1 数据库系统的基本原理ppt课件数据库原理与应用 .pptx

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1、1 数据库系统的基本原理教学课件数据库原理与应用 数据库原理与应用数据库原理与应用1.1数据库系统概述数据库原理与数据库原理与应用应用3数据库原理与应用数据库原理与应用1.1.1 1.1.1 数据库系统概念数据库系统概念1.数据（数据（data）数据是数据库存储的基本对象。数据是数据库存储的基本对象。数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。如如：93 是是数据数据；语义语义：1）某门课成绩；）某门课成绩；2）某个人体重）某个人体重再如：再如：描述学生基本描述学生基本信息信息情况：情况：张洋同学，男，张洋同学，男，2002年年3月月7日

2、生人，日生人，2021年入学计算机系。年入学计算机系。计算机中计算机中记录记录的描述：的描述：（张洋，男，张洋，男，2002/03/07，计算机系，计算机系，2021）数据库原理与应用数据库原理与应用2.数据库（数据库（DataBase，简称为，简称为DB）简单的说，数据库就是相互关联的简单的说，数据库就是相互关联的数据集合数据集合。严格的说，数据库是长期存储在计算机内、严格的说，数据库是长期存储在计算机内、有组织有组织的、的、可共享可共享的大量的大量数据的集合数据的集合。学生表学号姓名性别 数据库原理与应用数据库原理与应用如何组织和存储数据、高效地获取和维护数据？如何组织和存储数据、高效地获

3、取和维护数据？3.数据库管理系统（数据库管理系统（DataBase Management System，DBMS）DBMS是数据库系统的是数据库系统的核心核心部分。部分。常用的常用的DBMS有有MySQL、Oracle、SQL Server等等。完成这项任务需要一个完成这项任务需要一个系统软件系统软件。数据库原理与应用数据库原理与应用DBMSDBMS主要功能主要功能1）数据定义功能）数据定义功能 DBMS提供提供数据定义语言数据定义语言(Data Definition Language,DDL)，用户通过它可以方便地在数据库中定义数据对象用户通过它可以方便地在数据库中定义数据对象(如表、视图、

4、如表、视图、索引索引)和数据的完整性约束。和数据的完整性约束。如如：CREATE TABLE fruits(f_id char(10)NOT NULL PRIMARY KEY,s_id INT NOT NULL,f_name char(255)NOT NULL,f_price decimal(8,2)CHECK(f_price0);数据库原理与应用数据库原理与应用2）数据操纵功能）数据操纵功能 DBMS提供提供数据操纵语言数据操纵语言(Data Manipulation Language,DML)，用户可以通过它对数据库的数据进行增加、删除、修改和查询用户可以通过它对数据库的数据进行增加、删除

5、、修改和查询等操作。等操作。如如：SELECT f_id,f_name FROM fruits WHERE s_id=101;数据库原理与应用数据库原理与应用3）数据控制功能）数据控制功能 DBMS提供提供数据控制语言数据控制语言(Data Control Language,DCL)，用用户可以通过它完成对用户访问数据权限的授予和撤消，即户可以通过它完成对用户访问数据权限的授予和撤消，即安全性安全性控制；解决多用户对数据库的并发使用所产生的事务处理问题，控制；解决多用户对数据库的并发使用所产生的事务处理问题，即即并发并发控制；数据库的控制；数据库的转储、恢复转储、恢复功能；数据库的功能；数据库

6、的性能监视、分性能监视、分析析等功能。等功能。如如：GRANT SELECT ON fruits To yg001;数据库原理与应用数据库原理与应用4）数据组织、存储和管理数据组织、存储和管理 DBMS要分类组织、存储和管理各种数据，如用户数据、数要分类组织、存储和管理各种数据，如用户数据、数据的存取路径等。确定以何种存取方式存储数据，以何种存取方据的存取路径等。确定以何种存取方式存储数据，以何种存取方法来提高存取效率。法来提高存取效率。在数据库设计时，这些都在数据库设计时，这些都由具体的由具体的DBMS自动实现自动实现，使用者一，使用者一般不用进行设置。般不用进行设置。数据库原理与应用数据库

