《Web数据库基础》课件2

Web数据库基础本课件将介绍Web数据库的基础知识。我们将探讨数据库在Web应用中的重要性，并学习如何设计和管理Web数据库。课程介绍课程目标本课程旨在帮助学生掌握Web数据库开发基础知识和技能，为后续学习高级课程打下坚实基础。课程内容涵盖数据库基础知识、SQL语言、关系型数据库设计、数据库应用开发等方面，并结合实际案例进行讲解。学习方式以理论讲解、案例分析、实践操作相结合的方式进行教学，培养学生独立解决数据库问题的能力。数据库的重要性11.数据存储与管理数据库系统用于存储和管理大量数据,确保数据完整性和一致性.22.数据共享与协作数据库允许多个用户同时访问和共享数据,提高工作效率,促进团队协作.33.信息检索与分析数据库提供数据查询、统计分析等功能,支持数据驱动的决策和业务洞察.44.应用程序开发基础数据库是大多数应用程序的核心,为应用程序提供数据存储和访问服务.数据库的发展历程早期文件系统数据以简单的方式存储，缺乏结构和统一管理，不便于访问和维护。层次数据库模型采用树状结构，数据组织成层次关系，但缺乏灵活性和通用性。网状数据库模型数据以网状结构存储，允许复杂的关系，但复杂度高，难以维护。关系型数据库模型以表格形式存储数据，使用SQL语言进行操作，易于理解和使用，成为主流。面向对象数据库将数据和操作封装在一起，支持复杂数据类型和继承，适合特定领域应用。NoSQL数据库针对大数据和高并发场景，提供灵活的存储模型和高扩展性，满足互联网需求。数据库的基本概念数据库是存储和管理数据的集合。它采用特定的组织方式，方便数据的访问和更新。数据库管理系统（DBMS）负责管理数据库的创建、维护、使用和安全。数据库提供对数据的持久化存储，确保数据的一致性和完整性。关系型数据库基础数据组织关系型数据库使用表格来组织数据，每个表格代表一个实体，行代表记录，列代表属性。关系链接不同表格之间通过关系进行连接，关系定义了数据之间的关联，例如一对一、一对多、多对多关系。数据操作使用结构化查询语言(SQL)进行数据操作，包括数据插入、更新、删除和查询等。SQL语言基础SQL语句分类SQL语句主要分为数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）和数据控制语言（DCL）。DDL用于创建、修改和删除数据库对象，例如表、视图和索引。DML用于对数据库中的数据进行插入、删除、更新和查询操作。DCL用于控制数据库用户的访问权限和操作权限。SQL语句语法SQL语句具有严格的语法规则，包括关键字、运算符和数据类型等。语句通常由多个子句组成，例如SELECT、FROM、WHERE、ORDERBY和GROUPBY。掌握SQL语句的语法是使用数据库的基础，可以有效地进行数据管理和操作。数据库设计原则一致性数据一致性确保数据准确可靠，避免冲突，确保数据完整性。灵活性数据库设计需要灵活，适应未来变化，方便扩展，适应业务发展。性能优化数据库结构，提升查询速度，提升数据处理效率，保证系统响应速度。安全性严格控制用户访问权限，防止数据丢失，保证数据安全，保护用户隐私。实体关系模型实体关系模型（ERM）是一种用于描述现实世界中数据结构的图形化模型。它通过实体、属性和关系来表示数据之间的关联关系。实体表示现实世界中的对象，例如学生、课程、教师等。属性是实体的特征，例如学生的姓名、年龄、专业等。关系描述实体之间的联系，例如学生选修课程、教师教授课程等。ERM以直观的图形方式展示数据结构，便于理解和分析数据之间的联系。ERM是数据库设计的重要工具，它帮助设计人员识别数据元素、建立数据模型并最终构建数据库。在数据库设计过程中，首先要确定实体和属性，然后根据实体之间的关系建立关系模型，最终生成数据库模式。关系模式定义关系模式是关系数据库中表的结构定义，它描述了表中所有属性的名称、数据类型和约束条件。组成部分关系模式包括关系名、属性名、属性类型、主键、外键和其他约束条件，用于规范数据库中的数据结构。重要性关系模式在数据库设计中扮演着至关重要的角色，它确保了数据的一致性、完整性和安全性，同时便于数据管理和查询。范式理论11NF每个属性都是不可再分的原子值。每个属性都是一个基本数据项，不能再拆分成更小的属性。22NF满足1NF，并且非主属性完全依赖于主属性。任何非主属性都不能依赖于主属性的一部分。33NF满足2NF，并且非主属性不依赖于其他非主属性。每个非主属性都直接依赖于主属性，不存在传递依赖。4BCNF满足3NF，并且任何决定因素都是候选键。即任何决定因素都是主属性的集合。数据库完整性实体完整性每个关系中，主关键字的值不能为空，且唯一。参照完整性外键的值必须为被参照关系中主关键字的值，或者为空。域完整性每个属性的值必须属于其定义的域。数据库安全性数据加密数据加密可以确保数据在传输或存储过程中不被泄露，加密方式有很多，例如对称加密、非对称加密等，根据实际需求选择合适的加密方式。访问控制通过设置访问权限，可以限制不同用户对数据库的访问范围，例如，有些用户只能读取数据，而有些用户可以修改数据。审计跟踪记录所有数据库操作，方便追溯问题，例如，记录谁访问了哪些数据、进行了哪些操作、操作结果如何。备份与恢复定期备份数据库，并在出现故障时及时恢复，可以降低数据丢失的风险。数据库备份与恢复1定期备份定期备份数据，以防止意外数据丢失，包括系统故障、人为误操作等。2备份策略制定合理的备份策略，包括备份频率、备份类型、备份目标等，确保数据安全和可恢复性。