的申请迟迟不能获 准。这种现象叫活锁。
排它锁：又称写锁，若事务T对数据对象A加上X 锁，则只允许T读取和修改A，其它任何事务都 不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的X 锁。
共享锁：又称读锁，若事务T对数据对象A加上S
锁，则事务T可以读A但不能修改A，其它事务只
能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的
S锁。
可编辑
8
封锁（Locking）(2)
数据库系统概论
并发控制
可编辑
1
内容提要
并发控制是数据库管理系统的重要组成部分， 通过本章的学习，应重点掌握：
并发控制带来的新问题 封锁及封锁协议 并发调度的可串行性 两段锁协议
可编辑
2
概述
在单处理机系统中，事务的并行执行实际上是 这些并行事务的并行操作轮流交叉运行，称为 交叉并发方式。
A←A-1 写A=15
读A=16
A←A-1 写A=15
读A=50 读B=200 求和=250
读B=100 B←B*2 写B=200
ROLLBACK C=100
T2 读C=200
可编辑
7
封锁（Locking）(1)
封锁：事务T在对某个数据对象操作之前，先 向系统发出请求，对其加锁。
封锁类型：排它锁（X锁）和共享锁（S锁）
产生原因：并发操作破坏了事务的隔离性 并发控制的任务：用正确的方式调度并发操作，
使一个用户事务的执行不受其它事务的干扰，避 免造成数据的不一致性。 并发控制的主要方法：封锁
可编辑
6
三种数据不一致性
T1
T2
T1
读A=16
读A=50 读B=100 求和=150
T2
T1
读C=100 C←C*2 写C=200
对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束 包括正常结束（COMMIT）和非正常结束 （ROLLBACK）。 一级封锁协议中，如果是读数据不修改，是不 需要加锁的，可防止丢失修改。
可编辑
10
二级封锁协议
二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，加上 事务T在读数据R之前必须先对其加上S锁，读 完后即可释放S锁。
X锁和S锁的控制方式可有相容矩阵表示。
T1 T2
X
S
-
X
N
N
Y
S
N
Y
Y
-
Y
Y
Y
最左边表示T1已经获得的锁的类型，最上面表 示T2的封锁请求, -表示没有加锁。
Y表示相容，请求可以满足；N表示冲突，请求 被拒绝。
可编辑
9
一级封锁协议
加锁必须遵守一定的规则，称为封锁协议。 一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须先
特点：
优点：简单 缺点：一是事务因其它原因（如系统负荷太重、
通信受阻等）而使事务等待时间超过时限，可 能被误判死锁。二是时限的设置。
可编辑
16
死锁的诊断（2）
等待图法：等待图是一个有向图G=(T,U)。
T为结点的集合，每个结点表示正在运行的事务 U为边的集合，每条边表示事务等待的情况
当且仅当等待图中出现回路时，死锁发生。 当运行的事务比较多时，维护等待图和检测回
路的开销较大，影响系统的性能。 方法是周期性的进行死锁检测。死锁检测周期
的确定用实验方法确定最佳值。
可编辑
17
死锁的解除（1）
出现死锁后，必须由DBMS干预。处理如下：
在循环等待的事务中，选一个事务作为“牺牲 者”，给其它事务让路
撤销牺牲的事务，释放其获得的锁及其它资源
将释放的锁让给等待它的事务
被牺牲的事务可以有两种处理：
发消息给有关用户，由用户向系统再交付该事 务
由DBMS重新启动该事务
注：被牺牲的事务应等待一段时间才能交付系
③甲售票点卖出一张机票，修改余额A←A-1，把 A=15写回数据库
④乙售票点也卖出一张机票，修改余额A←A-1， 把A=15写回数据库
这种情况称为数据库的不一致性，是由并发 控制引起的。
可编辑
4
数据不一致性（1）
丢失修改：两个事务T1和T2读入同一数据并修改， T2提交的结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修改 被丢失。“写—写冲突”
并发的目的：
改善系统的资源利用率
改善短事务的响应时间
可编辑
3
例子
飞机订票系统中的活动序列：
①甲售票点读出某航班的机票余额A，设A=16
②乙售票点读出同一航班的机票余额A，也为16
在二级封锁协议中，由于读完数据后即可释放 S锁，所以它不能保证可重复读。
可编辑
11
三级封锁协议
三级封锁协议：一级封锁协议加上事务T在读 取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束 才释放。
三级封锁协议除了防止了丢失修改和不读“脏” 数据外，还进一步防止了不可重复读。
上述三级协议的主要区别在于：什么操作需要 申请封锁，以及何时释放锁。
读“脏”数据：事务T1修改某一数据，并将其写回 磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被 撤销，这时T1已修改过的数据恢复原值，T2读到的 数据就与数据库中的数据不一致，则T2读到的数据 就为“脏”数据，即不正确的数据。 “读—写冲 突”
