《WZM數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)》課件

《WZM數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)》本課程介紹WZM數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)、核心概念和實(shí)踐應(yīng)用。課程介紹課程目標(biāo)本課程旨在幫助學(xué)生掌握數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和應(yīng)用技能，為未來(lái)的職業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。了解數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的原理、設(shè)計(jì)和應(yīng)用，并能夠運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析。課程內(nèi)容課程涵蓋數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型、SQL語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、事務(wù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等內(nèi)容。并結(jié)合案例和實(shí)踐項(xiàng)目，幫助學(xué)生深入理解數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。什么是數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)。它是按照一定規(guī)則組織起來(lái)的、可共享的數(shù)據(jù)集合，可有效地存儲(chǔ)、檢索和更新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)通常包含一系列表，每個(gè)表都包含特定信息，例如客戶信息或產(chǎn)品信息。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)用于創(chuàng)建、維護(hù)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。DBMS提供了各種工具和功能，例如數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)、數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)和數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言(DQL)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)定義數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）是一種軟件系統(tǒng)，它提供創(chuàng)建、維護(hù)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能。功能它允許用戶存儲(chǔ)、組織、檢索和管理數(shù)據(jù)，并確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。類型常見(jiàn)的DBMS類型包括關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（NoSQL）。示例一些流行的DBMS系統(tǒng)包括MySQL、Oracle、PostgreSQL和MongoDB。數(shù)據(jù)庫(kù)模型層次模型樹(shù)狀結(jié)構(gòu)組織數(shù)據(jù)，具有父子關(guān)系。適用于有明顯層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，例如文件系統(tǒng)。網(wǎng)狀模型允許數(shù)據(jù)之間存在多對(duì)多關(guān)系，更靈活，但實(shí)現(xiàn)難度較大。關(guān)系模型數(shù)據(jù)以表格形式存儲(chǔ)，使用關(guān)系代數(shù)進(jìn)行操作。目前最常用的一種模型。面向?qū)ο竽Ｐ蛯?shù)據(jù)和操作封裝在一起，支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型和繼承機(jī)制。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)概念1關(guān)系模型關(guān)系模型是使用二維表來(lái)表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)表代表一個(gè)實(shí)體類型，表中的行代表實(shí)體，列代表屬性。2關(guān)系代數(shù)關(guān)系代數(shù)是一種形式化的查詢語(yǔ)言，使用集合運(yùn)算符來(lái)描述數(shù)據(jù)庫(kù)操作。3關(guān)系操作關(guān)系操作包括選擇、投影、連接、并集、交集、差集等，用于從數(shù)據(jù)表中提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行運(yùn)算。4數(shù)據(jù)完整性關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中存在各種完整性約束，例如實(shí)體完整性、參照完整性和域完整性，用于確保數(shù)據(jù)的一致性和有效性?；維QL語(yǔ)句SELECT語(yǔ)句用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索數(shù)據(jù)。INSERT語(yǔ)句用于向數(shù)據(jù)庫(kù)表中添加新數(shù)據(jù)。UPDATE語(yǔ)句用于修改數(shù)據(jù)庫(kù)表中已存在的數(shù)據(jù)。DELETE語(yǔ)句用于從數(shù)據(jù)庫(kù)表中刪除數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言(DDL)定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)DDL用于創(chuàng)建、修改和刪除數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，例如表、視圖、索引等。控制數(shù)據(jù)類型指定數(shù)據(jù)表的字段名稱、數(shù)據(jù)類型和約束條件，保證數(shù)據(jù)完整性。管理數(shù)據(jù)權(quán)限分配用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)的權(quán)限，控制對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能使用索引和視圖來(lái)提高查詢效率，降低數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)載。數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言(DML)1插入將新數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)表中2更新修改數(shù)據(jù)庫(kù)表中已有數(shù)據(jù)3刪除從數(shù)據(jù)庫(kù)表中刪除數(shù)據(jù)DML用于操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，包括插入、更新和刪除操作。