MySQL数据库技术与项目应用教程（微课版）（AI助学）（第3版）-教案 项目1-5 搭建数据库运行环境 - -优化检索网上商城系统数据

备课纸适用班级：P.1课题项目一搭建数据库运行环境课时4课时教学目的了解数据库的基本概念了解SQL语言会在Windows操作系统下安装MySQL数据库会启动、登录和配置MySQL数据库会设置MySQL字符集重点会在Windows操作系统下安装MySQL数据库会启动、登录和配置MySQL数据库会设置MySQL字符集难点配置MySQL数据库为MySQL设置合适的字符集教具多媒体+机房课型新授作业课后习题课后项目实战教学过程课时分配教学方法教学内容教学提示：明确为什么要学这本书？学些什么？学完以后可以做什么？明确课程的结构，以及学习方法。课程引入：目前的大型应用软件中几乎没有不同数据库打交道的，数据库就是一个企6’业的大型资料库，一个企业的所有文件、资料和档案都在这个库中，MySQL学生参与讨数据库系统就是这个资料库的管理者。MySQL中任何配置和程序的细微改动论程序员在都有可能对应用程序的整体效率产生重大影响。数据库开发一个好的数据库程序员，必须是首先是一个好的数据库管理员，因此必须中的作用首先有扎实的关系数据库理论知识和关系数据库管理技能。备课纸适用班级：_P.目录阅读：2'理论基础：项目1，了解MySQL所需要的基本概念和工具明确全书学案例设计：项目2，全书案例设计与实现，数据库的范式和关系代数习内容基础应用：项目3-4，数据库基础对象及数据操作查询优化：项目5，查询性能优化的方法和策略高级应用：项目6-8，数据库程序设计及数据库维护任务1认识数据库任务场景在设计和使用MySQL数据库之前，需要了解数据库的基本概念以关系型数据库数据的存储方式。数据库的基本概念基本概念介1.数据（Data）绍数据是用来记录信息的可识别符号，是信息的具体表现形式。在计算机中，数据是对现实世界的事物采用计算机能够识别、存储和处理的方式进行描述，其具体表现形式可以是数字、文本、图像、音频、视频等。2.数据库（Database，DB）是用来存放数据的仓库。具体的说，就是按照一定的数据结构来组织、存储和管理数据的集合，具有较小的冗余度、较高的独立性和易扩展性、可供多用户共享等特点。3.数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，DBMS）是操纵和管理数据库的软件，介于应用程序与操作系统之间，为应用程序提供访问数据库的方法，包括数据的定义、数据操纵、数据库运行管理及数据库建立与维护等功能。分别介绍各当前流行的数据库管理系统包括MySQL、Oracle、SQLServer、Sybase等。主流产品4.数据库系统（DatabaseSystem，DBS）由软件、数据库和数据库管理员组成。其软件主要包括操作系统、各种宿主语言、数据库应用程序以及数据库管理系统。数据库由数据库管理系统统一管理，备课纸适用班级：_P.数据的插入、修改和检索均要通过数据库管理系统进行，数据库管理系统是数据库系统的核心。数据库管理员负责创建、监控和维护整个数据库，使数据能被任何有权使用的人有效使用。图示各概念之间的关系数据库的技术发展数据库技术的发展演变人工管理，文件系统，数据库系统管理数据库系统管理的发展演变层次/网状数据库系统关系数据库系统新一代数据库系统关系型数据库数据存储是计算机的基本功能之一。随着计算机技术的不断普及，数据存储量越来越大，数据之间的关系也变得越来越复杂设问怎样有效地管理计算机中的数据？备课纸适用班级：_P.使用模型描述数据及数据间的关系在关系模型中，实体和实体间的联系均由单一的关系来表示。在关系型数据库中，关系就是表，一个关系型数据库就是由若干个二维表的集合。关系型数据库存储结构精讲关系型数据库是指按关系模型组织数据的数据库，采用二维表来实现数据存储，其中二维表中的每一行（row）在关系中称为元组（记录，record），表中的每一列（column）在关系中称为属性（字段，field），每个属性都有属性名，属性值是各元组属性的值。图示分析讲解关系型数据库产品略讲Oracle：是商用关系型数据库管理系统中的典型代表，是甲骨文公司的旗舰产品。品。MySQL：是当下最流行的开源和多线程的关系型数据库管理系统，它具有快速、可靠和易于使用的特点。SQLServer：是微软推出的关系型数据库管理系统，广泛应用于电子商务、银行、电力、教育等行业，它使用Transact-SQL语言完成数据操作。SQL语言定义SQL（StructuredQueryLanguage，结构化查询语言）是关系型数据库语言的标准。SQL语言根据功能的不同被划分成数据定义语言、数据操纵语言和数据控制语言。备课纸适用班级：_P.数据定义语言（DataDefinitionLanguage,DDL）数据操纵语言（DataManipulationLanguage,DML）数据控制语言（DataControlLanguage,DCL）应用价值数据库中的操作都是通过执行SQL语句来完成，它可以方便的嵌套在Java、C#、PHP等程序语言中，以实现应用程序对数据的查询、插入、修改和删除等操作。大数据时代的数据库NoSQL(NotOnlySQL)泛指非关系型数据库，采用键值对（key-value）方式存储数据。主要应用于分布式数据处理环境，用于解决大规模数据集合下数据种类的多样性问题。当下流行的NoSQL数据库主要有Redis、MonogoDB、HBase等。NewSQL为了将传统关系型数据库事务的ACID特性和NoSQL的高性能和可扩展性性进行有机结合，以提升传统关系数据库在数据分析方面的能力。主要代表的数据库有TiDB、VoltDB、MemSQL等。在大数据时代，适用事务处理的的传统关系型数据库、适用于高性能应用的NoSQL和适用于数据分析应用的NewSQL三种形式不会单一存在，“多种架构支持多类应用”会成为数据库行业应用的基本思路。任务2安装与配置MySQL任务场景要使用MySQL来存储和管理数据库，首先要安装和配置MySQL数据库。MySQL概述MySQL作为关系型数据库的重要产品之一，当前被广泛的应用在Internet上的中小型网站上。备课纸适用班级：_P.MySQL的优点：可移植性好略讲强大的数据保护功能提供多种存储器引擎功能强大支持大型数据库运行速度快MySQL的安装与配置课堂视频演1.MySQL的安装示过程略2.配置MySQL过程略学习提示my.ini是MySQL正在使用的配置文件，当MySQL服务加载时会读取该文件的配置信息。3.安装后的目录结构目录中文件夹或文件具体释义如下。详讲（1）bin文件夹：用于放置可执行文件（2）data文件夹：用于放置日志文件以及数据库。