7、原理与应用4.数据库系统（数据库系统（DataBase System，简称为，简称为DBS）数据库系统（数据库系统（DBS）是由是由数据库（数据库（DB）、数据库管理）、数据库管理系统（系统（DBMS）、应用系统）、应用系统和数据库管理员（和数据库管理员（DBA）组）组成的存储、管理、处理和维成的存储、管理、处理和维护数据的系统。护数据的系统。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数据库管理员数据库系统结构存存储数据的数据的组织、存取、存取、管理、管理、维护等等全面管理全面管理DBS使用使用DB数据库原理与应用数据库原理与应用5.数据库应用系统数据库应用系统(Dat

8、aBase Application System，简称为，简称为DBAS)DBAS主要是指主要是指实现业务逻辑实现业务逻辑的的应应用程序。用程序。该该系系统统必必须为须为用用户户提供一个友好的、人性化的操作数据的提供一个友好的、人性化的操作数据的图图形用形用户户界面（界面（GUI），），通通过过数据数据库语库语言或相言或相应应的数据的数据访问访问接口，存取数据接口，存取数据库库中的数据。中的数据。如如图书图书管理管理应应用系用系统统、铁铁路路订订票票应应用系用系统统、证证券交易券交易应应用系用系统统等。等。数据库原理与应用数据库原理与应用1.1.2 1.1.2 数据库管理技术的发展阶段数据库管

9、理技术的发展阶段1.人工管理阶段人工管理阶段特点：特点：n数据不保存数据不保存n数据不具有独立性数据不具有独立性n数据不共享数据不共享数据库原理与应用数据库原理与应用2.2.文件管理系统阶段文件管理系统阶段 特点：特点：n数据的冗余和不一致数据的冗余和不一致n数据独立性差数据独立性差n数据孤立数据孤立数据库原理与应用数据库原理与应用1）数据结构化数据结构化 “整体整体”结构化是指数据结构化是指数据库中的数据不再仅仅针对库中的数据不再仅仅针对某一个应用，而是某一个应用，而是面向整面向整个组织或企业个组织或企业；不仅数据；不仅数据内部内部是是结构化结构化的，而且的，而且整整体体是是结构化结构化的，

10、的，数据数据之间之间是具有是具有联系联系的。的。学生基本记录 学号姓名性别年龄系家庭出身籍贯政治面貌日期学校学历 学号课程号学期成绩日期奖惩条目姓名与本人关系详细情况课程号课程名称学生人事记录学生学籍记录学生选课记录奖惩情况记录家庭成员记录课程记录学校信息系统组织中的学生数据学校信息系统组织中的学生数据3.3.数据库数据库系统阶段系统阶段特点：特点：数据库原理与应用数据库原理与应用2）数据的共享性高、冗余度低且易扩充数据的共享性高、冗余度低且易扩充 数据数据共享共享可以大大可以大大减少减少数据数据冗余冗余，节约存储空间。，节约存储空间。数据共享能够数据共享能够避免避免数据之间的数据之间的不相容

11、性不相容性与与不一致性不一致性。数据的不一致性是指数据的不一致性是指同一数据同一数据不同副本的不同副本的值不一样值不一样。由于数据面向整个系统，是有结构的数据，不仅可以被多由于数据面向整个系统，是有结构的数据，不仅可以被多个应用共享使用，而且容易增加新的应用，这就使得数据库个应用共享使用，而且容易增加新的应用，这就使得数据库系统弹性大，易于扩充。系统弹性大，易于扩充。数据库原理与应用数据库原理与应用避免避免或或杜绝杜绝数据冗余，这句话对不对？数据冗余，这句话对不对？不对，只能是尽量不对，只能是尽量降低降低数据冗余数据冗余 原因原因：要实现多表的连接，必须在每个表中有相同的能够：要实现多表的连接

12、，必须在每个表中有相同的能够实现连接的列。实现连接的列。学号学号姓名性别出生日期选课表学生表学号学号课号课号成绩课程表课号课号课程名学分要完成查询学生姓名、选修的课程要完成查询学生姓名、选修的课程名及成绩信息。名及成绩信息。数据库原理与应用数据库原理与应用3）数据独立性数据独立性 数据独立性是指数据独立性是指数据数据与与程序程序的独立。的独立。把数据的定义从程序中分离把数据的定义从程序中分离出来，加上存取数据的方法又出来，加上存取数据的方法又由由DBMS负责提供，从而简化负责提供，从而简化了应用程序的编制，大大减少了应用程序的编制，大大减少了应用程序的维护和修改。了应用程序的维护和修改。包括数