這些操作是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中最重要的功能之一，允許用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修改和維護(hù)。數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言(DQL)1SELECT語(yǔ)句用于從數(shù)據(jù)庫(kù)表中檢索數(shù)據(jù)。2WHERE子句篩選符合特定條件的記錄。3ORDERBY子句對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行排序。4GROUPBY子句對(duì)查詢結(jié)果進(jìn)行分組。5HAVING子句篩選分組后的結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則一致性確保數(shù)據(jù)的一致性，避免矛盾和錯(cuò)誤信息。數(shù)據(jù)定義和實(shí)際數(shù)據(jù)要保持一致。完整性維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性，保證數(shù)據(jù)完整無(wú)誤。可以使用約束和校驗(yàn)規(guī)則來(lái)實(shí)現(xiàn)。安全性保護(hù)數(shù)據(jù)安全，防止未授權(quán)訪問(wèn)和數(shù)據(jù)丟失。可以通過(guò)訪問(wèn)控制、加密等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)?？蓴U(kuò)展性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)要考慮未來(lái)的擴(kuò)展性，方便系統(tǒng)擴(kuò)展和數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)。三范式理論1第一范式(1NF)消除重復(fù)列，每個(gè)列都包含原子值。2第二范式(2NF)滿足1NF，并且所有非鍵屬性都完全依賴于主鍵。3第三范式(3NF)滿足2NF，并且所有非鍵屬性不依賴于其他非鍵屬性。數(shù)據(jù)庫(kù)完整性約束數(shù)據(jù)一致性保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)完整性。數(shù)據(jù)完整性確保數(shù)據(jù)符合預(yù)期的約束規(guī)則，避免錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)入。實(shí)體完整性每個(gè)關(guān)系表必須有一個(gè)主鍵，主鍵值不能為空。參照完整性外鍵值必須與主表中的主鍵值匹配或?yàn)榭铡?shù)據(jù)庫(kù)索引加速數(shù)據(jù)訪問(wèn)索引就像書(shū)籍的目錄，幫助快速定位特定數(shù)據(jù)。索引建立在表中的一個(gè)或多個(gè)列上，允許數(shù)據(jù)庫(kù)快速查找滿足特定條件的行。索引類型常見(jiàn)的索引類型包括：B樹(shù)索引、哈希索引、全文索引等。不同類型的索引適用于不同的場(chǎng)景，需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的索引類型。事務(wù)管理事務(wù)的概念數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)是一系列操作的邏輯單元，要么全部成功，要么全部失敗，以確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。事務(wù)特性(ACID)原子性(Atomicity)一致性(Consistency)隔離性(Isolation)持久性(Durability)事務(wù)管理機(jī)制事務(wù)管理機(jī)制負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)事務(wù)的執(zhí)行，確保事務(wù)特性，防止并發(fā)訪問(wèn)導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。并發(fā)控制并發(fā)控制機(jī)制保證多個(gè)事務(wù)同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)不會(huì)相互干擾，保證數(shù)據(jù)的一致性。并發(fā)控制11.數(shù)據(jù)一致性多個(gè)事務(wù)同時(shí)訪問(wèn)共享數(shù)據(jù)時(shí)，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。22.事務(wù)隔離防止多個(gè)事務(wù)相互干擾，保證每個(gè)事務(wù)獨(dú)立執(zhí)行。33.鎖機(jī)制對(duì)數(shù)據(jù)加鎖，防止多個(gè)事務(wù)同時(shí)修改同一數(shù)據(jù)。44.樂(lè)觀鎖在事務(wù)提交前檢查數(shù)據(jù)是否被修改，避免不必要的沖突。數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)定期備份定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失，確保數(shù)據(jù)安全。備份策略制定合理的備份策略，例如全量備份，增量備份等，提高備份效率?；謴?fù)操作數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)故障時(shí)，使用備份數(shù)據(jù)快速恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，減少損失。備份工具使用專業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)備份工具，例如MySQL的mysqldump工具，方便快捷。數(shù)據(jù)庫(kù)安全性數(shù)據(jù)完整性防止數(shù)據(jù)丟失、篡改或破壞。訪問(wèn)控制限制用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限。數(shù)據(jù)加密使用加密技術(shù)保護(hù)敏感數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)安全防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。存儲(chǔ)過(guò)程和函數(shù)存儲(chǔ)過(guò)程存儲(chǔ)過(guò)程是預(yù)編譯的SQL語(yǔ)句和控制流語(yǔ)句的集合。它們存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，并在需要時(shí)執(zhí)行。存儲(chǔ)過(guò)程可以接受輸入?yún)?shù)，并返回輸出結(jié)果。它們可以用于簡(jiǎn)化復(fù)雜的操作，提高效率，并確保數(shù)據(jù)完整性。函數(shù)函數(shù)與存儲(chǔ)過(guò)程類似，也是預(yù)編譯的代碼塊。它們通常用于執(zhí)行特定的計(jì)算或數(shù)據(jù)操作，并返回一個(gè)結(jié)果。函數(shù)可以接受輸入?yún)?shù)，但只能返回一個(gè)值。它們可以用于簡(jiǎn)化代碼，提高可讀性，并減少代碼重復(fù)。觸發(fā)器自動(dòng)執(zhí)行代碼觸發(fā)器是在數(shù)據(jù)庫(kù)表中發(fā)生特定事件時(shí)自動(dòng)執(zhí)行的一段代碼。事件驅(qū)動(dòng)觸發(fā)器由數(shù)據(jù)操作事件觸發(fā)，例如插入、更新或刪除數(shù)據(jù)。