MySQL数据库教程（第2版）-课件 第1章数据库基础知识和 MySQL 的安装与配置

第1章数据库基础知识和MySQL的安装与配置学习目标了解数据管理技术的发展历程。掌握数据库系统的组成和内部体系结构。掌握关系数据库的基础知识。掌握MySQL的安装与配置方法。掌握登录与退出MySQL的方法。1.1数据库概述日常生活和工作中的很多场景或业务活动都离不开数据库，如学校的学生成绩管理、图书馆借还书管理、银行业务、证券市场业务、飞机票/火车票的订票业务、超市业务和电子商务等。数据库可以理解为存放数据的仓库，但数据库中的数据并不是随意存放的，必须满足一定的规则，否则会影响查询效率。研究数据库的根本目的是研究如何科学地组织和管理数据，以提供可共享的、安全可靠的数据。1.1.1数据管理技术的发展历程自从世界上第一台电子数字计算机诞生以来，数据管理技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统3个阶段。人工管理文件系统数据库系统1．人工管理阶段时间：20世纪50年代中期以前。背景：计算机主要用于科学计算。硬件：外部存储设备只有磁带、卡片和纸带。软件：没有可进行数据管理的软件。特点：数据不单独保存；一组数据只对应一个应用程序。计算机没有数据管理功能，应用程序之间不能共享数据，数据冗余度很大。人工管理例如，要求分别编写C语言程序求出10个整数中的最大值和最小值。从这个例子可以看出，在人工管理阶段，程序和数据是不可分割的整体。每个程序都有自己的数据，而且数据不独立，完全依赖于程序，根本无法实现数据共享，数据冗余严重。1．人工管理阶段2．文件系统阶段时间：20世纪60年代中期。背景：计算机已大量用于信息处理。硬件：有了可直接存取的存储设备（如磁盘）。软件：操作系统。特点：数据可长期保存；应用程序与数据具有一定的独立性。数据以文件形式存储，由操作系统统一管理，使得程序与数据具有一定的独立性。实现了数据以文件为单位的共享。文件系统2．文件系统阶段例如，同样要求分别编写C语音程序求出10个整数中的最大值和最小值从这个例子可以看出，文件中只保存了数据，并未存储数据的结构信息，因此读取文件数据的操作必须在程序中实现，这说明程序与数据的独立性仍存在局限性，数据不能完全脱离程序。3．数据库系统阶段时间：20世纪60年代后期背景：计算机广泛应用于各个领域，数据规模越来越大，数据共享要求越来越强。特点：将与多个应用程序相关的数据存放在同一个数据库中，实现数据共享。数据库中保存了数据及其结构信息，应用程序通过数据库管理系统获取数据，真正实现了数据的独立和共享。数据库系统3．数据库系统阶段例如，同样是求10个整数中的最大值和最小值。求最大值的SQL语句为:SELECTMAX(num)FROMdata求最小值的SQL语句为:SELECTMIN(num)FROMdata从这个例子可以看出，在数据库系统阶段，数据库中不仅保存了数据，还保存了数据表的结构信息（如列名称num），数据的存取工作完全由数据库管理系统完成。真正实现了数据独立和数据共享。1.1.2数据库系统数据库系统（DataBaseSystem，DBS）是指引入数据库技术后的计算机系统。1．数据库系统的组成数据库系统实际上是一个集合体，除了计算机硬件系统和操作系统，还包括：数据库数据库管理系统应用程序相关人员：数据库管理员、开发人员和最终用户1.1.2数据库系统2．数据库系统的特点（1）数据集成性强。将与多个应用程序相关的数据存放在同一个数据库中，从而实现数据的集成管理，可以避免数据之间的不相容与不一致。（2）数据共享性高且冗余度低。数据库中的数据可以被多个用户、多个应用程序共享使用，大大降低了数据冗余度，节省了存储空间。（3）数据独立性高。数据独立性是指数据和应用程序相互独立。把数据从程序中分离出去，并且数据的存取由数据库管理系统来负责，从而大大减少应用程序的维护和修改工作量。数据独立性包括逻辑独立性和物理独立性。（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制。数据库管理系统提供了一套有效的数据管理和控制手段，以保证数据库中数据的安全、可靠和正确有效。1.1.2数据库系统3．数据库系统的内部体系结构三级模式：