13、据的包括数据的物理独立性物理独立性和和逻辑逻辑独立性独立性。数据库原理与应用数据库原理与应用4）数据由数据由DBMS统一管理和控制统一管理和控制（1）数据的完整性检查数据的完整性检查 数据的完整性指数据的数据的完整性指数据的正确性正确性、有效性有效性和和相容性相容性。完整性检查将数据控制在有效的范围内，并保证数据之间满完整性检查将数据控制在有效的范围内，并保证数据之间满足一定的足一定的关系。关系。如如：学生各科成绩的值要求只能取：学生各科成绩的值要求只能取0100间的值；间的值；学生退学后，在学生表中删除该记录的同时，还需要将其它存学生退学后，在学生表中删除该记录的同时，还需要将其它存放该学生

14、信息的表中记录一起删除，比如选课表中课程成绩记录。放该学生信息的表中记录一起删除，比如选课表中课程成绩记录。数据库原理与应用数据库原理与应用（2）并发控制并发控制 当多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时，可能会发生当多个用户的并发进程同时存取、修改数据库时，可能会发生相互干扰而得到错误的结果或使得数据库的完整性遭到破坏，因相互干扰而得到错误的结果或使得数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。此必须对多用户的并发操作加以控制和协调。数据库原理与应用数据库原理与应用（2）数据的安全性数据的安全性保护保护 数据数据的安全性是指保护数据以防止的安全性是指保护数据以防止不合

15、法不合法使用造成的使用造成的数据泄数据泄密密和和破坏破坏。每个用户只能按规定对某些数据以某些方式进行使用和处理。每个用户只能按规定对某些数据以某些方式进行使用和处理。如如：在教务系统中，学生只能查看成绩，而教师能录入、修改：在教务系统中，学生只能查看成绩，而教师能录入、修改和查看。和查看。数据库原理与应用数据库原理与应用（4）数据库的恢复数据库的恢复 计算机系统的硬件故障、计算机系统的硬件故障、软件故障、操作员的失误以软件故障、操作员的失误以及故意破坏也会影响数据库及故意破坏也会影响数据库中数据的正确性，甚至造成中数据的正确性，甚至造成数据库部分或全部数据的丢数据库部分或全部数据的丢失。失。D

16、BMS提供了数据的备提供了数据的备份与恢复功能，可份与恢复功能，可将数据库将数据库从错误状态恢复到某一已知从错误状态恢复到某一已知的正确状态的正确状态。“911”事件案例数据库原理与应用数据库原理与应用 人工管理阶段人工管理阶段文件系统阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库系统阶段背背 景景应用应用背景背景硬件硬件背景背景软件软件背景背景处理处理方式方式科学计算科学计算科学计算、数据管理科学计算、数据管理大规模数据管理大规模数据管理无直接存取存储设备无直接存取存储设备磁盘、磁鼓磁盘、磁鼓大容量磁盘、磁盘阵大容量磁盘、磁盘阵列列没有操作系统没有操作系统有文件系统有文件系统有数据库管理系统有数据库管

17、理系统批处理批处理联机实时处理、批处联机实时处理、批处理理联机实时处理、批处联机实时处理、批处理、分布式处理理、分布式处理数据管理技术数据管理技术3 3个阶段的特点及其比较个阶段的特点及其比较数据库原理与应用数据库原理与应用 人工管理阶段人工管理阶段 文件系统阶段文件系统阶段 数据库系统数据库系统阶段阶段 特 点 数据的管理者数据的管理者数据面向的对象数据面向的对象数据的共享程度数据的共享程度数据的独立性数据的独立性数据的结构化数据的结构化数据控制能力数据控制能力用户（程序员）用户（程序员）文件系统文件系统数据库管理系统数据库管理系统某一应用程序某一应用程序某一应用某一应用现实世界（一个部门、

18、现实世界（一个部门、企业、跨国组织等）企业、跨国组织等）无共享，冗余度无共享，冗余度极大极大共享性差，冗余度共享性差，冗余度大大共享性高，冗余度共享性高，冗余度小小不独立，完全依不独立，完全依赖于程序赖于程序独立性差独立性差具有高度的物理独立性和具有高度的物理独立性和一定的逻辑独立性一定的逻辑独立性无结构无结构记录内有结构、整体记录内有结构、整体无结构无结构整体结构化，用数整体结构化，用数据模型描述据模型描述应用程序自已控应用程序自已控制制应用程序自已控制应用程序自已控制由由DBMS提供数据安全性、提供数据安全性、完整性、并发控制和恢复能完整性、并发控制和恢复能力力数据库原理与应用数据库原理与

