数据库原理
数据库的基本概念及原理
数据库的基本概念及原理数据库是现代信息系统中最重要的组成部分之一，用于存储、管理和访问大量数据。
它是组织结构化数据的集合，能够为用户提供持久化的数据存储和高效的数据检索。
本文将介绍数据库的基本概念和原理，帮助初学者了解数据库的工作原理和相关概念。
1. 数据库的定义与特点一个数据库是由一组相互联系的数据集合组成的，这些数据被组织成表、记录和字段。
数据库的特点包括：数据的持久性：数据库中的数据是长期保存的，不受计算机系统的关机或崩溃等因素的影响。
数据的共享性：数据库可以被多个用户访问和使用，满足多用户并发访问需求。
数据的独立性：数据库允许数据与应用程序分离，使得数据的改变不会影响相关的应用程序。
数据的安全性：数据库提供对数据的访问控制和安全性管理，确保只有授权用户可以访问和修改数据。
2. 数据库的三级模式结构数据库的三级模式结构包括外模式、概念模式和内模式。
外模式是用户所见到和使用的数据库的部分，它定义了用户的视图和对应的操作，使用户能够方便地进行数据的查询、修改和删除等操作。
概念模式是数据库的逻辑结构，定义了数据之间的关系和约束条件，描述了整个数据库的逻辑模型。
内模式是数据库的物理结构，描述了数据在计算机存储器中的存储方式和存取方法。
三级模式结构使得数据库的设计和维护能够相互独立，提高了系统的可扩展性和灵活性。
3. 数据库的基本原理数据库系统的核心原理包括数据模型、数据组织和数据操作三个方面。
数据模型描述了数据的逻辑结构和表示方式，常见的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。
其中，关系模型是最常用的数据模型，它采用基于关系的数据结构，通过表、记录和字段来组织和表示数据。
数据组织指的是数据库中数据的存储方式，包括物理存储结构和索引机制。
物理存储结构定义了数据在存储介质上的存储方式，如表空间、页和块等。
索引机制用于提高数据的检索效率，常见的索引方式有B树索引和哈希索引。
数据操作是用户对数据库进行的操作，包括数据的查询、插入、更新和删除等。
数据库原理知识点整理
数据库原理知识点整理数据库原理是指数据库系统的设计和实现的基本原理和技术。
数据库原理包括数据库的定义、数据库模型、数据库管理系统、数据库设计和优化、数据库查询和索引、事务管理和并发控制、数据库存储和备份等方面的内容。
下面是数据库原理的一些知识点整理。
1.数据库的定义数据库是一个能够存储和组织大量数据的仓库，它能够持久地保存数据，并且能够通过合适的方式进行存取。
2.数据库模型数据库模型是用来描述数据之间结构和关系的数学模型。
常见的数据库模型包括层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
3.数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)是用来管理和组织数据库的软件系统，包括数据库的创建、维护、查询和备份等功能。
常见的数据库管理系统有Oracle、MySQL、SQL Server等。
4.数据库设计和优化数据库设计是指根据需求将数据组织成逻辑和物理存储结构的过程。
数据库优化是指根据实际情况对数据库进行性能优化的过程，包括索引设计、范式化和反范式化等。
5.数据库查询和索引查询是从数据库中检索数据的过程，常用的查询语言有SQL。
索引是一种数据结构，用来提高查询的效率。
常见的索引包括B树索引和哈希索引等。
6.事务管理和并发控制事务是数据库操作的最小单位，具有原子性、一致性、隔离性和持久性等特性。
并发控制是为了保证多个并发事务的正确性和一致性而采取的措施。
7.数据库存储和备份数据库存储是指将数据存储到磁盘上的过程。
备份是为了防止数据丢失而将数据库的副本保存到其他存储介质上的过程，常见的备份策略有完全备份、差异备份和增量备份等。
8.数据库安全和权限控制数据库安全是指保护数据库免受非法访问和恶意破坏的措施。
权限控制是指限制用户对数据库对象的访问权限和操作权限的措施。
9.数据库性能调优数据库性能调优是指通过调整数据库的配置参数和优化查询语句等手段来提高数据库的运行性能。
10.数据库的三层模式数据库的三层模式包括外模式、概念模式和内模式。
数据库原理PPT课件
模式
也称为逻辑模式或概念模 式，定义了数据库中所有 数据的逻辑结构和关系。