外模式

概念模式

内模式二级映射：

外模式到概念模式的映射

概念模式到内模式的映射1.1.2数据库系统3．数据库系统的内部体系结构三级模式：（1）外模式。也称为子模式或用户模式，它是对开发人员和最终用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构的描述，是与某一应用程序相关的数据的逻辑表示。（2）概念模式。也称为逻辑模式，它是对数据的全局逻辑结构的描述，是所有用户（或应用程序）的公共数据视图。它不涉及具体的硬件环境与平台，也与具体的软件环境无关。针对不同的用户需求，一个概念模式可以有若干个外模式。（3）内模式。也称为存储模式或物理模式，它是对数据的物理存储结构和存储方法的描述，是数据在存储介质上的具体表现形式。其中，内模式处于底层，它反映了数据在计算机中的实际存储方法；概念模式处于中间层，它反映了设计人员对数据的全局逻辑结构的描述；外模式处于最高层，它反映了最终用户对数据的要求。1.1.2数据库系统3．数据库系统的内部体系结构二级映射：（1）外模式到概念模式的映射是指外模式与概念模式之间的对应关系。外模式是面向最终用户的局部模式，概念模式是全局模式，当概念模式发生改变时，数据库管理员负责改变相应的映射关系，使外模式保持不变，这样就不需要修改应用程序，从而保证了数据的逻辑独立性。（2）概念模式到内模式的映射是数据的全局逻辑结构与物理存储结构的对应关系。当数据的物理存储结构发生改变时，数据库管理员负责改变相应的映射关系，使数据的全局逻辑结构保持不变，从而保证了数据的物理独立性。1.1.3数据模型数据模型是数据库系统的核心，按不同的数据库设计阶段可分为3类。1.概念模型是对现实世界的第一层抽象，通常采用图形化（如E-R图）的方式来表示，方便数据库设计人员与用户进行交流以明确数据需求。2.逻辑模型是概念模型数据化的结果，它提供了表示和组织数据的方法，逻辑模型与具体的数据库管理系统密切相关。3.物理模型是对数据最底层的抽象，它描述了数据在计算机系统内部的表示方式和存取方法。从概念模型到逻辑模型的转换由数据库设计人员完成，从逻辑模型到物理模型的转换主要由数据库管理系统完成。1．概念模型概念模型以用户的视角来描述数据，仅考虑某领域内的实体、属性和联系，而不涉及具体的数据库管理系统和存储细节。概念模型中的几个基本概念，（1）实体（2）属性（3）实体集（4）实体之间的联系（5）E-R图（1）实体客观存在并可相互区分的事物称为实体。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念。例如，一名学生、一名教师、一门课程、一本书等。（2）属性描述实体的特性称为属性。一个实体可以有若干个属性，如学生实体有学号、姓名、性别、出生日期和班级等属性。属性的具体取值称为属性值。例如，某一名男学生实体的性别属性的属性值是“男”。（3）实体集同类型实体的集合称为实体集。例如，对学生实体来说，全体学生就是一个实体集；对课程实体来说，学校开设的所有课程也是一个实体集（4）实体之间的联系实体之间的联系是指两个不同实体集之间的联系。①一对一联系（1∶1）。实体集A中的一个实体最多与实体集B中的一个实体相对应，实体集B中的一个实体也最多与实体集A中的一个实体相对应。例如，一个班级只有一位班长，一位班长也只能管理一个班级，班级和班长两个实体集是一对一联系。②一对多联系（1∶n）。实体集A中的一个实体可以与实体集B中的多个实体相对应，但实体集B中的一个实体最多与实体集A中的一个实体相对应。例如，一个班级可以包含多名学生，而一名学生只能属于一个班级，班级和学生两个实体集是一对多联系。③多对多联系（m∶n）。实体集A中的一个实体可以与实体集B中的多个实体相对应，实体集B中的一个实体也可以与实体集A中的多个实体相对应。例如，一名学生可以选修多门课程，一门课程也可以被多名学生选修，学生和课程两个实体集是多对多联系。（5）E-R图实体联系（Entity-Relationship，E-R）方法是使用最广泛的概念模型表示方法，该方法使用E-R图来描述现实世界中实体集、属性及实体集之间的联系。实体集：用矩形表示。属性：用椭圆表示，并用实线将其与对应的实体集连接起来。联系：用菱形表示，并用实线将其与有关的实体集连接起来，同时标注联系的类型。2．逻辑模型逻辑模型与数据库管理系统密切相关，但不涉及具体的存储细节。逻辑模型的具体形式主要有：（1）层次模型（2）网状模型（3）关系模型（1）层次模型按照层次结构组织数据，用树形结构表示实体集之间的联系。

