《高级数据库技术》课件.ppt

高级数据库技术本课程探讨高级数据库技术。包括数据库设计、优化、安全等方面。

课程简介课程目标本课程旨在培养学生对数据库技术的基本概念和理论的深入理解，并掌握实际应用中常见的数据库技术。课程内容涵盖了数据库技术的基本概念、关系型数据库管理系统、SQL语言、事务管理、并发控制、性能优化、NoSQL数据库等内容。学习方式课程以讲授、案例分析、实操练习等多种形式进行，并结合课后作业和项目实践加深学生对数据库技术的理解和应用能力。

数据库技术的发展历程1文件系统阶段简单数据管理，数据独立性差2数据库系统阶段结构化数据，数据独立性增强3关系数据库阶段结构化查询语言SQL，广泛应用4面向对象数据库阶段复杂数据类型，支持面向对象编程数据库技术经历了漫长的发展历程，从最初的简单文件系统到现在的分布式数据库，不断发展和演变。数据库技术不断发展，为数据管理提供了更加强大和灵活的解决方案。

数据库体系结构数据库服务器数据库服务器是运行数据库管理系统的物理或虚拟系统。它为用户提供数据存储、管理和访问服务。数据库模式数据库模式定义了数据库的结构，包括表、列、数据类型和约束等。它描述了数据在数据库中的组织方式。数据库客户端数据库客户端是用于连接和操作数据库的应用程序，它提供了用户界面和工具来访问和管理数据库。数据访问层数据访问层是应用程序与数据库之间的接口，它负责处理数据请求、执行数据库操作和返回结果。

数据模型概述关系模型以二维表格形式表示数据，每个表格代表一个关系，包含行（元组）和列（属性）。层次模型将数据组织成树状结构，父节点可以拥有多个子节点，体现数据之间的层次关系。网络模型数据以网状结构组织，节点之间可以有多条连接路径，灵活度高但复杂度也高。面向对象模型将数据和操作封装在对象中，以对象之间的关系表示数据之间的联系，适合复杂的数据建模。

关系数据模型关系模型概述关系模型是数据库中最常用的数据模型之一。它基于集合论和一阶逻辑，使用二维表来存储和管理数据。关系模型强调数据的逻辑结构，以表格的形式组织数据，并通过关系代数来操作数据。关系模型的优点数据独立性高易于理解和维护支持标准化操作易于实现

关系代数1关系代数运算关系代数是基于集合论的，定义了操作关系数据的运算。2基本运算包括并、交、差、笛卡尔积、选择、投影、连接等。3高级运算基于基本运算，扩展出除法、外连接、半连接等。4重要性关系代数为数据库查询语言提供理论基础。

SQL语言基础结构化查询语言SQL是用于访问和管理关系数据库的标准语言，其核心是数据操作。操作数据SQL语言支持创建、更新、删除和检索数据，使其成为数据库管理的关键。数据定义SQL语言也用于定义数据库架构，包括表结构、数据类型和关系。

数据定义语言(DDL)11.创建表DDL提供CREATETABLE语句，用于定义表的结构，包括列名、数据类型和约束。22.修改表ALTERTABLE语句用于修改表的结构，例如添加、删除或修改列，修改约束等。33.删除表DROPTABLE语句用于删除表及其所有数据。44.创建索引CREATEINDEX语句用于创建索引，提高数据检索效率。

数据操纵语言(DML)插入数据用于将新的数据行添加到数据库表中。更新数据用于修改数据库表中现有数据行的值。删除数据用于从数据库表中移除数据行。

数据查询语言(DQL)SELECT语句用于从数据库中检索数据。它指定要检索的列、表和筛选条件。SELECT语句是DQL的核心，它允许用户根据需要提取特定的数据。WHERE子句用于过滤数据，只检索满足特定条件的记录。WHERE子句使用比较运算符和逻辑运算符来指定筛选条件，以便精确地获取所需数据。

事务管理1事务的概念事务是指一组逻辑上相关的操作，要么全部执行，要么全部不执行。事务保证了数据库数据的完整性和一致性。2ACID属性事务必须满足原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)四个特性，确保数据可靠性。3事务隔离级别不同的隔离级别对并发事务之间的可见性进行控制，以解决并发操作带来的数据一致性问题。

并发控制技术并发访问控制多用户同时访问数据库时，防止数据不一致。锁机制通过锁来控制对数据资源的访问。隔离级别定义了事务之间的隔离程度。乐观并发控制基于时间戳或版本号，减少锁冲突。

锁机制悲观锁假定并发冲突可能发生，先获取锁，然后操作数据，避免冲突。乐观锁假定并发冲突不太可能发生，先操作数据，再检查冲突，避免不必要的锁等待。

隔离级别读未提交允许读取未提交的事务，可能导致脏读问题。读已提交仅读取已提交的事务，避免脏读，但仍可能出现不可重复读问题。可重复读保证同一事务中多次读取相同数据结果一致，避免不可重复读问题，但可能出现幻读问题。