《數(shù)據(jù)庫編程》課件

數(shù)據(jù)庫編程學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫編程的關(guān)鍵在于理解數(shù)據(jù)庫的基本概念，并掌握常用編程語言和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的交互方法。課程概述1數(shù)據(jù)庫編程導(dǎo)論介紹數(shù)據(jù)庫編程的基本概念、原理和應(yīng)用。2課程目標(biāo)掌握數(shù)據(jù)庫編程基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)會(huì)使用SQL語言操作數(shù)據(jù)庫，并能進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用開發(fā)。3主要內(nèi)容涵蓋數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)、SQL語言、JDBC編程等內(nèi)容，并結(jié)合案例進(jìn)行講解。4學(xué)習(xí)方式理論講解、案例分析、實(shí)驗(yàn)練習(xí)相結(jié)合，并提供豐富的學(xué)習(xí)資源和技術(shù)支持。數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作方式，為數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫模式數(shù)據(jù)庫模式定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和約束，確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型規(guī)定數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，例如整型、字符型、日期型。鍵鍵用于唯一標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)記錄，確保數(shù)據(jù)的完整性和引用關(guān)系。數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)1數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)3應(yīng)用程序?qū)佑脩粼L問數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)由多個(gè)層次組成，數(shù)據(jù)層存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)管理服務(wù)，包括數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操作、數(shù)據(jù)控制等。應(yīng)用程序?qū)訛橛脩籼峁┰L問數(shù)據(jù)庫的接口，例如應(yīng)用程序、工具等。關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)關(guān)系數(shù)據(jù)庫使用表來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，表由行和列組成。數(shù)據(jù)被組織成二維表格，行代表記錄，列代表屬性。數(shù)據(jù)關(guān)系通過建立表之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，可以描述現(xiàn)實(shí)世界中的各種聯(lián)系。關(guān)系數(shù)據(jù)庫使用主鍵和外鍵來實(shí)現(xiàn)表之間的關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)完整性關(guān)系數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)完整性約束來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。例如，主鍵約束保證每條記錄都有唯一的標(biāo)識(shí)，外鍵約束保證數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)系數(shù)據(jù)庫遵循數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，減少數(shù)據(jù)冗余，提高數(shù)據(jù)一致性。通過標(biāo)準(zhǔn)化，可以將數(shù)據(jù)分解成多個(gè)小的表，并建立表之間的關(guān)系。SQL語言入門數(shù)據(jù)操作語言(DML)用于操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，例如插入、更新、刪除等。數(shù)據(jù)定義語言(DDL)用于定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，例如創(chuàng)建、修改、刪除表、視圖、索引等。數(shù)據(jù)控制語言(DCL)用于控制數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限，例如授權(quán)、撤銷等。事務(wù)控制語言(TCL)用于管理數(shù)據(jù)庫事務(wù)，例如提交、回滾等。SELECT語句基礎(chǔ)查詢從數(shù)據(jù)庫中檢索數(shù)據(jù)。它指定要檢索哪些列，從哪個(gè)表中檢索，以及任何篩選條件。條件篩選使用WHERE子句指定檢索條件。這可以是簡單的比較運(yùn)算符，也可以是復(fù)雜的邏輯表達(dá)式。排序與分組使用ORDERBY子句對結(jié)果進(jìn)行排序，使用GROUPBY子句對數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，以便進(jìn)行更詳細(xì)的分析。WHERE條件數(shù)據(jù)篩選WHERE條件用于過濾數(shù)據(jù)，只保留滿足指定條件的記錄。