有且仅有一个根节点（即没有父节点的节点），

除根节点之外的其他节点有且只有一个父节点。层次模型能够反映实体集之间的一对多联系，但节点之间没有横向的关联，很难表示含有多对多联系的复杂结构，目前较少使用。（2）网状模型按照网状结构组织数据，易于表示实体集之间的多对多联系。不仅允许一个以上的节点没有父节点；而且允许一个节点有多个父节点。网状模型能更好地描述现实世界中实体集之间的联系，但其结构复杂，不容易维护，目前较少使用。（3）关系模型关系模型是主流的逻辑模型，用二维表格（数据表）来表示实体集以及实体集之间的联系。1.1.4关系数据库基于关系模型建立的数据库称为关系数据库。关系数据库实际上是由若干张二维表格组成的集合。1．关系数据库中的基本术语（1）关系（2）属性（字段）（3）元组（记录）（4）分量（5）域（6）主关键字（7）外部关键字（1）关系一个关系就是一张二维表格。对关系的描述称为关系模式，关系模式的一般格式为：关系名（属性名1，属性名2，……，属性名n）

学生实体集的关系模式为：学生表(学号,姓名,性别,出生日期,班级)

（1）关系一个关系就是一张二维表格。对关系的描述称为关系模式，关系模式的一般格式为：关系名（属性名1，属性名2，……，属性名n）课程实体集的关系模式为：课程表(课程编号,课程名称,学分)

（1）关系一个关系就是一张二维表格。对关系的描述称为关系模式，关系模式的一般格式为：关系名（属性名1，属性名2，……，属性名n）选修多对多联系的关系模式为：选修成绩表(学号,课程编号,成绩)

（2）属性（字段）二维表格中的一列称为一个属性，每个属性都有一个属性名。在关系数据库中，一列称为一个字段，每个字段都有字段名称。（3）元组（记录）二维表格中的一行称为一个元组，在关系数据库中称为一条记录。（4）分量一条记录中某个字段的具体取值称为一个分量，也称为数据项、字段值或属性值。（5）域字段的取值范围。例如，表1-2中的学分字段只能存储数值数据。（6）主关键字关系中能够唯一标识一条记录的字段集（一个字段或几个字段的组合），也称为主键或主码。学生表：学号课程表：课程编号选修成绩表：学号+课程编号（7）外部关键字如果一个字段集不是所在关系的主键，而是另一个关系的主键，则该字段集称为外部关键字，也称为外键或外码。选修成绩表有两个外键：学号课程编号2．关系的基本性质一个关系就是一张二维表格，但并不是所有的二维表格都是关系，一个关系应具有以下7个性质。（1）元组（记录）个数有限。（2）元组（记录）各不相同。（3）元组（记录）的次序可以交换。（4）元组（记录）的分量是不可再分割的基本数据项。（5）属性（字段）名各不相同。（6）属性（字段）的次序可以交换。（7）属性（字段）的分量具有与该属性相同的值域。由关系的基本性质可知，二维表格的每一行都是唯一的，而且同一列的分量的数据类型都是相同的。3．专门的关系运算关系数据库是由若干张二维表格（关系）组成的集合，关系运算的结果也是一个关系。关系数据库中专门的关系运算有（1）选择（2）投影（3）连接（4）除这些运算是实现数据查询与数据处理的基础。（1）选择运算一元运算，执行该运算会从指定关系中选出满足给定条件的元组组成一个新的关系。

班级=“英语2401”(喜欢唱歌的学生R)（2）投影运算一元运算，执行该运算会从指定关系中选出某些属性组成一个新的关系。

∏学号，姓名(喜欢唱歌的学生R)（3）连接运算二元运算，执行该运算会把两个关系中满足连接条件的元组组合成一个新的关系，通常记作：R⋈S。内连接①等值连接②非等值连接③自然连接外连接④左外连接⑤右外连接⑥