内模式
也称为物理模式或存储模 式，描述了数据在物理存 储介质上的组织结构和存 储方式。
数据库管理系统
数据定义语言（DDL）
数据控制语言（DCL）
用于定义数据库中的各种对象，如表、 视图、索引等。
用于控制对数据库中数据的访问权限 和安全控制。
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目录
• 数据库概述 • 数据库系统结构 • 数据库设计 • 关系数据库 • 数据库管理系统实现技术 • 数据库新技术与发展趋势
01 数据库概述
数据库的定义与作用
数据库的定义
数据库是一个长期存储在计算机 内的、有组织的数据集合，它能 为多种应用提供数据服务。
数据库的作用
数据库用于存储、检索、更新和 管理大量数据，支持企业或组织 的运营和决策。
NoSQL数据库具有可伸缩性强、灵活 性高和可靠性好等优点，可以满足大 规模数据处理和实时分析的需求。
03
NoSQL数据库的挑 战
NoSQL数据库面临着数据一致性、查 询效率和标准化等挑战，需要进一步 研究和标准化工作。
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关系数据库标准语言SQL
SQL定义
SQL（Structured Query Language）是用于管理关系数 据库的标准编程语言，它包括数 据查询、数据操作、数据定义等
方面的命令。
SQL的主要功能
SQL的主要功能包括表格的定义 和维护、数据的查询和检索、数 据的插入和更新、数据的删除等。
SQL的特点
数据操纵语言（DML）
用于对数据库中的数据进行查询、插 入、更新和删除等操作。
《数据库原理》教案
《数据库原理》教案•课程介绍与目标•数据库基本概念•数据模型与数据库设计目录•SQL语言基础与应用•数据库安全性与完整性保护•数据库恢复与并发控制•数据库新技术与发展趋势01课程介绍与目标数据库原理课程概述数据库原理是计算机科学中的一门重要课程，它涵盖了数据库设计、实现、管理和优化等方面的知识。
本课程将介绍数据库的基本概念、数据模型、关系数据库、数据库设计、数据库管理系统（DBMS）以及数据库应用等方面的内容。
通过本课程的学习，学生将掌握数据库的基本原理和核心技术，具备设计和开发数据库应用系统的能力。
教学目标与要求教学目标培养学生掌握数据库的基本原理和核心技术，具备设计和开发数据库应用系统的能力，以及解决数据库相关领域实际问题的能力。
教学要求学生需要掌握数据库的基本概念、数据模型、关系数据库、数据库设计、DBMS等方面的知识，并能够运用所学知识解决实际问题。
课程安排与时间课程安排本课程共分为XX个章节，每个章节包含若干小节，每个小节涵盖一个特定的主题或知识点。
课程时间本课程共计XX学时，每周安排XX学时，共计XX周完成。
具体上课时间根据学校教学安排而定。
02数据库基本概念1 2 3对客观事物的符号表示，是计算机可以识别的输入。
数据可以是数字、文字、图像、声音等。
数据经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据。
信息具有时效性、共享性和价值性。
信息对信息的进一步加工和应用，是人类智慧的结晶。
知识可以表现为经验、规则、模型等。
知识数据、信息与知识用户使用数据库应用系统的各类人员，包括终端用户和开发人员。
基于数据库开发的各种应用系统，如企业管理系统、电子商务系统等。
数据库管理员负责数据库的建立、维护和管理工作的专业人员。
数据库长期存储在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
数据库管理系统用于建立、使用和维护数据库的软件系统，是数据库系统的核心。
数据库系统组成0102数据定义功能提供数据定义语言（DDL），用于定义数据库的三级模式结构、两级映像以及完整性约束和保密限制等约束。
数据库的基本原理
数据库的基本原理
数据库的基本原理是指数据库的组织结构、数据存储方式以及数据访问和查询的基本原则。
数据库可以看作是一个组织和存储数据的仓库，它基于一定的原理和规则来管理和操作一组相关的数据。
数据库的组织结构通常由表（Table）组成，每个表包含若干
个列（Column）和行（Row），用于表示不同的数据对象和
其属性。
