Introduction à la base de données Introduction Notes [Finishing Edition]

(1) Introduction

Lorsque vous vous connectez à votre compte QQ et que vous soufflez de l'eau avec d'autres, lorsque vous remettez des devoirs à copier à la fin de la période, lorsque vous vous connectez à certains sites Web au travail, par exemple, lorsque vous vérifiez votre carte bancaire avec peu de solde À l'époque (couvrant votre visage), vous n'avez peut-être pas fait attention (inutile, la plupart des gens ne veulent pas faire attention à hahaha) Nous avons traité les bases de données d'une manière ou d'une autre, peut-être êtes-vous un développeur, ou peut-être êtes-vous simplement Utilisateurs ordinaires, c'est un article que j'ai toujours voulu écrire l'année dernière, mais il n'y a aucune opportunité appropriée. Les heures supplémentaires et les heures supplémentaires ont été écrites en ce moment. En même temps, une série d'articles que je veux mettre à jour récemment vise principalement les connaissances théoriques des bases de données. Je vais également réorganiser les articles MySQL que j'ai écrits l'année dernière.

Remarque: cet article se concentre toujours sur la théorie partielle, qui convient mieux aux novices de bases de données ou aux petits partenaires ayant une certaine base pratique,

Maintenant que vous avez ouvert cet article, vous êtes destiné à ne pas être un villageois. Passons aux programmeurs Java dans ce tour!

Dans le développement et l'apprentissage, si vous voulez répondre à certains besoins, le traitement des données est trop fréquent. Comment stocker ces données est votre considération. Bien sûr, indépendamment des performances, de la gestion, de la sécurité, etc., vous avez plus de choix. txt, enregistrez un xml, et même enregistrez un excel, etc., un ami novice m'a posé une telle question "lorsqu'il apprend certaines techniques d'E / S, il enregistre souvent simplement des données dans un fichier .txt, Pourquoi avez-vous besoin d'une base de données? "Ces petites démos, tout le monde aurait dû le faire dans l'apprentissage de base de Java, alors nous commencerons par ce problème ~

(2) Pourquoi utiliser la base de données?

(1) Vitesse de requête

Supposons que nous stockons toutes les données dans un fichier commun (data.txt) _ (séparé par des virgules)

......
"Eminem",male,1972,"USA"
"Rihanna",female,1988,"Barbados"
"Taylor Swift",1989,female,"USA"
"Aavril Lavigne",1984,female,"Canada"
......

Si nos données sont extrêmement volumineuses, nous devons interroger certaines des données, par exemple, pour interroger la nationalité d'Eminem, nous utilisons généralement la traversée, mais il ne fait aucun doute que ce temps de réponse deviendra extrêmement lent, mais après avoir utilisé la base de données , il fournit un certain nombre de câbles technologie plomb et nous pouvons résoudre ce problème

(2) Les données sont complètes et valides

"Rihanna",female,1988,"Barbados"
"Rihanna",female,1995,"USA"

S'il y a un nom en double dans les données, comment juger s'il s'agit de la même personne?

Que se passe-t-il si les données du fichier data.txt sont modifiées de manière incorrecte, par exemple, l'année de naissance est modifiée en une expression non valide telle qu'un autre type de chaîne?

Peut-être pouvez-vous écrire des déclarations de jugement logique dans le programme pour filtrer et traiter ces problèmes, mais toujours dans le cas de données relativement volumineuses, il y aura une variété de problèmes, ce qui augmentera la difficulté de développement pour les développeurs, et la base de données elle-même s'est développée Quelques contraintes pour garantir l'intégrité et l'efficacité des données, de sorte que les développeurs doivent seulement prêter plus d'attention à la conception du programme lui-même, plutôt que de passer trop de temps à traiter certains détails des données

(3) Partage de données

Txt / excel, etc. , qui sont souvent utilisés pour simplement stocker des données, appartiennent à un seul fichier et ne peuvent pas être partagés . Seul l'utilisateur actuel peut utiliser et modifier

