软件工程-基础课程-数据库系统_NoSQL数据库.docxVIP

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数据库系统概览

1传统关系型数据库简介

关系型数据库，基于关系模型，由E.F.Codd在1970年提出。它使用表格结构存储数据，通过定义表格之间的关系来组织和管理数据。关系型数据库的核心是SQL（StructuredQueryLanguage），一种用于查询和操作数据的标准语言。SQL支持ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）特性，确保数据的完整性和一致性。

1.1示例：使用SQL创建表格和插入数据

--创建一个名为students的表格

CREATETABLEstudents(

idINTPRIMARYKEY,

nameVARCHAR(100),

ageINT,

majorVARCHAR(100)

);

--向students表格中插入数据

INSERTINTOstudents(id,name,age,major)

VALUES(1,张三,20,计算机科学),

(2,李四,22,电子工程),

(3,王五,19,数学);

在上述示例中，我们首先创建了一个名为students的表格，包含id、name、age和major四个字段。然后，我们向students表格中插入了三条数据，每条数据包含一个学生的信息。

2NoSQL数据库的兴起与特点

NoSQL（NotOnlySQL）数据库的兴起主要是为了解决大规模数据存储和处理的问题，特别是在Web2.0时代，数据量的爆炸性增长使得传统关系型数据库在扩展性和性能上遇到了瓶颈。NoSQL数据库通过放弃部分ACID特性，采用不同的数据模型（如键值对、文档、列族和图形），以及分布式架构，实现了高扩展性和高并发性。

2.1NoSQL数据库的特点

灵活性：NoSQL数据库通常支持动态模式，允许在不修改数据库结构的情况下添加新的字段。

可扩展性：NoSQL数据库设计时考虑了水平扩展，能够轻松地在多台服务器上分布数据。

高性能：NoSQL数据库通过优化数据访问模式，如使用内存存储，提供了比传统关系型数据库更高的读写性能。

最终一致性：NoSQL数据库通常采用最终一致性模型，这意味着在分布式系统中，数据可能不会立即在所有节点上一致，但最终会达到一致状态。

2.2示例：使用MongoDB存储和查询数据

MongoDB是一个流行的NoSQL文档数据库，它使用BSON（BinaryJSON）格式存储数据，支持动态模式。

2.2.1创建数据库和集合

frompymongoimportMongoClient

#连接到MongoDB

client=MongoClient(localhost,27017)

#创建一个名为university的数据库

db=client[university]

#创建一个名为students的集合

students=db[students]

#插入数据

students.insert_many([

{id:1,name:张三,age:20,major:计算机科学},

{id:2,name:李四,age:22,major:电子工程},

{id:3,name:王五,age:19,major:数学}

])

在上述示例中，我们首先导入了pymongo库，然后创建了一个MongoDB客户端，连接到本地的MongoDB服务器。接着，我们创建了一个名为university的数据库，并在该数据库中创建了一个名为students的集合。最后，我们向students集合中插入了三条数据，每条数据是一个包含学生信息的字典。

2.2.2查询数据

#查询所有学生

forstudentinstudents.find():

print(student)

#查询计算机科学专业的学生

forstudentinstudents.find({major:计算机科学}):

print(student)

在查询数据的示例中，我们首先使用find方法查询了所有学生的信息，并打印出来。然后，我们使用find方法和查询条件{major:计算机科学}查询了计算机科学专业的学生信息，并打印出来。

通过以上示例，我们可以看到NoSQL数据库的灵活性和易用性，以及它在处理大规模数据时的高效性。#NoSQL数据库分类

3键值存储数据库

3.1原理

键值存储数据库是最简单的NoSQL数据库类型，它使用键值对来存储数据。键通常是一个字符串或数字，值可以是任何数据类型，包括字符串、数字、对象、数组等。这种数据库类型非常适