19、应用1.1.3 1.1.3 数据库系统的组成数据库系统的组成1.硬件硬件1）数据库管理员数据库管理员（DBA）n参与数据库的设计参与数据库的设计n定义数据的安全性要求和完整定义数据的安全性要求和完整性约束条件性约束条件n日常维护，备份数据库和确保日常维护，备份数据库和确保系统正常运行系统正常运行n数据库的改进和重组、重构数据库的改进和重组、重构2.软件（软件（DBMS）3.数据库（数据库（DB）4.人员人员2）数据库用户数据库用户n最终用户最终用户n系统分析员和数据库系统分析员和数据库设计人员设计人员n应用程序员应用程序员1.2数据库体系结构数据库原理与数据库原理与应用应用26数据库原理与应用

20、数据库原理与应用1.2.1 1.2.1 数据库系统的三级模式结构数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由是指数据库系统是由外外模式、模式、模式模式和和内内模式三级构成。模式三级构成。用户1用户2用户3外模式1外模式n模式内模式物理数据库外模式模式内模式外模式/模式映射模式/内模式映射数据库原理与应用数据库原理与应用用户1用户2用户3外模式1外模式n模式内模式物理数据库 模式也称为模式也称为概念模式概念模式或或逻辑模式逻辑模式，是数据库中全体数，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据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。图。一个数据库只有一个数据库只有一

21、个一个模式。模式。外模式又称为外模式又称为子模式子模式或用户模式，是数据库用或用户模式，是数据库用户能够看到和使用的局部数据的逻辑结构和特征户能够看到和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是的描述，是数据库用户数据库用户的的数据视图数据视图，是与某一应，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。用有关的数据的逻辑表示。一个数据库可以一个数据库可以有有多多个个外外模式。模式。内模式又称为存储模式或物理模式，是数据物理结构内模式又称为存储模式或物理模式，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。和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个数据库只有一一个个内内模

22、式模式。数据库原理与应用数据库原理与应用1.2.2 1.2.2 数据库系统的二级映射与数据独立性数据库系统的二级映射与数据独立性 数据库系统三级模式间通过两级映射进行相互转换，形成一个数据库系统三级模式间通过两级映射进行相互转换，形成一个统一的整体。统一的整体。用户1用户2用户3外模式1外模式n模式内模式物理数据库外模式模式内模式外模式外模式/模式映射模式映射模式模式/内模式映射内模式映射 实现实现逻辑独立性逻辑独立性。逻辑独立性是指用户的应用程序与逻逻辑独立性是指用户的应用程序与逻辑结构是相互独立的。辑结构是相互独立的。实现实现物理独立性物理独立性。物理独立性是指用户的应用程序与存物理独立性

23、是指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中的数据是独立的。储在磁盘上的数据库中的数据是独立的。1.3数据模型数据库原理与数据库原理与应用应用30数据库原理与应用数据库原理与应用 数据模型是对现实世界的数据模型是对现实世界的数据数据进行进行抽象抽象。1.3.1 1.3.1 数据抽象的过程数据抽象的过程用户需求1用户需求2用户需求n概念概念模型逻辑模型内部内部模型设计转换映射映射视图1视图2视图n外部外部模型信息信息 数据数据数据库原理与应用数据库原理与应用1.概念模型概念模型 1）概念模型的特点）概念模型的特点（1）概念模型表达了数据库的整体逻辑结构，它是）概念模型表达了数据库的整体逻辑结构，它

24、是企业管理人员企业管理人员对整个对整个企业组织的全面概述企业组织的全面概述。（2）概念模型是从用户需求的观点出发，对数据建模。）概念模型是从用户需求的观点出发，对数据建模。（3）概念模型独立于硬件和软件概念模型独立于硬件和软件。（4）概念模型是）概念模型是数据库设计人员与用户数据库设计人员与用户之间进行交流的工具。之间进行交流的工具。数据库原理与应用数据库原理与应用 2）概念模型的基本概念）概念模型的基本概念（1）实体实体（Entity）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。）：客观存在并可相互区别的事物称为实体。（2）属性属性（Atrribute）：实体所具有的某一特性称为属性。）：实体所具