La base de données puis permet aux utilisateurs de partager , différents utilisateurs peuvent accéder simultanément les données dans la base de données, l'utilisateur peut également utiliser une variété de moyens par une interface de base de données et fournir le partage de données

(4) Sécurité des données

Dans notre ancien, la modification des données est très aléatoire,
mais dans le développement réel, nous devons parfois faire face à ce que plusieurs utilisateurs récupèrent et modifient les données dans le même fichier, ou dans le cas d'une concurrence, écrivent le même fichier ou enregistrement, et la base de données Certaines technologies basées sur les verrous peuvent nous aider à résoudre ces problèmes

(5) Récupération après défaillance

En raison d'erreurs logiques ou physiques, qui ont entraîné un mauvais fonctionnement du système, qui ont provoqué la destruction des données, comment restaurer rapidement les données, le système de fichiers unique au-dessus de nous ne peut évidemment pas nous aider à résoudre le problème, mais la base de données a des mécanismes associés pour compenser et traiter les problèmes liés. Le problème

Ci-dessus, nous avons seulement analysé pourquoi la base de données est utilisée à partir de quelques points communs. Bien sûr, c'est beaucoup plus que cela, donc en général , les méthodes spéciales de stockage et de gestion de la base de données améliorent non seulement l' efficacité , mais réduisent également considérablement le développeur. Charge

Pour résumer: la base de données em ... est une bonne chose!

(3) Présentation du système de base de données

(1) Quatre concepts de base

A: Données

Les données sont la forme et le support de l'information, et c'est aussi l'objet de base stocké dans la base de données

Définition des données : enregistrements symboliques décrivant des choses

Types de données : texte, graphiques, images, audio, vidéo, dossiers des élèves, transport de marchandises, etc.

La sémantique des données: la signification des données s'appelle la sémantique des données, et les données et leur sémantique sont inséparables, ce qui fait également écho à ce qui précède: "Les données sont la forme et le porteur de l'information"

B: Base de données (base de données)

Définition : la base de données (DB pour faire court) est une collection de grandes quantités de données connexes qui sont stockées dans un ordinateur pendant une longue période, organisées, gérées de manière unifiée et partageables

Pour le dire simplement: une base de données est une collection de données stockées de manière organisée (compréhensible comme un entrepôt de données) , et peut être partagée par différents utilisateurs

En particulier, faites attention à un point: un logiciel de base de données tel que MySQL et Oracle ne peut pas être appelé une base de données. Leur nom exact est DBMS (Database Management System). Bien sûr, nous sommes généralement habitués au langage parlé. Il est appelé base de données XXX. En théorie, C'est inexact, c'est bien d'avoir un concept différent.

C: Système de gestion de base de données (SGBD)

Mes amis, ces biens sont appelés théoriquement système de gestion de base de données et le concept de base de données doit être distingué.

Définition : Il s'agit d'une couche de logiciel de gestion de données entre l'utilisateur et le système d'exploitation, qui est utilisée pour établir, utiliser et maintenir une base de données, dénommée SGBD (Database Management System)

Jetez un œil à ses fonctions:

① Fonction de définition de base de données

• Le SGBD fournit un langage de définition de données (Data Definition Language, DDL) pour définir les objets de données dans la base de données, spécifier sa structure et ses contraintes, etc.

② Fonction de manipulation des données

• Le SGBD fournit un langage de manipulation de données (DML) pour implémenter les opérations de base sur la base de données, notamment l'interrogation de la base de données pour obtenir les données requises, la mise à jour de la base de données pour refléter les changements dans le monde réel, etc.

③ Organisation et gestion du stockage des données

• Organisation classifiée, stockage et gestion de diverses données, y compris dictionnaire de données (définition de la base de données de stockage, statistiques d'exécution de la base de données, etc.), données utilisateur, chemin d'accès aux données, etc.