關(guān)系數(shù)據(jù)庫WHERE語句可以指定各種條件，如比較運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符等。數(shù)據(jù)查詢WHERE條件可以與其他SQL語句組合使用，例如SELECT、UPDATE、DELETE等。聚合函數(shù)11.計(jì)算總和SUM()函數(shù)用于計(jì)算指定列的總和。例如，SUM(price)可以計(jì)算所有商品的價(jià)格總和。22.統(tǒng)計(jì)數(shù)量COUNT()函數(shù)用于統(tǒng)計(jì)滿足特定條件的行數(shù)。例如，COUNT(*)可以統(tǒng)計(jì)表中的總行數(shù)。33.求平均值A(chǔ)VG()函數(shù)用于計(jì)算指定列的平均值。例如，AVG(age)可以計(jì)算所有學(xué)生的平均年齡。44.查找最大值和最小值MAX()和MIN()函數(shù)分別用于查找指定列的最大值和最小值。排序排序算法多種排序算法，如冒泡排序、插入排序、歸并排序。排序順序升序或降序，根據(jù)需求選擇合適順序。排序列指定排序的列名，可排序多列。分組分組操作將數(shù)據(jù)根據(jù)某些列的值進(jìn)行分組，并對每個(gè)分組進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算或其他操作，例如計(jì)算每個(gè)部門的員工數(shù)量或每個(gè)城市的訂單總數(shù)。GROUPBY語句使用GROUPBY語句將查詢結(jié)果中的行分組，并使用聚合函數(shù)對每個(gè)分組進(jìn)行計(jì)算。分組依據(jù)可以使用一個(gè)或多個(gè)列作為分組依據(jù)，分組依據(jù)必須在SELECT語句中出現(xiàn)。分組示例例如，將員工數(shù)據(jù)按部門分組，并計(jì)算每個(gè)部門的員工數(shù)量。連接查詢聯(lián)合查詢連接查詢用于從多個(gè)表中檢索數(shù)據(jù)。連接操作基于表之間的關(guān)系。類型內(nèi)連接(INNERJOIN)左外連接(LEFTOUTERJOIN)右外連接(RIGHTOUTERJOIN)全連接(FULLOUTERJOIN)子查詢1嵌套查詢子查詢嵌套在主查詢中，作為條件語句的一部分。2結(jié)果集子查詢返回一個(gè)結(jié)果集，用于主查詢中進(jìn)行篩選或比較。3邏輯運(yùn)算符可以使用比較運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符等連接子查詢與主查詢。4查詢優(yōu)化子查詢可能會(huì)影響查詢性能，需根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化。數(shù)據(jù)操作語句INSERT語句向數(shù)據(jù)庫表中插入新的數(shù)據(jù)行。UPDATE語句修改數(shù)據(jù)庫表中已存在的數(shù)據(jù)行。DELETE語句從數(shù)據(jù)庫表中刪除數(shù)據(jù)行。事務(wù)處理1原子性事務(wù)中的操作要么全部成功，要么全部失敗2一致性事務(wù)執(zhí)行后，數(shù)據(jù)必須保持一致性3隔離性多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，互不干擾4持久性事務(wù)完成提交后，數(shù)據(jù)永久保存事務(wù)處理是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)中的關(guān)鍵概念，確保數(shù)據(jù)的一致性和完整性。事務(wù)處理的關(guān)鍵特性：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)，簡稱ACID。存儲(chǔ)過程和函數(shù)存儲(chǔ)過程存儲(chǔ)過程是一組預(yù)編譯的SQL語句，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，可以通過名稱調(diào)用執(zhí)行。存儲(chǔ)過程可以提高代碼復(fù)用性，簡化應(yīng)用程序開發(fā)，并提高數(shù)據(jù)庫性能。函數(shù)函數(shù)與存儲(chǔ)過程類似，也是預(yù)編譯的SQL語句，但函數(shù)返回一個(gè)值。函數(shù)可以用于計(jì)算值、驗(yàn)證數(shù)據(jù)或執(zhí)行其他操作，并返回結(jié)果。觸發(fā)器自動(dòng)執(zhí)行操作觸發(fā)器是在數(shù)據(jù)庫事件發(fā)生時(shí)自動(dòng)執(zhí)行的存儲(chǔ)過程。數(shù)據(jù)完整性觸發(fā)器用于確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。審計(jì)和日志記錄觸發(fā)器可用于跟蹤數(shù)據(jù)更改和記錄審計(jì)日志。數(shù)據(jù)備份觸發(fā)器可用于觸發(fā)數(shù)據(jù)備份操作。視圖定義視圖是基于基本表或其他視圖的虛表，只包含基本表或其他視圖中的數(shù)據(jù)，不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。優(yōu)勢提高數(shù)據(jù)安全性、簡化查詢、改善數(shù)據(jù)一致性、靈活的數(shù)據(jù)訪問。創(chuàng)建使用CREATEVIEW語句創(chuàng)建視圖，指定視圖名稱、列名、查詢條件。使用使用SELECT語句訪問視圖，就像訪問基本表一樣，但不能對視圖進(jìn)行UPDATE或DELETE操作。索引1數(shù)據(jù)檢索索引是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用來加快數(shù)據(jù)檢索速度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。索引是對數(shù)據(jù)庫表中一列或多列值的排序結(jié)構(gòu)，它允許數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)快速查找具有特定值的記錄。2加速查詢通過使用索引，數(shù)據(jù)庫可以避免對整個(gè)表進(jìn)行掃描，而是直接訪問包含所需數(shù)據(jù)的索引，從而提高查詢效率。