25、有的某一特性称为属性。（3）码码（Key）：能唯一标识实体的最小属性集，又称为键或关）：能唯一标识实体的最小属性集，又称为键或关键字。键字。（4）联系联系（Relation）：两个或多个实体间的关联。）：两个或多个实体间的关联。联系类型：联系类型：一对一一对一（1:1 如如学校和校长）、学校和校长）、一对多一对多（1：n 如如学校和学生）、学校和学生）、多对多多对多（m：n 如如学生和课程）学生和课程）数据库原理与应用数据库原理与应用 3）概念模型的表示方法）概念模型的表示方法概念模型较常用的表示方法是概念模型较常用的表示方法是实体实体-联系模型联系模型（E-R模型模型）用户需求1用户需求2用

26、户需求n概念概念模型逻辑模型内部内部模型设计转换映射映射视图1视图2视图n外部外部模型采用采用实体体-联系模型系模型（E-R模型）模型）数据库原理与应用数据库原理与应用（1）实体实体采用采用矩形框矩形框表示，框内为实体名。表示，框内为实体名。E-R模型组成模型组成（2）属性属性采用采用椭圆椭圆表示，圆内为属性名，并用无向线与其相应表示，圆内为属性名，并用无向线与其相应实体连接。实体连接。（3）码码采用在相应属性采用在相应属性下画实线下画实线的方式表示。的方式表示。（4）联系联系采用采用菱形框菱形框表示，框内为联系名，两侧表示，框内为联系名，两侧标明联系标明联系的的类类型型，例如，例如1：1、1

27、：n、m：n。数据库原理与应用数据库原理与应用【例例1-2】画出商店销售管理系统的】画出商店销售管理系统的E-R模型。模型。商店销售管理系统包括员工、订单、商品、部门商店销售管理系统包括员工、订单、商品、部门4个实体，员工包括员工个实体，员工包括员工号、姓名、工资号、姓名、工资3个属性，订单包括订单号、客户号、销售日期、总金额个属性，订单包括订单号、客户号、销售日期、总金额4个属个属性，商品包括商品号、商品名称、商品类型代码、单价、库存量、未到货商品性，商品包括商品号、商品名称、商品类型代码、单价、库存量、未到货商品数量数量6个属性，部门包括部门号、部门名称个属性，部门包括部门号、部门名称2个

28、属性。个属性。各实体间存在的联系为：一个部门拥有多名员工，一个员工只属于一个部各实体间存在的联系为：一个部门拥有多名员工，一个员工只属于一个部门；一个员工可开出多个订单，一个订单只能由一个员工开出；一个订单可订门；一个员工可开出多个订单，一个订单只能由一个员工开出；一个订单可订购多类商品，一类商品可有多个订单。购多类商品，一类商品可有多个订单。数据库原理与应用数据库原理与应用2.逻辑模型逻辑模型1）逻辑模型表达了数据库的整体逻辑结构，但它是）逻辑模型表达了数据库的整体逻辑结构，但它是设计人员设计人员对整对整个企业组织数据库的全面概述。个企业组织数据库的全面概述。2）逻辑模型是从数据库实现的观点

29、出发，对数据建模。）逻辑模型是从数据库实现的观点出发，对数据建模。3）逻辑模型硬件独立，但软件依赖逻辑模型硬件独立，但软件依赖。4）逻辑模型是）逻辑模型是数据库设计人员与应用程序员数据库设计人员与应用程序员之间进行之间进行交流交流的的工具工具逻辑模型有逻辑模型有层次模型层次模型、网状模型网状模型和和关系模型关系模型3种。种。数据库原理与应用数据库原理与应用3.外部模型外部模型外部模型特点：外部模型特点：1）外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集。）外部模型是逻辑模型的一个逻辑子集。2）硬件独立，软件依赖硬件独立，软件依赖。3）外部模型反映了）外部模型反映了用户使用数据库的观点用户使用数据库的观点。从

30、从整个系统整个系统考察，外部模型最主要的特点。考察，外部模型最主要的特点。1）简化了用户的观点。）简化了用户的观点。2）有助于数据库的）有助于数据库的安全性保护安全性保护。3）外部模型是对概念模型的支持。）外部模型是对概念模型的支持。数据库原理与应用数据库原理与应用4内部模型内部模型内部模型又称为物理模型，是数据库最底层的抽象，它描述内部模型又称为物理模型，是数据库最底层的抽象，它描述数据在磁盘上存储方式、存取设备和存取方法。数据在磁盘上存储方式、存取设备和存取方法。随着计算机软、硬件性能的大幅度提高，并且目前占有绝对随着计算机软、硬件性能的大幅度提高，并且目前占有绝对优势的关系模型以逻辑级为