表中的每一行都代表一个独立的数据实体，而每一列则表示不同的数据属性。
通过在表中进行查询和操作，可以有效地获取和修改数据。
数据的存储方式通常采用文件系统或者更高级的数据库管理系统（DBMS）来实现。
在文件系统中，数据以文件的形式保存
在硬盘或其他存储介质上，但是由于文件系统没有提供数据的结构化管理和快速查询的功能，因此很难处理大量和复杂的数据。
而DBMS通过建立索引、优化查询等技术，提供了更高效、安全和可靠的数据管理和访问功能。
数据的访问和查询原则是数据库的核心基础。
数据库通过
SQL（结构化查询语言）来实现对数据的访问和操作。
SQL提供了一套标准化的语法和语义，可以方便地进行数据的增删改查等操作。
通过SQL查询，可以根据特定的条件从数据库中
检索所需的数据，并按照一定的规则进行排序、过滤和计算等。
总结来说，数据库的基本原理包括组织结构、数据存储方式和数据访问和查询的原则。
通过合理的组织和存储数据，以及有
效的查询和操作方式，数据库可以提供高效、安全和可靠的数据管理和访问。
数据库的原理是什么
数据库的原理是什么
数据库的原理是指数据库系统的设计和工作方式。
它包括以下几个关键原理：
1. 数据模型和结构：数据库采用不同的数据模型，如层次型、网状型和关系型等。
每个模型都有自己的数据结构和组织方式，用于存储和访问数据。
2. 数据库查询语言：数据库系统通过查询语言（如SQL）来
实现数据的操作和检索。
查询语言允许用户以简单和易于理解的方式来请求数据，并通过优化技术提高查询效率。
3. 数据库管理系统（DBMS）：DBMS是管理和操作数据库的软件系统。
它负责数据的存储、访问、更新和保护。
DBMS
还负责实施数据完整性约束和事务处理等功能。
4. 数据库索引：为了提高数据查询效率，数据库使用索引来加速数据的检索。
索引是预先创建的数据结构，可以根据特定的列或字段值快速定位到相关的数据记录。
5. 数据库事务：事务是数据库中执行的一系列操作的逻辑单位。
数据库系统使用ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）
属性来确保事务的正确执行和数据的完整性。
6. 数据库优化和性能调优：为了提高数据库系统的性能，需要对数据库进行优化和调优。
这包括索引的设计和使用、查询的优化、存储空间的管理等。
7. 数据库安全和权限控制：数据库系统需要提供安全机制来保护数据的机密性和完整性。
它能够对用户进行身份验证，并根据用户的权限限制对数据进行访问和操作。
综上所述，数据库的原理基于数据模型和结构、查询语言、数据库管理系统、索引、事务、优化和安全等关键技术，以实现数据的有效存储、高效检索和安全保护。
数据库运行原理
数据库运行原理
数据库的运行原理主要涉及以下几个方面：
1. 数据库管理系统（DBMS）的角色：DBMS是指管理数据库
的软件系统，它负责数据库的创建、操作、维护和保护。
DBMS负责与用户和应用程序进行交互，并将用户的请求转
化为数据库操作。
2. 数据库的组织结构：数据库通常采用树形结构或者B+树结
构进行组织。
树形结构是指数据库中的数据按照层次结构进行组织，而B+树结构则是一种多路平衡树，用于实现索引以提
高查询效率。
3. 数据的存储与访问：数据库将数据存储在磁盘上，通过文件和索引的方式进行维护和管理。
数据的访问是通过SQL语言
进行的，用户可以通过查询、插入、更新和删除等操作来访问数据库中的数据。
4. 数据库的事务处理：事务是指数据库中一系列操作的集合，这些操作要么都执行成功，要么都不执行。
数据库采用原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）的原则来保证事务的正确
执行。
5. 数据库的并发控制：并发是指多个用户同时访问数据库的情况下，数据库如何进行调度和控制。
数据库通过锁机制和并发控制算法来保证数据的一致性和完整性。
6. 数据库的恢复机制：数据库采用日志文件的方式记录数据库的操作，以便在系统发生故障时进行恢复。
数据库通过回滚和重做操作来保证数据库的一致性。
综上所述，数据库的运行原理涉及DBMS的运作、数据库的组织结构、数据的存储与访问、事务处理、并发控制以及恢复机制等方面。
这些原理保证了数据库的高效性、安全性和可靠性。
数据库设计的原理