• Déterminez la structure de fichiers et la méthode d'accès pour organiser ces données sur le disque.

• Réalisez la connexion entre les données.

④ Gestion des transactions de base de données et gestion des opérations (contrôle)

• Gestion et contrôle unifiés de l'établissement, de l'utilisation et de la maintenance de la base de données pour garantir la sécurité, l'intégrité, le fonctionnement simultané de plusieurs utilisateurs et la récupération du système après une panne.

⑤ Maintenance de la base de données

• Chargement des données de la base de données, vidage des bases de données converties, réorganisation des bases de données récupérées et surveillance et analyse des performances

Pour résumer :

• Il effectue une gestion et un contrôle unifiés de la base de données pour assurer la sécurité et l'intégrité de la base de données
• Les utilisateurs accèdent aux données de la base de données via le SGBD, et l'administrateur de la base de données gère également la base de données via le SGBD
• Il permet à plusieurs applications et utilisateurs de créer, modifier et interroger la base de données en même temps ou à différents moments en utilisant différentes méthodes

D: Système de base de données (DBS)

Composition du système après l'introduction de la base de données dans le système informatique

Le système de base de données comprend: ① base de données ② système de gestion de base de données (et ses outils de développement) ③ système d'application ③ administrateur de base de données

(2) L'émergence et le développement de la technologie de gestion des données

La gestion des données est la classification, l'organisation, le codage, le stockage, la récupération et la maintenance des données

Le processus de développement de la technologie de gestion des données
① Étape de la gestion manuelle (milieu des années 40-milieu des années 50)

• Au stade de la gestion manuelle, les données sont orientées application et ne peuvent pas être enregistrées ou partagées, et elles ne sont pas indépendantes des données
  • Les données sont orientées application: les données doivent être définies et gérées par l'application elle-même, c'est-à-dire que le programmeur doit spécifier la structure de stockage, la méthode, la méthode d'entrée, etc. des données
  • Indépendance des données: fait référence à la structure logique et à la structure physique de l'application de l'utilisateur et les données sont indépendantes les unes des autres

Stage Stade du système de fichiers (de la fin des années 50 au milieu des années 60)

• Le système de fichiers gère les données. Les données peuvent être stockées pendant une longue période et elles ont un certain degré de partage, mais elles ne sont pas indépendantes des données.

Stage Étape du système de base de données (fin des années 1960-présent)

(3) Caractéristiques du système de base de données

La brève introduction précédente à l'étape de gestion manuelle, ainsi que certains avantages et inconvénients de l'étape du système de fichiers et des systèmes de bases de données, leurs produits évolutifs ayant naturellement apporté certaines améliorations aux lacunes de la première, les éléments suivants énumèrent brièvement leurs caractéristiques

• Structure des données
• Partage de données élevé, faible redondance et expansion facile
• Haute indépendance des données
  • Les données sont gérées et contrôlées par un SGBD

A: Structure des données

La structure des données est la différence fondamentale entre le système de base de données et le système de fichiers . Dans le système de fichiers, les données à l'intérieur du fichier indépendant sont généralement structurées, mais il n'y a pas de connexion entre les fichiers, de sorte que les données globales ne sont pas structurées

Bien que le système de base de données soit souvent divisé en plusieurs fichiers de données distincts, et que le fichier ait également une structure de données complète , il accorde plus d'attention à l'interconnexion entre les fichiers de données dans la même base de données

La vue simple est: structure globale + structure de données (modèle de données)

B: Partage de données élevé, faible redondance et expansion facile

Le système de base de données traite et décrit les données dans une perspective globale. Les données font face à l'ensemble du système et peuvent être partagées et utilisées par plusieurs utilisateurs et plusieurs applications.

