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NoSQL数据库以其独特的数据模型和扩展方式，为大数据和人工智能等领域提供了强有力的支持。本书基于Windows 10及以上操作系统编写，介绍NoSQL数据库的基础知识及其在开发中的应用。全书共14章，第1章介绍NoSQL数据库的基础知识；第2章介绍键值对存储数据库Redis；第3章介绍列式存储数据库HBase；第4章介绍图形存储数据库Neo4j；第5章介绍文档存储数据库MongoDB；第6章介绍MongoDB文档的增删改查；第7章～第10章分别介绍MongoDB数据库中索引、排序与分页、权限机制、MapReduce与GridFS的相关知识；第11章介绍MongoDB的客户端软件；第12章介绍Python与MongoDB的相关知识；第13章介绍Django与MongoDB的相关知识；第14章通过综合案例介绍MongoDB在数据分析中的使用。

第1章  认识NoSQL数据库	1
1.1　人工智能时代下的数据	1
1.2　NoSQL数据库	2
1.2.1  NoSQL数据库概述	2
1.2.2  NoSQL数据库的起源	2
1.3　关系数据库与非关系数据库	2
1.3.1  关系数据库	2
1.3.2  非关系数据库	3
1.3.3  关系数据库与非关系数据库的比较	4
1.4　NoSQL基础理论	5
1.4.1  CAP理论	5
1.4.2  BASE理论	5
1.4.3  最终一致性	6
1.5　NoSQL数据库的分类	6
1.5.1  键值对存储数据库	6
1.5.2  列式存储数据库	7
1.5.3  图形存储数据库	7
1.5.4  文档存储数据库	8
1.5.5　不同NoSQL数据库之间的对比	8
1.6　项目实践：探索NoSQL数据库	9
本章小结	10
课后习题	10
项目实训	10
第2章  键值对存储数据库Redis	11
2.1　认识Redis	11
2.1.1  Redis概述	11
2.1.2  Redis的特点和用途	12
2.1.3  安装Redis	12
2.2　Python操作Redis	14
2.2.1  环境准备	14
2.2.2  导入Redis模块	15
2.2.3  创建Redis客户端实例	15
2.3　数据操作	15
2.3.1  键值对操作	15
2.3.2  哈希表操作	17
2.3.3  列表操作	19
2.3.4  集合操作	20
2.3.5  有序集合操作	21
2.3.6  发布与订阅操作	22
2.4　高级功能	23
2.4.1  事务操作	23
2.4.2  过期时间和持久化	24
2.4.3  分布式锁	24
2.5　项目实践：通过Python操作Redis实现分布式锁	25
本章小结	26
课后习题	26
项目实训	27
第3章  列式存储数据库HBase	28
3.1　认识HBase	28
3.1.1  HBase概述	28
3.1.2  HBase的应用场景	29
3.2　HBase的数据模型	30
3.2.1  HBase的数据存储结构	30
3.2.2  HBase的数据存储概念	31
3.2.3  HBase的基本架构	32
3.3　HBase安装部署	33
3.3.1  环境准备	33
3.3.2  安装HBase	38
3.3.3  启动HBase	39
3.4　HBase的Shell操作	41
3.4.1  基本操作	41
3.4.2  表的相关操作	41
3.5　Python操作HBase	44
3.5.1  环境准备	44
3.5.2  操作HBase	45
3.6　项目实践：设计水费缴费明细表	47
本章小结	49
课后习题	50
项目实训	50
第4章  图形存储数据库Neo4j	51
4.1　认识Neo4j	51
4.1.1  Neo4j概述	51
4.1.2  Neo4j的数据模型	53
4.2　Neo4j安装部署	54
4.2.1  环境准备	54
4.2.2  安装Neo4j	55
4.3　Cypher操作	57
4.3.1  创建数据	57
4.3.2  查询数据	59
4.3.3  创建关系	60
4.3.4  where条件	60
4.3.5  删除关系与节点	61
4.3.6  删除属性	62
4.4　Python操作Neo4j	62
4.4.1  环境准备	62
4.4.2  连接Neo4j数据库	63
4.4.3  节点操作	63
4.5　项目实践：使用Python创建课程知识图	66
本章小结	67
课后习题	67
项目实训	67
第5章  文档存储数据库MongoDB	69
5.1　MongoDB概述	69
5.2　MongoDB的应用	70
5.2.1  应用场景和特点	70
5.2.2  什么时候选择MongoDB	71
5.3　MongoDB的数据库组织结构	71
5.3.1  MongoDB的三个概念	72
5.3.2  MongoDB的组织结构	72
5.3.3  MongoDB的数据类型	72
5.4　在Windows系统下安装和启动	73
5.4.1  环境准备	73
5.4.2  安装软件	74
5.5　在Linux系统下安装和启动	76
5.5.1  创建列表文件	76
5.5.2  更新安装包列表	76
5.5.3  安装MongoDB	77
5.5.4  启动MongoDB	77
5.6　MongoDB的基本命令	78
5.6.1  查看数据库	78
5.6.2  使用数据库	78
5.6.3  删除数据库	79
5.6.4  集合	80
5.6.5  集合的相关操作	81
本章小结	82
课后习题	82
项目实训	83
第6章  MongoDB文档的增删改查	84
6.1　MongoDB文档	84
6.1.1  文档的键和值	84
6.1.2  文档的ID	85
6.2　增加数据	85
6.2.1  增加一条数据	85
6.2.2  自定义ID值	86
6.2.3  增加多条数据	87
6.3　查询数据	88