3提高性能索引的創(chuàng)建和維護(hù)會(huì)消耗一定的時(shí)間和空間資源，但它帶來的性能提升通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這些消耗。4適用場景對于經(jīng)常需要進(jìn)行查詢操作的表，尤其是需要按照特定列進(jìn)行排序或過濾的查詢，創(chuàng)建索引能夠顯著提高查詢性能。數(shù)據(jù)庫安全性訪問控制數(shù)據(jù)庫安全控制訪問權(quán)限，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。數(shù)據(jù)加密對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，防止被盜竊或篡改。審計(jì)日志記錄數(shù)據(jù)庫操作，方便追蹤問題。防火墻阻止來自外部的攻擊，保護(hù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)定期備份數(shù)據(jù)備份是防止數(shù)據(jù)丟失的重要手段。定期備份可以確保在數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)能夠及時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)。建議制定備份策略，定期備份數(shù)據(jù)庫?？梢栽O(shè)置自動(dòng)備份機(jī)制，保證備份的及時(shí)性和完整性?；謴?fù)數(shù)據(jù)當(dāng)數(shù)據(jù)丟失或損壞時(shí)，可以使用備份數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)?；謴?fù)數(shù)據(jù)需要選擇合適的備份文件，并使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供的工具進(jìn)行恢復(fù)操作?；謴?fù)數(shù)據(jù)的過程可能需要一些時(shí)間，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整?；謴?fù)過程中，需要注意數(shù)據(jù)完整性和一致性。JDBC編程基礎(chǔ)JDBC簡介JDBC是Java數(shù)據(jù)庫連接（JavaDatabaseConnectivity）的縮寫，它是一套用于Java應(yīng)用程序連接數(shù)據(jù)庫的API。JDBC驅(qū)動(dòng)程序JDBC驅(qū)動(dòng)程序是連接Java應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫的橋梁，它負(fù)責(zé)將Java代碼轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫可以理解的指令。JDBC核心接口JDBCAPI定義了一系列接口，例如DriverManager、Connection、Statement和ResultSet，用于連接數(shù)據(jù)庫、執(zhí)行SQL語句以及處理查詢結(jié)果。JDBC編程步驟JDBC編程通常包括加載驅(qū)動(dòng)程序、建立數(shù)據(jù)庫連接、執(zhí)行SQL語句以及處理結(jié)果等步驟。JDBC操作數(shù)據(jù)庫1建立連接使用JDBC驅(qū)動(dòng)程序與數(shù)據(jù)庫建立連接，獲取數(shù)據(jù)庫連接對象。2執(zhí)行操作通過連接對象創(chuàng)建PreparedStatement對象，執(zhí)行SQL語句，例如查詢、插入、更新、刪除等操作。3處理結(jié)果獲取操作結(jié)果，例如查詢結(jié)果集，處理并顯示或存儲(chǔ)結(jié)果。數(shù)據(jù)庫連接池連接池的作用重復(fù)創(chuàng)建和關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，消耗大量資源連接池的優(yōu)勢優(yōu)化數(shù)據(jù)庫連接管理，提升系統(tǒng)性能連接池的原理預(yù)先創(chuàng)建一定數(shù)量的數(shù)據(jù)庫連接，放入連接池中PreparedStatement預(yù)編譯語句PreparedStatement用于預(yù)編譯SQL語句，提高效率和安全性。防止SQL注入PreparedStatement允許使用占位符，避免直接將用戶輸入拼接到SQL語句中。提高性能數(shù)據(jù)庫可以對預(yù)編譯的語句進(jìn)行優(yōu)化，提高執(zhí)行效率。代碼重用同一個(gè)PreparedStatement對象可以重復(fù)執(zhí)行，減少代碼重復(fù)。事務(wù)處理原子性事務(wù)是一個(gè)不可分割的操作單元，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。一致性事務(wù)執(zhí)行完成之后，數(shù)據(jù)庫必須從一個(gè)一致的狀態(tài)變到另一個(gè)一致的狀態(tài)。隔離性多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，彼此之間相互隔離，不會(huì)互相影響。持久性事務(wù)一旦提交，其修改的數(shù)據(jù)就會(huì)永久保存在數(shù)據(jù)庫中。ResultSet遍歷指針操作將結(jié)果集指針指向第一行數(shù)據(jù)循環(huán)遍歷使用循環(huán)語句遍歷結(jié)果集數(shù)據(jù)提取根據(jù)列名或索引提取數(shù)據(jù)指針移動(dòng)將結(jié)果集指針移動(dòng)到下一行數(shù)據(jù)異常處理1異常類型數(shù)據(jù)庫編程中會(huì)遇到各種異常，例如數(shù)據(jù)庫連接錯(cuò)誤、SQL語句錯(cuò)誤等。2異常處理機(jī)制使用try-catch塊捕獲異常，并在catch塊中處理異常。3異常處理技巧關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，記錄異常信息，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤提示。4異常處理示例展示如何使用JDBCAPI處理常見異常。綜合案例實(shí)