《數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)教程》課件

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)教程本課程將帶您深入了解數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本原理和實(shí)踐方法，幫助您掌握數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基本技能，并能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。課程大綱課程介紹數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)概念數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)關(guān)系模型表設(shè)計(jì)鍵的概念數(shù)據(jù)完整性范式理論范式概念不同范式的介紹數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法論數(shù)據(jù)庫(kù)腳本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的管理數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)什么是數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)和管理大量的組織化數(shù)據(jù)。共享數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)允許多個(gè)用戶同時(shí)訪問(wèn)和共享數(shù)據(jù)。高效訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)提供高效的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和檢索功能。數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)庫(kù)保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的集合，組織成不同的表或文件。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)用于創(chuàng)建、管理和訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件。數(shù)據(jù)庫(kù)用戶使用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作的個(gè)人或應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)模型的基本概念1數(shù)據(jù)模型描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作的抽象模型。2概念模型用實(shí)體-聯(lián)系圖(E-R圖)描述現(xiàn)實(shí)世界。3邏輯模型將概念模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持的模型。4物理模型描述數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)中的具體組織方式。數(shù)據(jù)模型的種類(lèi)層次模型網(wǎng)狀模型關(guān)系模型面向?qū)ο竽Ｐ完P(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型以二維表格形式組織數(shù)據(jù)，每個(gè)表格稱為關(guān)系。關(guān)系模型的特點(diǎn)簡(jiǎn)單易懂，易于理解和操作結(jié)構(gòu)化程度高，易于維護(hù)和擴(kuò)展具有良好的數(shù)據(jù)獨(dú)立性關(guān)系的基本概念關(guān)系二維表格，包含若干個(gè)行和列。元組關(guān)系中的每一行，表示一條記錄。屬性關(guān)系中的每一列，表示一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。域?qū)傩缘闹悼梢匀≈档募?。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(RDBMS)基于關(guān)系模型構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，例如MySQL、Oracle、SQLServer等。RDBMS的特點(diǎn)使用結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言(SQL)進(jìn)行數(shù)據(jù)操作提供數(shù)據(jù)完整性約束，確保數(shù)據(jù)一致性支持事務(wù)處理，保證數(shù)據(jù)一致性表的基本概念表關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的基本存儲(chǔ)單元，由若干個(gè)行和列組成。1行表中的每一行代表一條記錄。2列表中的每一列代表一個(gè)屬性，存儲(chǔ)相同類(lèi)型的數(shù)據(jù)。3主鍵唯一標(biāo)識(shí)表中每條記錄的屬性或?qū)傩越M合。4表的設(shè)計(jì)方法1需求分析明確要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及它們之間的關(guān)系。2概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用E-R圖描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。3邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。4物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化表結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能。鍵的概念鍵用于唯一標(biāo)識(shí)表中行或?qū)傩缘膶傩曰驅(qū)傩越M合。主鍵唯一標(biāo)識(shí)表中每一行，不可重復(fù)。候選鍵可以作為主鍵的屬性或?qū)傩越M合，但通常只有一個(gè)被選為主鍵。外鍵引用其他表主鍵的屬性，用于建立表之間的關(guān)系。主鍵1唯一主鍵必須能夠唯一標(biāo)識(shí)表中的每一行。2非空主鍵不能為NULL，必須有值。3不變主鍵的值在表的生命周期中保持不變，即使其他屬性的值發(fā)生改變。候選鍵學(xué)號(hào)是是身份證號(hào)是否姓名否否外鍵外鍵指向另一個(gè)表的主鍵的屬性或?qū)傩越M合，用于建立表之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。參照完整性外鍵的值必須存在于被引用表的主鍵中，或?yàn)榭?。?shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)完整性的概念數(shù)據(jù)完整性指數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性，確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。實(shí)體完整性確保每個(gè)實(shí)體都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)。參照完整性確保表之間關(guān)系的正確性，外鍵必須匹配主鍵。用戶定義完整性根據(jù)特定需求定義的完整性規(guī)則，例如數(shù)據(jù)范圍限制。