（3）include文件夹：用于放置头文件，如mysql.h、mysqld_ername.h等。（4）lib文件夹：用于放置库文件。（5）share文件夹：用于存放字符集、语言等信息。（6）my.ini：是MySQL数据库中使用的配置文件。（7）my-huge.ini：适合超大型数据库的配置文件。（8）my-large.ini：适合大型数据库的配置文件。（9）my-medium.ini：适合中型数据库的配置文件。（10）my-small.ini：适合小型数据库的配置文件。（11）my-template.ini：是配置文件的模板。备课纸适用班级：_P.（12）my-innodb-heavy-4G.ini：表示该配置文件只对于InnoDB存储引擎有效，且服务器的内存不能小于4GB。更改MySQL的配置1.图形方式略2.修改my.ini文件配置选项#数据库连接端口，默认为3306[client]port=3306[mysql]#客户端默认字符集default-character-set=utf8#服务器参数配置#SERVERSECTION#----------------------------------------------------------------------[mysqld]#服务器参数配置#MySQL服务程序TCP/IP监听端口，默认为3306port=3306#服务器安装路径basedir="D:/ProgramFiles/MySQL/MySQLServer8.0/"#服务器中数据文件的存储路径，读者可以根据需要修改些参数datadir="C:/ProgramData/MySQL/MySQLServer8.0/Data/"#设置服务器端的字符集character-set-server=utf8#设置默认的存储引擎，当创建表时若不指定存储类型，则为INNODBdefault-storage-engine=INNODB#设置MySQL服务器的最大连接数max_connections=150#允许临时存放在缓存区里的查询结果的最大容量query_cache_size=15M#服务器安全配置学习提示用户可以根据实际应用需要修改对应的配置项，并重新启动MySQL服务即可。备课纸适用班级：_P.MySQL的使用1.启动和停止MySQL服务（1）操作系统命令启动和停止MySQL服务实操演示启动MySQL服务的命令如下netstartmysql80停止MySQL服务的命令netstopmysql80学习提示Mysql80是安装MySQL服务器时指定的服务器名称。（2）Windows服务管理器启动和停止MySQL服务2．登录MySQL数据库（1）命令行窗口执行相关命令登录MySQLmysql–hhostname–uusername-pmysql为登录命令名，存放在MySQL的安装目录的bin目录下。-h表示后面的参数hostname为服务器的主机地址，当客户端与服务器在同一台机器上时，hostname可以使用localhost或。-u表示后面的参数username为登录MySQL服务的用户名。-p则表示后面的参数为指定用户的密码。备课纸适用班级：_P.实例讲解【例1.1】用户root，登录MySQL服务。mysql–hlocalhost–uroot-p学习提示当本地登录MySQL服务器时，可以省略主机名。3．MySQL的相关命令【例1.2】查看MySQL命令帮助。mysql>help命令名简写说明?(\?)显示帮助信clear(\c)清除当前输入语句connect(\r)连接到服务器，可选参数数据库和主机delimiter(\d)设置语句分隔符ego(\G)发送命令到mysql服务器，并显示结果exit(\q)退出MySQLgo(\g)发送命令到mysql服务器help(\h)显示帮助信息notee(\t)不写输出文件print(\p)打印当前命令prompt(\R)改变mysql提示信息quit(\q)退出MySQLrehash(\#)重建完成散列备课纸适用班级：_P.MySQL图形化管理工具Navicat图形方式访MySQL图形化管理工具可以极大的方便数据库的操作和管理。问MySQL常用图形化工具有NavicatforMySQL、MySQLWorkBench、phpMyAdmin等介绍本课程Navicat是可视化的MySQL管理和开发工具，用于访问、配置、控制和管理使用工具MySQL数据库服务器中的所有对象及组件。1.Navicat登录MySQL服务器实例演示2.Navicat中使用命令列工具实例演示备课纸适用班级：_P.3.Navicat中使用查询编辑器【例1.4】Navicat中执行查询命令，查看MySQL内置的系统变量。SHOWVARIABLES;实例演示学习提示查询编辑器默认保存地址为用户目录下的“Navicat\MySQL\servers\”目录下任务3设置MySQL字符集任务场景MySQL支持服务器、数据库、数据表和连接层四个层次的字符集，其默认字符集为拉丁文（latin1）。MySQL支持的常用字符集和校对规则字符集是一套符号和编码的规则。字符集（CHARACTER）字符集是用来定义MySQL存储字符串的方式校对规则（COLLATION）定义了比较字符串的方式MySQL8.0支持39种字符集和100多种校对规则。每个字符集至少对应一个校对规则。例举latin1utf8utf8mb4gb2312备课纸适用班级：_P.实例讲解【例1.5】查看MySQL支持的字符集。mysql>SHOWCHARACTERSET;实例讲解【例1.6】查看uft8相关字符集的校对规则。mysql>SHOWCOLLATIONLIKE'utf8mb4_0900%';【例1.7】查看“SQL语言👍”，在指定字符集下的转换结果其中“👍”为emoji字符。SELECTCONVERT('SQL语言👍'USINGutf8mb4),CONVERT('SQL语言👍'USINGutf8),CONVERT('SQL语言👍'USINGgbk),CONVERT('SQL语言👍'USINGlatin1);设置MySQL字符集MySQL支持服务器（Server）、数据库（Database）、数据表（Table）、字段（Field）和连接层（Connection）五个层级的字符集设置。略讲1.描述字符集的系统变量备课纸适用班级：_P.character_set_servercharacter_set_clientcharacter_set_connectioncharacter_set_resultscharacter_set_databasecharacter_set_filesystemcharacter_set_dir【例1.8】使用SHOW语句查看字符集变量。