Redondance des données réduite, tout en économisant de l'espace de stockage, en évitant l'incompatibilité et l'incohérence entre les données, ce qui rend le système facile à étendre

Cette fonctionnalité réduit non seulement la redondance des données, mais économise également l'espace de stockage, mais évite également les incompatibilités et les incohérences entre les données, ce qui rend le système facile à étendre

C: Haute indépendance des données

① Indépendance physique

• Fait référence à l'application de l'utilisateur et les données stockées dans la base de données sur le disque sont indépendantes les unes des autres, c'est-à-dire: lorsque le stockage physique des données change, l'application n'a pas besoin de changer

② indépendance logique

• La structure logique de l'application et de la base de données de l'utilisateur est indépendante de la structure logique des données modifiées, le programme utilisateur peut également être inchangé

• L'indépendance des données est garantie par la fonction de mappage secondaire du SGBD

③ Les données sont gérées et contrôlées par le SGBD

• Protection de la sécurité des données (sécurité)
• Vérification de l'intégrité des données (intégrité)
• Contrôle d'accès simultané
• Récupération de base de données (récupération)

(4) Structure du système de base de données

Du point de vue du système de gestion de base de données, le système de base de données adopte généralement une structure de modèle à trois niveaux, qui est la structure du système interne du système de base de données

Du point de vue de l'utilisateur final de la base de données (architecture externe au système de base de données), la structure du système de base de données est divisée en:

• Structure à utilisateur unique
• Structure maître-esclave
• Structure distribuée
• Client / Serveur
• Navigateur / serveur d'application / structure multicouche de serveur de base de données, etc.

(1) Plusieurs concepts de base

A: Le concept de "type" et de "valeur"

Type : description de la structure et des attributs d'un certain type de données

Valeur (Value) : est une affectation spécifique de type

Par exemple, les enregistrements des employés sont définis comme des types d'enregistrement (numéro, nom, sexe, service, âge, ville natale)

Et (20200417, Tom, homme, service technique, 40, Pékin) est une valeur d'enregistrement du type d'enregistrement

B: Schéma

Le mode est une description de la structure logique et des caractéristiques de toutes les données de la base de données (structure des données et connexions) , il implique uniquement la description du type, n'implique pas de valeurs spécifiques et le mode est relativement stable

C: Instance

Une valeur spécifique du mode reflète l'état de la base de données à un certain moment. Le même mode peut avoir de nombreuses instances. Les instances changent avec la mise à jour des données dans la base de données.

Le modèle est relativement stable et l'instance est relativement variable, car les données de la base de données sont constamment mises à jour. Le modèle reflète la structure et la connexion des données, et l'instance reflète l'état de la base de données à un certain moment.

Après avoir examiné le modèle et l'exemple de carte séparément, les concepts des deux sont bien distingués. Par exemple, dans l'exemple ci-dessus, il s'agit d'un modèle de base de données des cours au choix des étudiants, qui contient les dossiers des étudiants, ainsi que les dossiers des cours et les cours au choix des étudiants Records, mais je citerai quelques exemples ci-dessous, par exemple, il est un exemple de base de données de sélection de cours d'étudiant en 2020, bien sûr, il y a aussi 2019 en 2018, etc. Chaque instance est différente, bien qu'il s'agisse d'une base de données de sélection de cours d'étudiant Motif

(5) La structure du modèle à trois niveaux du système de base de données

Le système de base de données est divisé en trois niveaux, et une image simple est créée pour rendre tout le monde plus intuitif. Bien sûr, il est préférable de jeter un bref coup d'œil à l'introduction des concepts suivants avant de retourner manger ~

Parlez d'abord du mode, puis parlez du haut et du bas

(1) Mode (mode logique)

Définition : La description de la structure logique et des caractéristiques de toutes les données de la base de données est une vue commune des données de tous les utilisateurs, qui intègre les besoins de tous les utilisateurs, et il n'y a qu'un seul mode pour une base de données