31、目标，因而可以优势的关系模型以逻辑级为目标，因而可以不必考虑内部级的设不必考虑内部级的设计细节，由系统自动实现计细节，由系统自动实现。数据库原理与应用数据库原理与应用1.1.数据模型的组成要素数据模型的组成要素数据结构数据结构 数据结构是描述数据库的组成对象以及对象之间的联系数据结构是描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。在数据库系统中，人们通常按照其数据结构的类型来命名数在数据库系统中，人们通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。常见的数据模型有层次模型、网状模型和据模型。常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型关系模型。数据结构是所描述的对象类型的集合，是对系统数据结构是所描述的对象

32、类型的集合，是对系统静态特性静态特性的的描述描述。1.3.2 1.3.2 常用的数据模型常用的数据模型数据库原理与应用数据库原理与应用数据操作数据操作 数据操作是指对数据表中记录的值允许执行的操作集合，包数据操作是指对数据表中记录的值允许执行的操作集合，包括操作及有关的操作规则。括操作及有关的操作规则。数据库主要有数据库主要有查询查询和和更新更新(插入、删除、修改插入、删除、修改)两大类操作。两大类操作。数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则及数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则及实现操作的语言。实现操作的语言。数据操作是对系统数据操作是对系统动态特性动态特性

33、的描述的描述。数据库原理与应用数据库原理与应用数据的完整性约束条件数据的完整性约束条件 数据的完整性约束条件是一组完整性规则。数据的完整性约束条件是一组完整性规则。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变和依存规则，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以化，以保证数据的正确、有效、相容保证数据的正确、有效、相容。数据库原理与应用数据库原理与应用2.2.关系模型关系模型用户需求1用户需求2用户需求n概念概念模型逻辑模型内部内部模型设计转换映射映射视图1视图2视图n外

34、部外部模型采用E-R模型模型层次模型网状模型关系模型关系模型学号学号姓名姓名性别性别1040101钱江雨男1040102王清馨女1050101李晨男1050102赵一翰男1 1）关系）关系（RelationRelation）：一个关系就是一张：一个关系就是一张规范规范的的二维表二维表。学 号姓 名性 别成绩英语数学语文1040101钱江雨男9080851040102王清馨女7991821050101李晨男7395651050102赵一翰男868576数据库原理与应用数据库原理与应用学号学号姓名姓名性别性别1040101钱江雨男1040102王清馨女1050101李晨男1050102赵一翰男2）

35、元组）元组(Tuple)：表中的一行即为一个元组。：表中的一行即为一个元组。3）属性）属性(Attribute)：表中的一列即为一个属性，每个属性都有属性名表中的一列即为一个属性，每个属性都有属性名4）键）键(Key)：也称为关键码或关键字。表中的某个属性或者属性的：也称为关键码或关键字。表中的某个属性或者属性的组合，能唯一的确定一个元组，那么这个属性或者属性的组合就称组合，能唯一的确定一个元组，那么这个属性或者属性的组合就称为码，一个关系中可以有多个码。为码，一个关系中可以有多个码。5）关系模式）关系模式：关系名（属性关系名（属性1，属性，属性2，属性，属性3，属性，属性n）学生关系学生关系

36、数据库原理与应用数据库原理与应用3.3.关系模型的操作与完整性约束关系模型的操作与完整性约束关系模型的操作主要包括关系模型的操作主要包括查询查询、插入插入、删除删除和和更新更新数据。数据。关系的完整性约束条件包括三大类：关系的完整性约束条件包括三大类：实体完整性实体完整性、参照完整性参照完整性和和用户定义完整性用户定义完整性。1.4非关系型数据库NOSQL*数据库原理与数据库原理与应用应用46数据库原理与应用数据库原理与应用1.4.1 NoSQL1.4.1 NoSQL概述概述Web2.0兴起，传统的关系数据库暴露的难以克服兴起，传统的关系数据库暴露的难以克服的的问题问题：（1）对数据库高并发读