mysql>SHOWVARIABLESLIKE'char%';2.设置和修改默认字符集实例讲解【例1.9】修改配置文件my.ini，设置客户端和服务器的默认字符集为utf8。打开MySQL安装目录下的my.ini文件。分别修改“client”和“server”节，配置如下。default_character_set=utf8保存修改结果，重新启动MySQL服务，使修改生效。【例1.10】使用MySQL命令修改字符集。mysql>SETcharacter_set_client=utf8mb4;mysql>SETcharacter_set_connection=utf8mb4mysql>SETcharacter_set_results=utf8mb4;备课纸适用班级：_P.3.使用MySQL字符集时的建议（1）在建立数据库、数据表及进行数据库操作时尽量显式设定使用的字符集，学习提示而不是依赖于MySQL的默认设置，否则MySQL升级时可能带来很大困扰；（2）数据库和连接字符集都使用“latin1”字符集时，虽然大部分情况下都可以解决乱码问题，但缺点是无法以字符为单位来进行SQL操作。（3）建议在服务器级、结果级、客户端、连接级、数据库级、表级和字段级的字符集都统一为一种字符集一般情况下将数据库和连接字符集都置为utf8是较好的选择。项目实战（1）访问MySQL官网，下载并安装MySQL服务器。（2）利用配置向导完成MySQL服务器配置。（3）使用net命令启动和关闭MySQL服务器。（4）访问Navicat官网，下载并安装Navicat软件。（5）分别使用命令行和Navicat登录和退出MySQL服务器。（6）使用SHOW语句分别查看MySQL的字符集变量。拓展实训（1）打开Windows服务组件，将MySQL服务器改为自动启动。备课纸适用班级：_P.（2）使用“SHOWSTATUS;”命令查看MySQL服务器的状态信息。（3）使用“SHOWDATABASES;”命令查看MySQL服务器下的默认数据库。（4）打开“my.ini”文件，记录port、datadir、basedir、default-storage-engine、character-set-server等参数值，了解其各自含义。AI助学：MySQL环境配置诊断师应用场景：假如你是一名刚入职的开发人员，由于电脑上之前安装了XAMPP软件，导致安装MySQL9.3社区版时无法启动MySQL服务，提示如图1-1所示错误。如何构造精准的提示词，让AI快速分析错误原因，并引导你修复该问题。AI诊疗实践针对本节应用场景中出现的安装过程无法启动服务的错误，提示词撰写分析步骤如下。步骤1：赋予角色。你是一位资深的MySQLDBA。步骤2：提供环境。操作系统为Windows11，MySQL9.3社区版。步骤3：描述症状。安装程序提示“[ERROR]:Doyoualreadyhaveanothermsyqldserverrunningonport:3306?”。步骤4：下达指令。请分析该错误，并给出在Windows命令行下修改的步骤。从错误提示分析为“端口冲突”。可以将报错截图作为附件上传给大模型。如图1-5所示。图1-5端口占用问题提示词从对话结果看，DeepSeek对该问题进行了精准的回复，并给出了详细的Windows命令行操作步骤。备课纸适用班级：_______P.课题项目二设计网上商城系统数据库课时4+4课时教学目的理解网上商城的系统需求理解数据库设计的一般过程会根据系统需求抽象实体与实体间的关系会进行关系代数的选择、投影及连接运算了解数据库设计的规范化会使用PowerDesigner进行数据库建模重点数据库设计的一般过程抽象实体与实体间的关系使用PowerDesigner进行数据库建模难点网上商城的系统需求抽象实体与实体间的关系教具多媒体+机房课型新授作业课后习题课后项目实战教学过程课时分配教学方法教学内容课程引入关于数据库设计1.应用系统开发的一般流程？2.数据库设计的目的？定义数据库设计（DatabaseDesign）是指对于给定的应用环境，构造最优的数据模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各类用户的应用需求。数据库建模是指在数据库设计阶段，对现实世界进行分析和抽象，进而确定应用系统的数据库结构。备课纸适用班级：_P.任务1理解系统需求知识场景：B2C是电子商务的典型模式，是企业通过Internet为开展的在线销售活动，它直接面向消费者销售产品和服务。消费者通过网络在网上选购商品和服务、发表相关评论及电子支付等。网上商城系统介绍1．系统概述B2C（Business-to-Customer，商家对顾客）是电子商务的典型模式，是企业通过Internet开展的在线销售活动，它直接面向消费者销售产品和服务。学生讨论系统的一般业务流程是怎样？主要功能有哪些？讨论分析系2．系统面向的用户群体统面向的用系统面向商城管理员，会员，游客三类用户。户系统功能说明1.前台用户购物主要包括的功能模块浏览商品：游客或会员都可以通过商品展示页面了解商品基本信息；可以通过商品详细页面获知商品的详细情况；可以根据商品名称、商品类别、价格等条件进行商品的查询；可对商品价格或销售量排序，了解商品的销售情况购买商品：会员在浏览商品的过程中，可以将商品添加到自己的购物车，会员在提交订单前，可对购物车中的商品进行修改和删除，确认购买后，系统将生成订单，会员支付订单后，可以查看自己的订单的基本信息和订单详情。个人中心：在实际应用中，游客只能浏览商品信息，不能进行购买活动。游客可以通过注册成为系统会员。会员成功登录系统后，可以进行商品购买活动，也可以查看和维护个人信息，购物结束后可以注销账号。2.后台信息管理主要包括的功能模块个维护商品信息：管理员维护商品类别，根据需要添加、修改、删除商品信息。备课纸适用班级：_P.信息。维护会员信息：管理员维护会员信息、统计会员的购买情况，分析会员的购买力。维护订单：管理员可以查询、撤销订单或对订单数据进行统计，生成商品销售报表。维护管理员信息：系统管理员可以根据需要添加、修改和删除一般管理员。其他管理功能：包括系统设置、系统数据备份和恢复等。3.系统用例图图示展示用户的用例行为任务2建立系统数据模型任务描述要实现网上商城系统的数据库管理，必须在系统需求分析的基础上建立网上商城系统的数据模型。本任务主要完成如下内容：带着问题进什么是关系数据模型？行学习如何抽象实体、实体关系、实体属性？如何建立E-R模型？如果将E-R模型转换成逻辑模型及物理模型？