数据库设计的原理数据库设计的原理是一种系统化的方法，用于设计和组织数据库系统。
以下是一些常用的数据库设计原则：1. 实体-关系（Entity-Relationship）模型：该模型用于识别系统中的实体（Entity）和实体之间的关系（Relationship）。
通过该模型，可以建立数据表之间的联系，确保数据库的完整性和一致性。
2. 规范化：规范化是一种处理数据库中重复数据的方法。
它将数据库分解为多个关系表，以减少数据冗余和提高数据的更新效率。
常用的规范化级别有第一范式、第二范式和第三范式。
3. 主键和外键：主键是用于唯一标识数据表中每条记录的字段，而外键是用于建立不同表之间关系的字段。
通过主键和外键的定义，可以实现数据表之间的关联和参照完整性。
4. 数据类型选择：在设计数据库时，需要根据数据的特性和需求选择合适的数据类型。
常见的数据类型包括整数、浮点数、字符型、日期时间型等。
5. 索引设计：索引是一种用于提高查询效率的数据结构。
在设计数据库时，可以根据查询的频率和需求创建适当的索引，以加速数据检索。
6. 安全性设计：数据库设计应考虑数据的安全性和保密性。
可以通过使用合适的权限管理和加密技术来保护敏感数据，防止未经授权的访问和数据泄露。
7. 性能优化：数据库设计应考虑到系统的性能需求。
可以通过合理的表结构设计、索引的优化以及查询语句的优化来提高数据库系统的性能。
8. 可扩展性：数据库设计应具备良好的扩展性，以便在需求变化或系统扩展时进行适当的修改和调整。
综上所述，数据库设计的原理包括实体-关系模型、规范化、主键和外键、数据类型选择、索引设计、安全性设计、性能优化和可扩展性等方面，通过合理的设计和组织，可以构建高效、安全、可靠的数据库系统。
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数据库原理
所属课程名称：数据库原理
英文名称：Database System principles
所属课程编号：0901401
课程总学时：48；实验学时：12；
课程学分：3；
一、实验目的
数据库原理实验是《数据库原理》课程重要的教学环节。
通过实验教学，验证、巩固和补充课堂讲授的理论知识，使学生建立对数据库系统基本概念、数据库的创建与维护、数据模型等的感性认识；学会和掌握SQL语言、数据库设计和管理、数据库应用；加深学生对数据库管理系统结构、数据库事务管理、数据库安全性与完整性、数据依赖及关系模式的规范化等重要概念和原理的理解和认识。
为今后在实际应用中开发以数据库为核心的大型信息系统、设计并维护结构良好的数据库、充分利用数据库管理系统提供的各种特性解决实际问题打下坚实的基础。
二、实验内容、学时分配与组织
实验将分为两大部分：一是基本的实验练习，主要为数据库语言部分的内容, 要求学生熟悉数据库语言的基本用法，能够顺利地创建数据库、加载数据，并进行查询、插、删、改操作，利用学校规定的12实验学时完成；二是综合性的应用系统开发，要求学生利用某种程序设计语言及分布式应用开发平台（不限），实现一个以数据库为核心的B/S结构的应用，如加油站管理、网上书店等，结合课程教学改革，另外创造实验条件，不限机时、只限最后截止期，以目标考核方
三、教学管理模式与注意事项
1. 学生在实验前必须认真复习课程有关内容，预习实验指导书。
2. 指导教师适当提示实验要求、实验平台的结构、性能及注意事项，并检查预习情况。
3. 实验分单人和小组两类，每个实验的时间为3学时，最后的综合实
验不限机时，由学院另行创造实验条件完成。
4. 要求学生了解数据库系统的原理及使用方法，按要求完成实验内容，并完成实验报告。
四、成绩评定与占课程总成绩的比例
1．指导教师根据每个学生实验预习情况、必做实验完成情况、综合实
验的完成情况和在实验小组中所起作用，以及对实验报告的批改，进行评
分，并将成绩记录在册。
2．将实验成绩报给任课教师，以占课程总成绩30%的比例纳入课程的总成绩。
五、设备与器材配置
1.PC机每人1台
2.打印机1台（各组合用）
3.耗材若干
六、实验任务书与参考资料
1.徐立臻。
数据库原理实验指导书。
东南大学讲义：/course/DBPrinciple/TeacherManager/Share/courseInfo/Practice Outline.pdf
2.王能斌主编。
数据库系统原理。
电子工业出版社，2000。