維護(hù)數(shù)據(jù)完整性觸發(fā)器可以用來(lái)確保數(shù)據(jù)的完整性、一致性、安全性和業(yè)務(wù)規(guī)則。數(shù)據(jù)庫(kù)操作自動(dòng)化觸發(fā)器可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)庫(kù)管理，并自動(dòng)執(zhí)行某些任務(wù)。視圖虛擬表視圖是基于基礎(chǔ)表或其他視圖創(chuàng)建的虛擬表，用于簡(jiǎn)化查詢和數(shù)據(jù)訪問(wèn)。數(shù)據(jù)安全視圖可以限制用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)權(quán)限，提高數(shù)據(jù)安全性。數(shù)據(jù)分析視圖可以簡(jiǎn)化復(fù)雜查詢，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和報(bào)表生成。游標(biāo)什么是游標(biāo)游標(biāo)是數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)方式，允許程序逐行訪問(wèn)結(jié)果集中的數(shù)據(jù)。游標(biāo)提供了一種靈活的數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，可以按需獲取和處理結(jié)果集中的數(shù)據(jù)。游標(biāo)類型常見(jiàn)游標(biāo)類型包括靜態(tài)游標(biāo)、動(dòng)態(tài)游標(biāo)、可滾動(dòng)游標(biāo)、可更新游標(biāo)。不同類型的游標(biāo)具有不同的特性，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。使用游標(biāo)游標(biāo)通常用于循環(huán)訪問(wèn)結(jié)果集，逐行處理數(shù)據(jù)。在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)，游標(biāo)可以提高性能，并降低資源消耗。數(shù)據(jù)庫(kù)連接池11.資源復(fù)用連接池可重復(fù)使用已建立的連接，減少創(chuàng)建連接的開(kāi)銷。22.性能優(yōu)化連接池可提高數(shù)據(jù)庫(kù)操作的效率，減少延遲和響應(yīng)時(shí)間。33.連接管理連接池可以有效管理數(shù)據(jù)庫(kù)連接，防止連接泄漏或耗盡。44.安全性增強(qiáng)連接池可以控制連接數(shù)量，并提供連接池的訪問(wèn)控制機(jī)制，增強(qiáng)安全性。JDBC編程連接數(shù)據(jù)庫(kù)JDBC提供標(biāo)準(zhǔn)接口連接數(shù)據(jù)庫(kù)。創(chuàng)建連接對(duì)象，獲取連接。執(zhí)行SQL語(yǔ)句使用PreparedStatement執(zhí)行SQL語(yǔ)句。設(shè)置參數(shù)，執(zhí)行查詢或更新操作。處理結(jié)果讀取結(jié)果集，獲取數(shù)據(jù)。處理異常，關(guān)閉連接。數(shù)據(jù)庫(kù)性能優(yōu)化索引優(yōu)化索引是提高數(shù)據(jù)庫(kù)查詢速度的關(guān)鍵，通過(guò)優(yōu)化索引，可以顯著提升查詢效率。查詢優(yōu)化避免使用不必要的子查詢，使用索引加速查詢，優(yōu)化查詢語(yǔ)句邏輯。表結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理設(shè)計(jì)表結(jié)構(gòu)，減少冗余數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。服務(wù)器配置優(yōu)化調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器配置，例如內(nèi)存、磁盤(pán)、連接池等，提高性能。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)概述數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)是一種面向主題的、集成的、非易失性的、時(shí)間維度的、面向分析的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)用于支持組織的決策制定，通過(guò)整合來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，提供全面的數(shù)據(jù)視圖。數(shù)據(jù)挖掘基礎(chǔ)數(shù)據(jù)挖掘從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱含的、先前未知的、有價(jià)值的信息和模式。它利用統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，分析歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來(lái)趨勢(shì)。數(shù)據(jù)挖掘可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括市場(chǎng)營(yíng)銷、金融、醫(yī)療保健、科學(xué)研究等。大數(shù)據(jù)概要大數(shù)據(jù)通常是指規(guī)模巨大、類型多樣、處理速度快的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠從海量數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，幫助人們更好地理解和分析世界。大數(shù)據(jù)分析通常涉及多個(gè)步驟，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化等。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括商業(yè)、金融、醫(yī)療、交通、教育等。人工智能與數(shù)據(jù)庫(kù)人工智能與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)融合，催生了智能數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，提升數(shù)據(jù)分析、預(yù)測(cè)、決策能力。例如，AI可以自動(dòng)優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)性能，識(shí)別數(shù)據(jù)異常，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)清洗等功能。未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展趨勢(shì)云原生數(shù)據(jù)庫(kù)云原生數(shù)據(jù)庫(kù)利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，提供高可用性、彈性伸縮和低成本等優(yōu)勢(shì)。云原生數(shù)據(jù)庫(kù)更易于部署、管理和擴(kuò)展，適應(yīng)快速變化的應(yīng)用場(chǎng)景。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)，提高性能和可靠性。分布式數(shù)據(jù)庫(kù)能夠處理海量數(shù)據(jù)，適用于大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算應(yīng)用。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)NoSQL