如果规范关系模型？备课纸适用班级：_P.如果进行关系运算？关系数据模型数据模型是对现实世界的抽象关系型数据库的基础是数据模型（DateModel）关数据模型是一组向用户提供的规则，这些规则定义了数据如何组织及允许进行何种操作。数据模型包括数据结构、数据操作和数据约束3个要素。数据模型应满足三个方面要求能比较真实的模拟现实世界容易为人所理解便于在计算机上实现1．数据模型的组成要素数据结构：数据结构是数据模型的基础，不同的数据结构具有不同的操作和约束。描述数据库系统的静态特征，如数据库中表的结构定义、视图定义等。数据操作：描述系统的动态特征，主要是在数据库中对每个数据对象允许执行的操作集合主要包括数据的添加、更改、删除和查询等。数据约束：用来描述数据结构内数据间完整性规则的集合。完整性规则是数据及其关系所具有的制约和储存规则，用来限定符合数据库的语法、关系和它们间的制约与依存及数据动态的规则，以保证数据的正确性、有效性和兼容性。数据模型的分类备课纸适用班级：_P.（1）概念数据模型：是面向用户的数据模型，E-R模型。E-R模型的主实体（Entity）要对象属性（Attribute）标识符（Identifier）实体集（EntitySet）（2）逻辑数据模型：是用户在数据库中所看到的数据模型逻辑模型的字段（Field）主要对象记录（Record）关键字（Keyword）表（Table）（3）物理数据模型：描述数据在物理存储介质上的组织结构，与DBMS相关模型的演化过程实体和关系备课纸适用班级：_P.1．实体、实体集实体是一个数据对象，是客观存在且相互区分的事物。分析结论一个实体集中通常有多个实例。当描述实体的属性值越多时，所描述的实体越清晰。实体通过一组属性来表示，属性是实体集中每个成员所拥有的特性，不同的实体其属性值不同。举例说明实体与属性的表示方法2．关系定义关系是指多个实体间的相互关联。关系集（RelationshipSet）是同类联系的集合，是n（n≥2）个实体集上的数学关系。实体与关系的表示关系属性的表示方法3．关系事物内部及事物之间都存在一定的联系，这些联系在信息世界中反映为实体内备课纸适用班级：_P.部的联系和实体间的关系。举例说明三种关系一对一关系一对多关系多对多关系建立E-R模型数据库设计的第一步就是进行概念模型的设计，而概念模型最常用的表示方法为E-R模型。学习提示由于E-R模型接近人类的思维方式，容易理解并且与计算机无关，所以用户容易接受。PeterChen陈氏画法建立E-R模型的步骤备课纸适用班级：_P.1．标识实体实体通常由系统中的文档、报表或需求调研中的名词。如人物、地点、概念、事件或设备等表述。学生讨论根据网上商城的系统业务，分析该系统中的实体有哪些？抽象结果2.标识实体间的关系实体间的关系由动词或动词短语来表示。例：会员和订单实体间的关系学生讨论根据网上商城的系统业务，分析该系统中的实体关系怎样？关系分析结果实体实体关系类型关系类型会员商品添加购物车多对多（m:n）商品订单生成订单详情多对多（m:n）会员订单有一对多（1:n）商品商品类别属于多对一（1:n）3．标识实体的属性属性是实体实例的特性或性质。学生讨论根据网上商城的系统业务，分析该系统中的实体或关系的属性？归纳与标识实体类相似，标识实体属性时先要在用户需求说明中查找描述性的名备课纸适用班级：_P.词，当这个名词是特性、标志或确定实体的特性时即可被标识成为实体的属性。例：会员实体的属性4．确定主关键字关键字的确每一个实体必须要有一个属性用来唯一地标识该实体以区分其他实体的特性认规则这种属性称为关键字。关键字的值在实体集中必须是唯一的，且不能为空，它唯一地标识了实体集中的一个实例。在实体属性图中，在主关键字上加下划线。例：会员ID作为主键按照以上步骤将每一个实体及实体的关系抽象，完成概念数据模型的建立。（在B2C网上商城中，本课程仅考虑会员购买商品相关的业务）备课纸适用班级：_P.逻辑模型设计设问E-R模型是面向用户的模型，设计的E-R模型如何转换成计算机能识别的模型呢？逻辑数据模型是用户在数据库中所看到的数据模型，它由概念模型转换得到转换原则详讲（1）实体转换原则将E-R模型中的每一个实体转换成一个关系，即二维表；实体的属性转换为关系的字段实体的标识符转换成关系模式中的主关键字。（2）关系转换原则若实体间联系为1：1时，可以在两个实体类型转换成两个关系模式中任意一个关系模式中加入另一个关系模式的主关键字作为实体联系的属性。若实体间联系为1：n时，则在n端实体类型转换的关系模式中加入1端实体类型的关键字实体联系的属性。若实体间联系为n：m时，则要将实体间联系也转换成关系模式，其属性为两端实体类型的关键字。网上商城系统的逻辑模型转换如下。举例商品类别（类别id，类别名称）商品（商品id，商品编号，商品名称，价格，库存数量，……类别id）会员（会员id，登录名（电话号码），用户名，密码，性别，积分，……）订单（订单id，订单金额，下单时间，会员id）购物车（购物车id，会员id，商品id，购买数量）订单详情（详情Iid，订单id，商品id，购买数量）学习提示：E-R数据模型和逻辑数据模型的都独立于任何一种具体的DBMS，要最终实现用户数据库，需要将E-R数据模型或逻辑数据模型转换为DBMS所支持的物理数据模型。备课纸适用班级：_P.关系模式的规范化如何衡量数据库设计的优劣？在关系数据库中，规则范的理论称为范式。范式是符合某一级别的关系模式集合。关系数据库中的关系必须满足一定的要求，即满足不同的范式。详讲1．第一范式不满足第一范式的数据库就不是关系型数据库。第一范式是指数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值，即实体中的某个属性不能有多个值或者不能有重复的属性。简而言之，第一范式就是无重复的列。例：不符合第一范式的会员信息表2．第二范式第二范式要求数据库表中的每个实例或行必须能被唯一地区分。在第二范式中，要求实体的属性完全依赖于主关键字。举例在网上商城系统中，会员和商品间存在“添加购物车”关系如下分析{会员id，商品id}→{用户名，商品名称，价格，购买数量}这种模式存数据冗余：如同一件商品被n个用户购买，则商品id，商品名称，价格在的问题就要重复n-1次；当一个会员购买m件商品时，其用户名就要重复m-1次。备课纸适用班级：_P.更新异常：若某件商品的价格要进行折扣销售，则整个表中该商品的价格都要进行修改，否则会出现同一件商品价格不同的情况。改进方案对上述选课关系进行拆分后可形成如下3个关系。会员：users（会员id，用户名）商品：goods（商品id，商品编号，价格）购物车：cart（会员id，商品id，购买数量）修改后的关系模式有效消除了数据冗余，更新、插入和删除异常。