全外连接①等值连接等值连接就是从关系R和关系S的广义笛卡儿积中选取满足等值条件的元组组成一个新的关系。假设关系R有m个属性、i个元组，关系S有n个属性、j个元组。则两个关系的广义笛卡儿积可以记作R×S，运算结果是一个具有m+n个属性、i×j个元组的关系。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行广义笛卡儿积运算，将得到一个具有7个属性（含重复属性），9个元组的关系。①等值连接学生R与选修成绩S两个关系进行广义笛卡儿积运算，实际上得到的是一个错误的学生选修成绩单（成绩不符合实际情况）。①等值连接等值连接是在广义笛卡儿积的基础上，只保留满足等值条件的元组。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行等值连接，等值条件为“R.学号=S.学号”。①等值连接等值连接是在广义笛卡儿积的基础上，只保留满足等值条件的元组。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行等值连接，等值条件为“R.学号=S.学号”。②非等值连接从关系R和关系S的广义笛卡儿积中选出满足非等值条件的元组组成一个新的关系。可以使用的比较运算符（>、>=、<=、<、<>），运算结果同样包含两个关系的所有属性，也包括重复的属性。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行非等值连接，非等值条件为“R.学号>S.学号”②非等值连接从关系R和关系S的广义笛卡儿积中选出满足非等值条件的元组组成一个新的关系。可以使用的比较运算符（>、>=、<=、<、<>），运算结果同样包含两个关系的所有属性，也包括重复的属性。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行等值连接，非等值条件为“R.学号>S.学号”③自然连接按照公共属性值相等的条件进行连接，要求两个关系中必须有相同的属性，并且在结果中消除重复的属性。自然连接实际上就是在等值连接的基础上去掉重复的属性。将学生R与选修成绩S两个关系进行自然连接，结果中只有一个学号属性。④左外连接在等值连接的基础上，保留左边关系R中要舍弃的元组，同时将右边关系S对应的属性值用NULL代替。左外连接能够保证包含左边关系R中的所有元组。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行左外连接。⑤右外连接在等值连接的基础上，保留右边关系S中要舍弃的元组，同时将左边关系R对应的属性值用NULL代替。右外连接能够保证包含右边关系S中的所有元组。例如，将学生R与选修成绩S两个关系进行右外连接。⑥全外连接在等值连接的基础上，同时保留关系R和关系S中要舍弃的元组，但将其他属性值用NULL代替。全外连接能够保证包含关系R和关系S中的所有元组。（4）除运算关系R和关系S的除运算（记作R÷S）要求关系S的属性必须全部包含在关系R中，且关系R中存在关系S中没有的属性，运算结果的属性由R中除去S中的属性后剩下的属性组成，元组由关系R与关系S中在所有相同属性上有相等值的那些元组组成。（4）除运算例如，将学生选课表R与所有课程S进行除运算，目的是找出选修了所有课程的学生。1.1.5大数据时代的数据库大数据时代的数据库根据所使用的语言不同可以分为三大类：1.SQL类数据库。使用SQL作为其标准查询语言的关系数据库，其核心优势在于能够确保数据的一致性，典型代表有Oracle、MySQL、SQLServer等。2.NoSQL类数据库。泛指非关系数据库，这类数据库通常具备分布式特性，采用键值对、文档、列族或图形等灵活模型，旨在解决关系数据库面临的高并发、海量数据和高扩展性问题，典型代表有Redis、MongoDB、HBase、Neo4j等。3.NewSQL类数据库。对各种新型可扩展、高性能数据库的简称。NewSQL旨在结合SQL的强一致性和NoSQL的高扩展性优势，典型代表有GoogleSpanner、TiDB、OceanBase、CockroachDB等。1.2MySQL的安装与配置

MySQL是一种开源的关系数据库管理系统，支持多种平台。

MySQL社区版（Community）是供个人用户免费使用的版本。

个人用户可以直接进入MySQL官网下载相应版本的安装程序，然后进行安装与配置。1.2.1安装与配置MySQLWindows平台中MySQLServer8.0的安装与配置过程中，需要注意以下4个地方。①在ChoosingaSetupType界面进行安装类型的选择时，应选择Serveronly。②在AccountsandRoles界