可编辑
5
数据不一致性（2）
不可重复读：事务T1读取数据后，事务T2执行更 新操作，使T1无法再现前一次的读取结果。 “读—写冲突”
避免活锁的简单方法是采用“先来先服务”的 策略。
可编辑
14
死锁
一个事务如果申请锁而未获准，则需等待其它 事务释放锁。如果事务中出现循环等待时，如 果不加干预，则会一直等待下去，这叫死锁。
对付死锁的方法：
检测死锁，发现死锁后处理死锁 防止死锁
可编辑
15
死锁的诊断（1）
超时法：如果一个事务的等待时间超过了某个 时限，就认为发生死锁。
可编辑
12
不同级别的封锁协议
X锁
S锁
一致性保证
操作结 事务结 操作结 事务结 一级
封锁
√
√
协议
二级
封锁
√
√
协议
√
√
三级
封锁
√
协议
√
√
√√
可编辑
13
活锁
若某数据对象加了S锁，这时若有其它事务申 请对它的X锁，则需等待。但此时若有其它事 务申请对它的S锁，按相容矩阵，应可获准。 如果不断有事务申请对此数据对象的S锁，以 致它始终被S锁占有，而X锁的申请迟迟不能获 准。这种现象叫活锁。
排它锁：又称写锁，若事务T对数据对象A加上X 锁，则只允许T读取和修改A，其它任何事务都 不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的X 锁。
共享锁：又称读锁，若事务T对数据对象A加上S
锁，则事务T可以读A但不能修改A，其它事务只
能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的
S锁。
可编辑
8
封锁（Locking）(2)
数据库系统概论
并发控制
可编辑
1
内容提要
并发控制是数据库管理系统的重要组成部分， 通过本章的学习，应重点掌握：
并发控制带来的新问题 封锁及封锁协议 并发调度的可串行性 两段锁协议
可编辑
2
概述
在单处理机系统中，事务的并行执行实际上是 这些并行事务的并行操作轮流交叉运行，称为 交叉并发方式。
A←A-1 写A=15
读A=16
A←A-1 写A=15
读A=50 读B=200 求和=250
读B=100 B←B*2 写B=200
ROLLBACK C=100
T2 读C=200
可编辑
7
封锁（Locking）(1)
封锁：事务T在对某个数据对象操作之前，先 向系统发出请求，对其加锁。
封锁类型：排它锁（X锁）和共享锁（S锁）
产生原因：并发操作破坏了事务的隔离性 并发控制的任务：用正确的方式调度并发操作，
使一个用户事务的执行不受其它事务的干扰，避 免造成数据的不一致性。 并发控制的主要方法：封锁
可编辑
6
三种数据不一致性
T1
T2
T1
读A=16
读A=50 读B=100 求和=150
T2
T1
读C=100 C←C*2 写C=200
对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束 包括正常结束（COMMIT）和非正常结束 （ROLLBACK）。 一级封锁协议中，如果是读数据不修改，是不 需要加锁的，可防止丢失修改。
可编辑
10
二级封锁协议
二级封锁协议：在一级封锁协议基础上，加上 事务T在读数据R之前必须先对其加上S锁，读 完后即可释放S锁。
X锁和S锁的控制方式可有相容矩阵表示。
T1 T2
X
S
-
X
N
N
Y
S
N
Y
Y
-
Y
Y
Y
最左边表示T1已经获得的锁的类型，最上面表 示T2的封锁请求, -表示没有加锁。
Y表示相容，请求可以满足；N表示冲突，请求 被拒绝。
可编辑
9
一级封锁协议
加锁必须遵守一定的规则，称为封锁协议。 一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须先
特点：
优点：简单 缺点：一是事务因其它原因（如系统负荷太重、
通信受阻等）而使事务等待时间超过时限，可 能被误判死锁。二是时限的设置。
可编辑
16
死锁的诊断（2）
等待图法：等待图是一个有向图G=(T,U)。
T为结点的集合，每个结点表示正在运行的事务 U为边的集合，每条边表示事务等待的情况
当且仅当等待图中出现回路时，死锁发生。 当运行的事务比较多时，维护等待图和检测回
路的开销较大，影响系统的性能。 方法是周期性的进行死锁检测。死锁检测周期
的确定用实验方法确定最佳值。
可编辑
17
死锁的解除（1）
出现死锁后，必须由DBMS干预。处理如下：
在循环等待的事务中，选一个事务作为“牺牲 者”，给其它事务让路
撤销牺牲的事务，释放其获得的锁及其它资源
将释放的锁让给等待它的事务
被牺牲的事务可以有两种处理：
发消息给有关用户，由用户向系统再交付该事 务
由DBMS重新启动该事务
注：被牺牲的事务应等待一段时间才能交付系
③甲售票点卖出一张机票，修改余额A←A-1，把 A=15写回数据库
④乙售票点也卖出一张机票，修改余额A←A-1， 把A=15写回数据库
这种情况称为数据库的不一致性，是由并发 控制引起的。
可编辑
4
数据不一致性（1）
丢失修改：两个事务T1和T2读入同一数据并修改， T2提交的结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修改 被丢失。“写—写冲突”