学习提示在实际开发中，通常会为购物车表加上“购物车id”字段作为主键，以此来区别每一条购买记录。3．第三范式第三范式要求关系表中不存在非关键字对任一候选关键字的传递函数依赖。提问什么是传递函数依赖？传递函数依赖是指如果存在“A→B→C”的决定关系，则C传递函数依赖于A。第三范式要求关系表不包含其他表中已包含的非主关键字段信息。讨论关系模式{商品id}→{商品名称，价格，类别id，类别名称}符合哪一级范式？符合第二范式的要求，但不符合第三范式。因为还存在{商品id}→{类别id}→{类别名称}的关系。存在的问题数据冗余：一个类别有多种商品，类别名称会重复n-1次。更新异常：若要更改某类别名称，则表中所有该类别的类别名称的值都需要更改，否则就会出一件商品对应多种类别。插入异常：若新增了一种商品类别，如果还没有指定到商品，则该类别名备课纸适用班级：_P.称无法插入到数据库中。删除异常：当要删除一种商品类别时，那就应该删除它在数据库中的记录，而此时与相关的商品信息也会被删除。改进方案要消除以上问题，就需要对关系进行拆分，去除非主关键字的传递依赖关系商品：goods（商品id，商品名称，价格，类别id）商品类别：category（类别id，类别名称）总结分析范式具有避免数据冗余、减少数据库占用的空间、减轻维护数据完整性的工作量等优点，但是随着范式的级别升高，其操作难度越来越大，同时性能也随之降低。因此，在数据库设计中，寻求数据可操作性和可维护性之间的平衡，对数据库设计者而言比较困难。关系代数定义关系代数是一种抽象的查询语言，是关系数据操纵语言的传统表达方式，它用关系运算来表达数据查询。1.关系运算符关系代数的运算对象是关系，运算结果也是关系。关系运算符如下。备课纸适用班级：_P.2.传统的集合运算（1）关系的并R∪S={t|t∈RVt∈S}（2）关系的差R－S={t|t∈R∧t∉S}（3）关系的交R∩S={t|t∈R∧t∈S}（4）笛卡尔积R×S={trts|tr∈R∧ts∈S}举例说明关【例2.1】设有3个关系R、S和T，如图所示。系运算法则分别求出R∪S、R－S、R∩S和R×T的运算结果。运算结果分析3.专门的关系运算专门的关系运算包括选择、投影、连接和除等运算。备课纸适用班级：_P.（1）选择运算σF(R)={t|t∈R∧F(t)=TRUE}举例说明【例2.2】查询会员(Users)关系中，性别为“男”的会员信息。σ性别=’男’(Users)或σ3=’男’(Users)结果分析（2）投影运算πx(R)={t[x]|t∈R}举例说明【例2.3】查询会员(Users)的用户名、性别和积分。π用户名,性别,积分(Users)或π2,3,5(Users)结果分析（3）连接运算θ连接R⋈R⋈S={trts|tr∈R∧ts∈S∧tr[A]θts[B]}AθB自然连接R⋈S={trts|tr∈R∧ts∈S∧tr[A]=ts[A]}举例说明【例2.5】查询类别为服饰的商品信息。备课纸适用班级：_P.设Goods关系为R，GoodsType关系为S，由于两个关系中有共同的属性类别ID，则进行的连接运算为自然连接，其关系运算表达式可以描述如下。σ类别名称=’服饰’(R⋈S)（4）除运算笛卡尔积的逆运算。设被除关系R有m元关系，除关系S有n元关系，那么它们的商为m-n元关系，记为R÷S。其中在关系R中每个元组i与关系S中每个元组j组成的新元组必在关系中R中。商的构成原则是将被除关系R中的m-n列，按其值分成若干组，检查每一组的n列值的集合是否包含除关系S，若包含则取m-n列的值作为商的一个元组，否则不取。举例说明【例2.7】设有关系R和关系S，如图所示。求R÷S的运算结果。第1步：找出关系R和关系S中相同的属性，设为关系Y，并从关系S中投影出关系Y。第2步：从关系R中，投影出与关系S不相同的属性，记为关系X。第3步：找出关系X中每个元组对应于关系Y的象集，即元组（2，1）、（2，2）、（3，2）对应的Y值。第4步：判断包含关系，若某个元组在关系Y上的象集完全包含关系Y的所有元组，则该元组在关系X上的投影即为所求。任务3使用PowerDesigner建立系统模型备课纸适用班级：_P.任务场景在网上商城系统概念数据和逻辑模型设计完成后，需要将模型转换成相应的物理数据模型，并生成数据库。PowerDesigner是现今数据库建模市场中最为流行的工具之一，它能够方便地实现概念模型、物理模型和数据库之间的转换。PowerDesigner简介略讲工欲善其事，必先利其器当前流利的设计工具：PD，RationalRose，VisioPowerDesigner支持的模型建立概念数据模型建立概念数据模型的实质就是在PowerDesigner工具中绘制实体关系图举例+演示备课纸适用班级：_P.建立物理数据模型物理数据模型与数据库的正逆向工程略课后实战对于网上商城系统进行系统升级，新增两个功能。对其进行数据库需求分析和设计。（1）新增商品打折功能，管理员可以对每件商品进行折扣设定，会员购买该商品时就可以享受相应的折扣。（2）在商品分类上支持多层级分类，例如生鲜类可细分蔬菜水果、肉类、乳制品，肉类又可进一步细分成猪肉、牛羊肉、禽类等。管理员可以修改商品分类，调整目录层级，用户可以通过层级分类一步一步找到自己所需的商品。实践内容完成系统升级后的数据库设计。（1）分析系统升级后，针对系统中的实体，标识实体间的关系，绘制E-R模型。（2）根据数据库管理系统的要求，求E-R模型转换成为物理数据模型。（3）撰写数据库设计说明书。备课纸适用班级：_P.AI助学：数据库建模搭子应用场景：假如你是一名数据库设计人员，跟客户需求访谈记录整理如图2-1所示。从客户口语化的表达和繁杂的需求文档中梳理逻辑，抽象实体、属性和关系，是一项枯燥且容易出错的工作。本节将使用AI作为建模搭子，读者只需要指挥它进行需求拆解，并以严谨的批判性思维审查它的设计成果。利用Mermaid.js绘制E-R图Mermaid.js是一款基于JavaScript的图表绘制工具，它通过简单的文本语法来定义图表，并自动渲染出流程图、时序图和实体关系图等图形。这种机制使得图表的创建和维护像编写代码一样高效，极大地降低了绘图的门槛。【例2-1】描述实体Users(uid,uname,uphone)的代码和效果如图所示。。在图2-2的实体定义中，每个属性独占一行，“PK”表示主键，”%%”表示行注释。备课纸适用班级：_P.【例2-2】使用Mermaid.js绘制描述每个用户（Users）可以下零个或多个订单（Orders），联系系描述为“contains”。3AI建模实践（1）提取实体与属性。