37、写的需求。）对数据库高并发读写的需求。（2）对海量数据的高效率存储和访问的需求。）对海量数据的高效率存储和访问的需求。（3）对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。）对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。关系数据库在越来越多的应用场景下已经显得不那么合适关系数据库在越来越多的应用场景下已经显得不那么合适了，为了解决这类问题，非关系数据库应运而生。了，为了解决这类问题，非关系数据库应运而生。数据库原理与应用数据库原理与应用1.4.2 NoSQL1.4.2 NoSQL相关理论相关理论1.CAP理论理论Consistency（一致性）（一致性）：意味着系统在执行了某些操作后仍处在一：意味着系统在执行了

38、某些操作后仍处在一个一致的状态，这点在分布式系统中尤其明显。个一致的状态，这点在分布式系统中尤其明显。Availability（可用性）（可用性）：指对数据的所有操作都应有成功的返回：指对数据的所有操作都应有成功的返回Partition tolerance（分区容忍性）（分区容忍性）：在网络发生故障的时候。在：在网络发生故障的时候。在网络连接上，一些结点出现故障，使得原本连通的网络变成了一块网络连接上，一些结点出现故障，使得原本连通的网络变成了一块一块的分区，若允许系统继续工作，那么就是分区可容忍的。一块的分区，若允许系统继续工作，那么就是分区可容忍的。一个分布式系统无法同时满足一致性、可用性

39、、分区容忍性三个一个分布式系统无法同时满足一致性、可用性、分区容忍性三个特点，最多只能实现其中两点。特点，最多只能实现其中两点。数据库原理与应用数据库原理与应用2.BASE理论理论 BASE是是Basically Available（基本可用）、（基本可用）、Soft state（软状态）（软状态）和和Eventually consistent（最终一致性）三个短语的简写（最终一致性）三个短语的简写 基本可用基本可用是指分布式系统在出现不可预知故障的时候，允许损失是指分布式系统在出现不可预知故障的时候，允许损失部分可用性。部分可用性。软状态软状态指允许系统中的数据存在中间状态，并认为该中间状态

40、的指允许系统中的数据存在中间状态，并认为该中间状态的存在不会影响系统的整体可用性，即允许系统在不同节点的数据副存在不会影响系统的整体可用性，即允许系统在不同节点的数据副本之间进行数据同步的过程存在延时。本之间进行数据同步的过程存在延时。最终一致性最终一致性强调的是所有的数据副本，在经过一段时间的同步强调的是所有的数据副本，在经过一段时间的同步之后，最终都能够达到一个一致的状态。之后，最终都能够达到一个一致的状态。数据库原理与应用数据库原理与应用1.4.3 NoSQL1.4.3 NoSQL数据存储模型数据存储模型1.Key-Value存储模型存储模型 键值存储模型是最简单，也是最方便使用的数据模

41、型。每个键值存储模型是最简单，也是最方便使用的数据模型。每个Key值对应一个值对应一个Value。比较常用的键值存储数据库是比较常用的键值存储数据库是Memcached和和Redis。数据库原理与应用数据库原理与应用2.文档存储模型文档存储模型 文档存储一般用类似文档存储一般用类似JSON的格式存储，存储的内容是文档型的格式存储，存储的内容是文档型的。这样也就有机会对某些字段建立索引，实现关系数据库的某的。这样也就有机会对某些字段建立索引，实现关系数据库的某些功能。些功能。比较常用的文档存储数据库是比较常用的文档存储数据库是MongoDB。数据库原理与应用数据库原理与应用3.图存储模型图存储模

42、型 图存储模型，记为图存储模型，记为G(V,E)，V为结点集合，每个结点具有若干为结点集合，每个结点具有若干个属性，个属性，E为边集合，也可以具有若干属性。该模型支持图形结为边集合，也可以具有若干属性。该模型支持图形结构的各种基本算法。可以直观地表达和展示数据之间的联系。构的各种基本算法。可以直观地表达和展示数据之间的联系。目前常见的图存储数据库有目前常见的图存储数据库有AllegroGraph、DEX、Neo4j、FlockDB。数据库原理与应用数据库原理与应用4.列族存储模型列族存储模型 列族存储模型，即按列存储，每一行数据的各项被存储在不同列族存储模型，即按列存储，每一行数据的各项被存储在不同的列中，这些列的集合称为列簇。每一列的每一个数据项都包含的列中，这些列的集合称为列簇。每一列的每一个数据项都包含一个时间戳属性，以便保存同一个数据项的多个版本。一个时间戳属性，以便保存同一个数据项的多个版本。比较常用的文档存储数据库是比较常用的文档存储数据库是HBASE。数据库原理与应用数据库原理与应用