3恢复测试定期进行数据恢复测试，验证备份数据的完整性和可恢复性，确保数据恢复的有效性。数据库性能优化索引优化合理创建索引，减少数据库扫描次数，提高查询效率。索引可以加快数据检索速度，但也会影响数据插入和更新速度。查询优化优化SQL语句，避免使用通配符，减少数据访问量，降低查询时间。使用数据库提供的性能分析工具，识别并优化执行效率低下的查询语句。数据优化定期清理和压缩数据库，减少数据冗余，提高数据库性能。使用合适的数据类型，避免使用过于复杂的数据类型，减少存储空间和查询时间。硬件优化升级硬件设备，提高数据库服务器的处理能力，提升整体性能。选择合适的数据库服务器配置，满足数据库运行的需求，避免性能瓶颈。Web数据库架构Web数据库架构是构建现代Web应用程序的核心要素。它定义了数据库在Web应用程序中的角色、数据存储方式以及数据访问机制。Web数据库架构主要分为三层：数据层、逻辑层和表示层。数据层负责存储和管理数据，逻辑层负责处理业务逻辑，表示层负责向用户呈现数据。数据库连接技术1JDBCJava数据库连接技术，支持多种数据库，跨平台。2ODBC开放式数据库连接技术，使用统一接口访问多种数据库，适用于Windows平台。3ADO.NET微软数据库连接技术，提供数据访问服务，适用于.NET平台。4PHPPDOPHP数据对象，提供面向对象的方式访问数据库，支持多种数据库。PHP操作数据库1连接数据库使用PDO或MySQLi扩展连接到数据库。2执行SQL语句使用prepare和execute方法执行查询或更新。3获取结果集通过fetch方法获取数据并进行处理。4关闭连接完成操作后关闭数据库连接。PHP提供了PDO和MySQLi扩展来操作数据库。使用PDO扩展可以实现跨数据库平台的操作，而MySQLi扩展则专门用于操作MySQL数据库。JSP操作数据库1建立连接使用JDBCAPI连接数据库。2执行SQL语句通过PreparedStatement对象执行SQL语句。3处理结果集使用ResultSet对象获取查询结果。4关闭连接释放数据库资源。JSP通过JDBCAPI连接数据库，执行SQL语句，获取查询结果并展示在网页上。ASP.NET操作数据库连接数据库使用ADO.NET连接数据库，建立数据库连接，并创建数据库命令对象。执行SQL语句使用数据库命令对象执行SQL查询、插入、更新或删除操作，获取数据结果。数据处理使用DataReader读取查询结果，或使用DataSet缓存数据，以便在ASP.NET页面中访问和处理。显示数据将查询结果绑定到ASP.NET页面中的控件，例如GridView或DataList，以显示数据。数据库应用案例数据库应用案例展示了数据库技术的实际应用场景。例如，电子商务网站使用数据库存储商品信息、用户信息和订单信息。社交媒体平台使用数据库存储用户信息、帖子内容和评论信息。数据库在现代信息系统中起着至关重要的作用。数据库技术不仅用于大型企业系统，也应用于小型网站和应用程序。例如，个人博客使用数据库存储文章内容和评论。在线论坛使用数据库存储用户信息和帖子信息。数据库管理工具管理工具简化数据库管理，提高工作效率，降低运维成本。数据分析数据可视化，监控数据库性能，识别潜在问题。备份恢复定期备份数据，防止数据丢失，快速恢复数据。安全管理安全设置，访问控制，防范数据泄露，保证数据安全。数据库前沿技术图数据库图数据库专为处理复杂关系数据而设计，可以高效地存储和查询图结构数据，例如社交网络、推荐系统等。云数据库云数据库提供可扩展的数据库服务，支持各种数据库类型，并提供高可用性、安全性等特性。区块链数据库区块链数据库采用分布式账本技术，提供数据完整性、安全性、透明度等优势，适用于需要高可靠性的应用场景。XML与数据库数据交换格式XML是一种灵活的标记语言，用于结构化数据。存储与检索XML文档可存储在数据库中，以便于管理和访问。数据集成XML可用于将来自不同数据源的数据整合到一个数据库中。Web服务XML广泛应用于Web服务中，用于传递和接收数据。JSON与数据库数据交换格式JSON是一种轻量级的数据交换格式，适用于Web应用程序之间的数据传输。数据库交互JSON可用于将数据库中的数据转换为可读格式，方便与其他应用程序进行交互。Web开发应用在Web开发中，JSON与数据库结合，实现前后端数据交互，提升应用程序效率。NoSQL数据库非关系型数据库NoSQL数据库打破了传统关系型数据库的模式，提供了灵活的数据模型和更高的可扩展性。类型多样键值存储文档数据库图形数据库列式数据库大数据与数据库1数据规模大数据指规模庞大、类型繁多、处理速度快的数据集，需要强大的数据库系统来管理和分析。2数据类型大数据包括结构化、半结构化和非结构化数据，传统数据库难以应对。3分析技术大数据分析需要高效的算法和工具，例如Hadoop、Spark等，用于挖掘数据价值。4应用场景大数据应用于各种领域，包括商业智能、精准营销、风险控制等。云计算与数据库云数据库云数据库是数据库系统在云计算环境下的部署模式，它可以提供弹性和可扩展性，以及更灵活的资源管理和成本控制。云数据库服务亚马逊AWS、微软Azure和谷歌云平台等都提供了多种云数据库服务，包括关系型数据库、NoSQL数据库和数据仓库等。云数据库优势成本效益高可用性可扩展性人工智能与数据库机器学习优化人工智能可以优化数据库性能，比如预测查询模式，调整索引策略和自动修复错误。智能数据分析人工智能可以帮助从海量数据中提取有价值的信息，发