从客户访谈记录中包含大量非格式化和口语化信息，需要通过AI对其进行过滤噪声，并提出数据库建模所需要的实体与属性。需要设定基于角色、环境、症状和指令的提示词如下。角色：你是一位资深的数据库工程师。环境：请阅读附件“校园二手交易平台”的客户访谈记录。症状：请忽略无关的寒暄（如没地方扔），专注于业务数据分析。指令：提取所有实体和属性，并以表格形式输出，其中表头为实体名称、属性列表、主键建议。备课纸适用班级：_P.备课纸适用班级：_______P.课题项目三创建网上商城系统数据库课时6+4课时教学目的会创建和维护数据库掌握MySQL的数据类型了解MySQL数据库存储引擎会创建和维护数据表能为表中的列设计合理的约束会使用SQL语句插入、更新、删除数据表中的数据重点创建和维护数据库会创建和维护数据表约束设计修改数据难点数据库存储引擎合理设计约束教具多媒体+机房课型新授作业课后习题课后项目实战教学过程课时分配教学方法教学内容课程引入：数据库是数据存储的仓库。3’创建及管理数据库是MySQL最基本的操作任务1创建和维护数据库知识场景：完成网上商城数据库的逻辑设计后，接下来的工作是在MySQL数据库管理系统中创建该数据库，并实现相应的配置和管理工作。备课纸适用班级：_P.带着问题开本任务讨论如下内容：展本章学习（1）怎样建立数据库？激发学习兴（2）当用户需求发生变化时，怎样设置和管理数据库的变化？趣（3）MySQL数据库由哪些文件组成？创建和查看数据库实例讲解创【例3.1】使用Navicat工具，创建名为onlinedb的数据库。建过程使用图形工具创建数据库，操作步骤略。使用SQL语句创建数据库CREATEDATABASE数据库名[DEFAULT]CHARACTERSET编码方式|[DEFAULT]COLLATE排序规则;语法说明。CREATEDATABASE是SQL语言中用于创建数据库的命令；数据库名：表示待创建的数据库名称，该名称在数据库服务器中是唯一的；[DEFAULT]CHARACATERSET：指定数据库的字符集名称；[DEFAULT]COLLATEcollation_name：指定数据库的排序规则名称解释+演示【例3.2】使用SQL语句，创建名为onlinedb的数据库在执行结果的提示信息中，“QueryOK”表示执行成功，“1rowaffected”表示1行受到影响。查看数据库命令提示行下可以使用SQL语句来查看数据库服务器中的数据库列表SHOWDATABASES;备课纸适用班级：_P.实例+演示【例3.3】使用SHOWDATABASES语句，查看数据库服务器中存在的数据库若想查看指定数据库的信息，可以使用SHOW语句演示【例3.4】使用SHOW语句，查看数据库onlinedb的信息修改数据库ALTERDATABASE数据库名[DEFAULT]CHARACTERSET编码方式|[DEFAULT]COLLATE排序规则;实例+演示【例3.5】使用SQL语句，修改数据库onlinedb的字符集设置为uft8，排序规则设置为utf8_bin。删除数据库删除数据库是指在数据库系统中删除已经存在的数据库。DROPDATABASE数据库名；备课纸适用班级：_P.【例3.6】删除数据库服务器中名为onlinedb的数据库学习提示删除数据库会删除该数据库中所有的表和所有数据，且不能恢复，因此在执行删除数据库操作时要慎重。MySQL的存储引擎1．存储引擎简介存储引擎就是数据的存储技术。数据库的存储引擎决定了数据表在计算机中的存储方式。DBMS使用数据存储引擎进行创建、查询、修改数据。学习提示Oracle和SQLServer等关系型数据库系统都只提供一种存储引擎，所以它们的数据存储管理机制都一样。2.查看MySQL支持的存储引擎演示+精讲SHOWENGINES;Engine指存储引擎名称Support参数说明mysql是否支持该类引擎Comment参数指对该引擎的说明Transactions参数表示是否支持事务处理XA参数表示是否支持分布式交易处理的XA规范备课纸适用班级：_P.实例+演示【例3.8】查看MySQL服务器系统支持的默认存储引擎。3．InnnoDB存储引擎InnoDB是MySQL的默认事务型引擎，也是最重要、使用最广泛的存储引擎。特性：InnoDB具有提交、回滚和崩溃恢复能力的事物安全（ACID兼容）InnoDB是为处理巨大数据量的最大性能设计，被用在众多需要高性能的大型数据库站点上。InnoDB支持外键完整性约束，存储表中的数据时，每张表的存储都按主键顺序存放，如果没有在表定义时指定主键，InnoDB会为每一行生成一个6字节的ROWID列，并以此作为主键。MySQL数据库的的组成1.MySQL数据库文件MySQL中每一个数据库，在data目录下都会有一个与数据库同名的文件夹，用于存储该数据库的表文件。MySQL数据库文件的组成取决于该数据库使用的存储引擎，因此这里仅介绍InnoDB存储引擎相关的数据文件。备课纸适用班级：_P.2.系统数据库MySQL的数据库包括系统数据库和用户数据库。系统数据库是由MySQL安装程序自动创建的数据库，用于存放和管理用户权限和其他数据库的信息，包括数据库名、数据库中的对象及访问权限等信息。MySQL中的系统数据库数据库名说明mysqlMySQL的核心数据库，用于存储MySQL服务的系统信息表，包括授权系统表、系统对象信息表、日志系统表、服务器端辅助系统表等服务器控制和管理信息information_schema用于保存MySQL服务器所维护的所有数据库的信息，包括数据库名、数据库的表、表中列的数据类型与访问权限等。此数据库中的表均为视图，因此在用户或安装目录下无对应数据文件performance_schema用于收集数据库服务器的性能参数。此数据库中所有表的存储引擎为performance_schema，用户不能创建存储引擎为performance_schema的表。默认情况下该数据库为关闭状态syssys数据库中所有数据来自performance_schema。目标是把performance_schema的把复杂度降低，让DBA（数据库管理员）更快的了解DB的运行情况。