實(shí)體完整性實(shí)體完整性每個(gè)關(guān)系中都必須有一個(gè)主鍵。主鍵的約束主鍵不能為NULL，保證每個(gè)實(shí)體都有唯一標(biāo)識(shí)。參照完整性參照完整性確保外鍵的值與主表中主鍵的值匹配。外鍵的約束外鍵的值必須存在于被引用表的主鍵中，或?yàn)榭?。用戶定義完整性用戶定義完整性根據(jù)特定需求定義的完整性規(guī)則。數(shù)據(jù)范圍限制例如，年齡必須在0到150之間。數(shù)據(jù)類(lèi)型限制例如，電話號(hào)碼必須為數(shù)字類(lèi)型。范式理論1范式理論用于評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少數(shù)據(jù)冗余。2第一范式(1NF)每個(gè)屬性都是原子值，不可再分。3第二范式(2NF)滿足1NF，且非主鍵屬性完全依賴于主鍵。4第三范式(3NF)滿足2NF，且非主鍵屬性不依賴于其他非主鍵屬性。范式概念1范式數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的規(guī)范，用于衡量數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)質(zhì)量。2高范式意味著數(shù)據(jù)冗余更少，但可能需要更復(fù)雜的查詢。3低范式意味著數(shù)據(jù)冗余更多，但查詢可能更簡(jiǎn)單。第一范式(1NF)原子性每個(gè)屬性的值都是不可再分的原子值。示例學(xué)生的地址信息，應(yīng)該拆分為省份、城市、街道等單獨(dú)的屬性。第二范式(2NF)完全依賴每個(gè)非主鍵屬性必須完全依賴于主鍵。示例一個(gè)學(xué)生可能有多個(gè)課程，每個(gè)課程對(duì)應(yīng)不同的成績(jī)，此時(shí)成績(jī)依賴于學(xué)生和課程兩個(gè)屬性，不滿足2NF。第三范式(3NF)非傳遞依賴每個(gè)非主鍵屬性不依賴于其他非主鍵屬性。1示例學(xué)生表包含學(xué)號(hào)、姓名、班級(jí)、系別，其中系別依賴于班級(jí)，不滿足3NF。2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法論需求分析明確要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及它們之間的關(guān)系。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用E-R圖描述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將概念模型轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化表結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能。需求分析1收集需求與用戶溝通，了解他們的數(shù)據(jù)需求。2分析需求分析用戶需求，識(shí)別數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。3編寫(xiě)需求文檔記錄用戶需求，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)體現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象，例如學(xué)生、課程。屬性實(shí)體的特征，例如學(xué)生的學(xué)號(hào)、姓名。聯(lián)系實(shí)體之間的關(guān)系，例如學(xué)生和課程之間的選課關(guān)系。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型將實(shí)體和聯(lián)系轉(zhuǎn)換為表，屬性轉(zhuǎn)換為列。定義數(shù)據(jù)類(lèi)型和約束為每個(gè)屬性指定數(shù)據(jù)類(lèi)型和約束，例如主鍵、外鍵等。物理結(jié)構(gòu)優(yōu)化索引創(chuàng)建索引，提高數(shù)據(jù)檢索速度。數(shù)據(jù)壓縮壓縮數(shù)據(jù)，節(jié)省存儲(chǔ)空間。存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)優(yōu)化優(yōu)化表結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)效率。數(shù)據(jù)字典的作用數(shù)據(jù)字典記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中所有對(duì)象的定義和描述。作用記錄數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，便于理解和維護(hù)提供數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)信息，方便開(kāi)發(fā)和測(cè)試作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具的重要組成部分?jǐn)?shù)據(jù)字典的內(nèi)容1表結(jié)構(gòu)表名、列名、數(shù)據(jù)類(lèi)型、約束等。2視圖視圖名稱、定義、關(guān)聯(lián)的表等。3存儲(chǔ)過(guò)程存儲(chǔ)過(guò)程名稱、參數(shù)、代碼等。4用戶用戶名、權(quán)限、密碼等。數(shù)據(jù)字典的編制手動(dòng)編制使用文檔或電子表格記錄數(shù)據(jù)字典信息。自動(dòng)生成使用數(shù)據(jù)庫(kù)管理工具自動(dòng)生成數(shù)據(jù)字典。數(shù)據(jù)庫(kù)腳本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)腳本包含用于創(chuàng)建、修改、刪除數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的SQL語(yǔ)句集合。腳本設(shè)計(jì)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)文檔，編寫(xiě)創(chuàng)建表、視圖、存儲(chǔ)過(guò)程等的腳本。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的創(chuàng)建創(chuàng)建表使用CREATETABLE語(yǔ)句創(chuàng)建表。1創(chuàng)建視圖使用CREATEVIEW語(yǔ)句創(chuàng)建視圖。2創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程使用CREATEPROCEDURE語(yǔ)句創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程。3數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的管理修改對(duì)象使用ALTER語(yǔ)句修改對(duì)象結(jié)構(gòu)或?qū)傩?。刪除對(duì)象使用DROP語(yǔ)句刪除對(duì)象。權(quán)限管理設(shè)置用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限。數(shù)據(jù)庫(kù)備份與恢復(fù)備份定期備份數(shù)據(jù)庫(kù)，防止數(shù)據(jù)丟失?；謴?fù)從備份中恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)，還原丟失的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性用戶認(rèn)證驗(yàn)證用戶身份，