Par exemple: dans ma base de données, il existe de nombreux modes de relation, tels que le mode de relation utilisateur (numéro d'utilisateur, nom d'utilisateur), la relation d'autorisation (numéro d'autorisation, nom d'autorisation), etc., la collecte de tous les modes de relation dans la base de données constitue un mode logique

L'emplacement du modèle (dans le modèle à trois niveaux) : est la couche intermédiaire de la structure du modèle de système de base de données

Indépendamment des détails de stockage physique des données et de l'environnement matériel

Sans rapport avec des applications spécifiques, des outils de développement et des langages de programmation de haut niveau

(2) Mode externe (mode secondaire / mode utilisateur)

Définition : La description de la structure logique et des caractéristiques des données locales utilisées par les utilisateurs de la base de données (y compris les programmeurs d'applications et les utilisateurs finaux) est une représentation logique des données liées à une application

La localisation du mode externe (en mode trois couches) : entre le mode et l'application

La relation entre le mode et le mode externe : un à plusieurs, le mode externe est généralement un sous-ensemble du mode (il suffit de regarder la mémoire de l'image) -, différents modes externes reflètent les besoins de l'application des différents utilisateurs, la façon de visualiser les données et la confidentialité des données Prérequis

Relation entre les modes externes et les applications : un à plusieurs, le même mode externe peut également être utilisé par plusieurs systèmes d'application d'un utilisateur, mais une application ne peut utiliser qu'un seul mode externe

(3) Mode interne (mode de stockage)

Il s'agit d'une description de la structure physique et de la méthode de stockage des données. Il définit les types d'enregistrements internes de la base de données, la technologie d'adressage des enregistrements, l'organisation des index et des fichiers et le contenu du contrôle des données.

Comment les données se comportent dans la base de données:

• Enregistrer la méthode de stockage (stockage séquentiel, stockage selon la structure de l'arbre B, stockage selon la méthode de hachage)

• Organisation de l'index

• Si les données sont compressées et stockées

• Si les données sont cryptées

• Structure d'enregistrement de stockage de données

• Une base de données n'a qu'un seul mode interne

Schéma de réseau

(6) Image secondaire de la base de données

Cette image secondaire est divisée en:

• L'image entre le mode externe et le mode
• Images en mode et en mode interne

(1) L'image entre le mode externe et le mode

Assurer l'indépendance logique des données

Lorsque le mode change , l'administrateur de la base de données modifie l'image de mode / mode externe pertinente pour conserver le mode externe inchangé

Le programme d'application est écrit selon le mode externe des données, de sorte que le programme d'application n'a pas besoin d'être modifié , et l'indépendance logique des données et du programme est assurée.

(2) L'image du mode et du mode interne

L'indépendance physique des données est garantie.
Lorsque la structure de stockage de la base de données est modifiée (par exemple, une autre structure de stockage est sélectionnée), l'administrateur de la base de données modifie l'image mode / mode interne pour garder le mode inchangé et l' application n'est pas affectée , garantissant les données L'indépendance physique par rapport au programme , appelée indépendance physique des données.

(3) Résumé des images secondaires

• Assurer la stabilité du mode base de données externe

• La stabilité de l'application est garantie par le bas. Sauf si les exigences de l'application elles-mêmes changent, l'application n'a généralement pas besoin d'être modifiée

• L'indépendance entre les données et le programme permet de séparer la définition et la description des données de l'application

• L'accès aux données est géré par le SGBD, les utilisateurs n'ont pas à prendre en compte des détails tels que les chemins d'accès, ce qui simplifie la préparation des programmes d'application et réduit considérablement la maintenance et la modification des programmes d'application

(VII) Composition du système de base de données

Base de données, système de gestion de base de données (et ses outils de développement), système d'application, administrateur de base de données, plate-forme matérielle et base de données, logiciel, personnel

Ce morceau n'est pas très important, et il est relativement facile à comprendre, donc je n'entrerai pas dans les détails et je ne connais que ces points.

(8) Fin

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