学习提示不要随意删除和更改系统数据库的数据内容，否则会使MySQL服务器不能正常运行。任务2解读MySQL的数据类型任务描述数据类型决定了数据的存储格式和有效范围等。MySQL提供了丰富的数据类型，包括整数类型、小数类型、字符串类型、日期类型和JSON类型等。学生讨论Java语言中支持哪些数据类型？基本类型和包装类型备课纸适用班级：_P.整数类型整数类型是数据库中最基本的数据类型MySQL支持数据类型的名称后面指定该类型的显示宽度数据类型(显示宽度)数据类型参数指的是数据类型名称；显示宽度指能够显示的最大数据长度字节数；实例+演示【例3.9】创建test_int表，用于测试整数类型的数据存储。（1）创建test_int数据表（2）向表test_int中，添加两条测试记录如下。（3）查看表结构（4）查询test_int表。小数类型使用浮点数和定点数来表示小数。浮点数类型包括单精度浮点数（FLOAT）和双精度浮点数（DOUBLE），定点数类型是DECIMAL；DECIMAL型的有效取值范围由M和D决定其中M表示数据的长度，D表示小数点后的长度备课纸适用班级：_P.实例+演示【例3.10】创建test_dec表，用于测试小数类型的数据存储。（1）创建测试表（2）添加测试数据（3）查询表结果分析结论从执行结果可以看出，浮点型数据虽然支持精度，但并没按预期输出结果，存在数据误差。实际应用中，类似货币等对精度敏感的数据，建议使用DECIMAL类型。日期类型实例+演示【例3.11】创建test_date表，用于测试日期类型的数据存储。（1）创建测试表（2）添加测试数据（3）查询表结果分析结论YEAR类型精确到年份、DATE类型精确到日、TIME类型取时分秒、DATETIME和TIMESTAMP都可以精确到秒。实际开发中，TIMESTAMP支持动态默认值，当使用ONUPDATECURRENT_TIMESTAMP定义TIMESTAMP后，每一次对记录的修改都会用系统当前时间自动更新时间。在要实时记录更新时间的场景中，TIMESTAMP类型是最合适的选择。字符串类型字符串类型是一种非常重要的数据类型，小到名称，大到一篇博客都可以作为字符串。备课纸适用班级：_P.一般来说，MySQL指定的允许长度包括存储空间和额外开销的长度。实例+演示【例3.12】创建test_char1表，测试字符串类型单列数据存储大小。（1）测试1：超出单列长度的定义分析结论错误提示列的长度最多为21845，这说明VARCHAR数据类型按字符存储。其中，这里字符集默认为utf8mb4，每个字符占3个字节。（2）测试2:超出单列长度的定义分析结论错误提示行的长度最大为65535。这说明MySQL除对单列限制长度外，同时也限制单行长度不能超过65535；由于VARCAHR类型在存储时有1个字符的开销，因此21845+1超出了范围。（3）测试3:符合单列长度的定义备课纸适用班级：_P.分析结论test_char1表创建成功。在使用VARCHAR存储字符串，字符集设为utf8mb4时，最多存储21844个字符。学习提示实际开发中，大多数要处理的字符串都是VARCHAR类型，且从执行效率来说，TEXT和BLOB不如CHAR和VARCHAR，建议只有当需要保存大数量数据时，才选择使用TEXT和BLOB类型。JSON类型JSON是一种轻量级的数据交换格式，是ECMAScript（欧洲计算机协会制定的JS规范）的子集，由于其简洁和清晰的层次结构，已成为当前最为流行的数据交换格式，其本质是一个字符串。MySQL中，JSON类型的值主要有对象和数组两种方式。（1）JSON对象：用符号“｛｝”表示，其数据以键/值对组合，其中键名用双引号“”包裹，使用冒号“：”分隔，后面紧跟键对应的值，形式如下所示。（2）JSON数组：用符号“[]”将数据一一列举，与其他程序语言中数组不同的是，JSON数组支持不同数据类型的值存放在同一数组中。实例演示【例3.14】创建test_json表，测试JSON数据类型的存储。学习提示与MySQL提供的字符串类型比，JSON数据类型具有优化存储格式、自动验证格式等优点，但其所需空间与LONGTEXT或LONGBLOB相同，且不能有默认值。任务3创建和操作数据表任务描述数据表是数据库中存储数据的基本单位，一个数据库可包含若干个数据表。数据库程序员在创建完数据库后需要创建数据表，并确定表中各个字段列的名备课纸适用班级：_P.称、数据类型、数据精度、是否为空等属性。提出问题本任务主要阐述如下内容。1.如何创建数据表，使用图形工具或SQL语句创建表2.怎样定义表中各列3.如何修改数据表4.如何删除数据表回顾数据库关系数据库中，表是以行和列的形式组织，数据存在于行和列相交的单元格中，表的结构一行数据表示一条唯一的记录，一列数据表示一个字段，唯一标识一行记录的属性称为主键。1.查看数据表【例3.9】查看onlinedb数据库下数据表。mysql>USEonlinedb;Databasechangedmysql>SHOWTABLES;2.使用Navicat图形工具创建表实例讲解备课纸适用班级：_P.3.使用CREATETABLE语句创建表语法精讲IFNOTEXISTS：可选参数，判断表不存在时才执行创建表的语句。表名：表示所要创建的表的名称，若不在当前数据库中创建表，则需要使用数据库名.表名的方式引用，例如：onlinedb.users，表示在onlinedb数据库下的表users。字段定义字段名类型[NOTNULL|NULL][DEFAULT默认值][AUTO_INCREMENT][UNIQUEKEY|PRIMARYKEY][COMMENT‘字符串’][外键定义]NULL（NOTNULL）：表示字段是否可以为空。DEFUALT：指定字段的默认值。AUTO_INCREMENT：设置字段为自增，只有整数类型的字段才能设置自增。自增默认基数从1开始，步长为1，每个表只能有一个自增字段。UNIQUEKEY：唯一性约束。PRIMARYKEY：主键约束。COMMENT：注释字段。

外键定义：外键约束。【例3.17】使用CREATETABLE语句，创建users表备课纸适用班级：_P.实例讲解学习提示表的名称必须符合命名规则，且不能为SQL语言的关键字，如create、update、order等。使用有意义的英文词汇，词汇中间以下划线分隔。只能使用英文字母，数字，下划线，并以英文字母开头，不超过32个字符，须见名知意，建议使用名词不是动词。4.查看表结构（1）使用DESCRIBE语句可以查看表的基本定义【例3.18】使用DESCRIBE语句查看users的表结构实例讲解mysql>DESCRIBEonlinedb.users;+---------+--------------+-------+-----+---------+----------------+|Field|Type|Null|Key|Default|Extra|+---------+--------------+-------+-----+---------+----------------+|uid|int(11)|NO|PRI|NULL|auto_increment||uname|varchar(30)|NO||NULL|||upwd|varchar(50)|NO||NULL|||ugender||YES||男||+---------+--------------+-------+-----+---------+----------------+4rowsinset(0.02sec)学习提示：DESCRIBE可以缩写成DESC（2）使用SHOWCLOUMNSFROM语句查看表结构学习提示SHOW[FULL]COLUMNSFROM表名；若使用FULL关键字，则显示基本结构外，还会显示权限和注释列；当不带关键字FULL时，结构显示与DESCIBE语句结果相同。备课纸适用班级：_P.【例3.19】使用SHOWFULLCOLUMNSFROM语句查看users的表结构。实例讲解Privileges表示对该列的权限（3）使用SHOWCREATETABLE语句查看表结构使用SHOWCREATETABLE不仅可以查看表的详细定义，还可以查看表使用的默认的存储引擎和使用的字符集SHOWCREATETABLE表名;实例讲解【例3.20】使用SHOWCREATETABLE语句查看users的表结构mysql>SHOWCREATETABLEusers\G;***************************1.row***************************Table:usersCreateTable:CREATETABLE`users`(`uid`intNOTNULLAUTO_INCREMENTCOMMENT'用户id',`uname`varchar(30)NOTNULL,`upwd`varchar(50)NOTNULL,`ugender`char(1)DEFAULT'男',PRIMARYKEY(`uid`))ENGINE=InnoDBDEFAULTCHARSET=utf8mb4COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci1rowinset(0.00sec)学习提示默认情况下，MySQL的查询结果是横向输出的，第一行是表头，其余行为记录集。当字段比较多时，显示的结果非常乱，不方便查看，这时可以在执行语句后加上参数“\G”，以纵向输出表结构。【例3.21】使用\G语法查看users的表结构，执行结果如下。备课纸适用班级：_P.mysql>DESCUSERS\G;***************************1.row***************************Field:uidType:intNull:NOKey:PRIDefault:NULLExtra:auto_increment***************************2.row***************************Field:unameType:varchar(30)Null:NOKey:Default:NULLExtra:***************************3.row***************************Field:upwdType:varchar(50)Null:NOKey:Default:NULLExtra:***************************4.row***************************Field:ugenderType:char(1)Null:YESKey:Default:男Extra:4rowsinset(0.00sec)表的结构按纵向进行排列，且每个字段单独显示，方便阅读修改表1.修改表名语法讲解ALTERTABLE原表名RENAME[TO]新表名;实例讲解【例3.22】将数据库onlinedb中的users表更名为users_new表备课纸适用班级：_P.mysql>ALTERTABLEusersRENAMEusers_new;QueryOK,0rowsaffected(0.01sec)2.修改字段语法讲解修改字段可以实现修改字段名、字段类型等操作。在一张表中，字段名称是唯一的。ALTERTABLE表名CHANGE原字段名新字段名新数据类型；实例讲解【例3.23】将users_new表中upwd的字段名称修改为upassword，数据类型为varchar(50)。mysql>ALTERTABLEusers_newCHANGEupwdupasswordvarchar(50);QueryOK,0rowsaffected(0.03sec)Records:0Duplicates:0Warnings:0其中“Records:0”表示0条记录，“Duplicates:0”表示0条记录重复，“Warning:0”表示0个警告。可以使用DESC语句查看字段修改是否成功。学习提示在修改字段时，必须指定新字段名的数据类型，即使新字段的类型与原类型相若只需要修改字段的类型，使用的SQL语句语法如下。语法讲解ALTERTABLE表名MODIFY字段名新数据类型;表名指的是要修改的表的名称，字段名指的是待修改的字段名称，新数据类型为修改后的新数据类型。【例3.24】修改users_new表，将upassword字段类型改为varbinary，长度为50。mysql>ALTERTABLEusers_newMODIFYupasswordvarbinary(50);QueryOK,0rowsaffected(0.03sec)Records:0Duplicates:0Warnings:0可以使用DESC语句可以查看字段类型修改是否成功备课纸适用班级：_P.学习提示MODIFY和CHANGE都可以改变字段的数据类型，但CHANGE可以在改变字段数据类型的同时，改变字段名。3.修改字段的排列位置语法讲解ALTERTABLE表名MODIFY字段名1数据类型FIRST|AFTER字段名2字段名1指待修改位置的字段名，数据类型是字段名1的数据类型，参数FIRST表示将字段名1设置为表的第1个字段；AFTER则表示将字段名1排列到字段名2之后。实例讲解【例3.25】修改users_new表，将字段upassword排列到ugender字段之后。mysql>ALTERTABLEusers_newMODIFYupasswordvarbinary(50)AFTERugender;QueryOK,0rowsaffected(0.03sec)Records:0Duplicates:0Warnings:04.添加字段语法讲解ALTERTABLE表名ADD字段名数据类型[FIRST|AFTER已存在的字段名];参数“字段名”是需要增加的字段名称，数据类型是新增的字段的数据类型，FIRST和A