6.3.1  查询	88
6.3.2  查询中的算术运算符	89
6.3.3  查询中的逻辑运算符	91
6.3.4  文档中的数组	94
6.3.5  其他查询	97
6.3.6  常用函数	100
6.4　修改数据	101
6.4.1  常用修改器	101
6.4.2  数组修改器	106
6.5　删除数据	110
6.6　时间类型	111
6.6.1  new Date()函数	111
6.6.2  ISODate()函数	111
6.6.3  Date()函数	113
6.6.4  valueOf()方法	114
6.7　Null类型	114
6.8　项目实践：增删改查综合练习	115
本章小结	117
课后习题	117
项目实训	117
第7章  索引	119
7.1　数据库中的索引	119
7.2　索引的优缺点	120
7.3　索引的相关操作	120
7.3.1  创建索引	121
7.3.2  删除索引	121
7.4　其他索引	122
7.4.1  复合索引	122
7.4.2  唯一索引	123
7.4.3  稀疏索引	123
7.4.4  分析索引	124
7.5　项目实践：使用bookshop数据练习索引操作	125
本章小结	132
课后习题	132
项目实训	132
第8章  排序与分页	134
8.1　排序	134
8.1.1  sort()函数	134
8.1.2  复合排序	135
8.2  分页	136
8.2.1  limit()函数与skip()函数	136
8.2.2　分页实践	138
8.3　聚合查询	139
8.3.1  常用管道	139
8.3.2  常用表达式	139
8.3.3  聚合管道的使用	139
8.4　项目实践：使用聚合操作处理数据	140
8.4.1  $match过滤数据	141
8.4.2  $project字段投影	141
8.4.3  $count计数	143
8.4.4  $limit与$skip	143
8.4.5  $sort聚合排序	146
8.4.6  $group分组查询	147
本章小结	149
课后习题	150
项目实训	150
第9章  权限机制	151
9.1　权限分配	151
9.2　安装验证服务	152
9.3　用户登录验证	154
9.4　备份还原	160
9.4.1  下载备份还原工具	160
9.4.2  备份数据mongodump	161
9.4.3  还原数据mongorestore	161
9.5　项目实践：备份还原数据库	162
本章小结	164
课后习题	164
项目实训	165
第10章  MapReduce与GridFS	166
10.1　认识MapReduce	166
10.1.1  MapReduce概述	166
10.1.2  MapReduce的格式定义	167
10.2　文件存储	170
10.2.1  存储方式	170
10.2.2  GridFS	170
10.3　项目实践：上传与下载PDF文件	173
本章小结	174
课后习题	174
项目实训	175
第11章  客户端软件	176
11.1　MongoDB Compass	176
11.1.1  创建数据库	177
11.1.2  增加数据	178
11.1.3  修改与删除数据	179
11.1.4  查询数据	179
11.1.5  查询执行计划	180
11.1.6  监控	181
11.2　Studio 3T	182
11.3　NoSQL Manager	183
11.4　项目实践：使用Compass完成增删改查综合练习	185
本章小结	187
课后习题	187
项目实训	187
第12章  Python与MongoDB	189
12.1　连接MongoDB数据库	189
12.2　增删改查操作	190
12.2.1  增加数据	190
12.2.2  删除数据	191
12.2.3  修改数据	191
12.2.4  查询数据	192
12.2.5  其他常用函数	193
12.3　索引与聚合操作	195
12.3.1  创建索引	196
12.3.2  删除索引	197
12.3.3  聚合操作	198
12.4　Python中使用GridFS	199
12.5　项目实践：增删改查综合练习	199
本章小结	202
课后习题	202
项目实训	203
第13章  Django与MongoDB	204
13.1　认识Django	204
13.2　项目实践：酒店员工信息管理模块	206
13.2.1  功能模块设置	206
13.2.2  数据库结构	207
13.2.3  数据库创建	207
13.2.4  项目环境搭建	209
13.3　功能实现	211
13.3.1  配置相关文件	211
13.3.2  测试连接数据库	212
13.3.3  验证管理员登录	213
13.3.4  员工信息录入功能	214
13.3.5  员工信息修改、删除功能	215
13.3.6  员工信息查询功能	218
本章小结	219
课后习题	219
项目实训	219
第14章  综合项目——数据分析	221
14.1　认识pyecharts	221
14.1.1  全局配置项	222
14.1.2  系列配置项	222
14.1.3  pyecharts的图表类型与参数	223
14.1.4  创建图表	223
14.2　项目实践：电商数据分析	225
14.2.1  读取数据	225
14.2.2  处理数据	226
14.2.3  数据分析	227
14.3　项目实践：端午节粽子数据分析	232
14.3.1  读取数据	232
14.3.2  处理数据	233
14.3.3  数据分析	234
本章小结	237
课后习题	238
项目实训	238

党的二十届三中全会强调，必须深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略，统筹推进教育科技人才体制机制一体改革，健全新型举国体制，提升国家创新体系整体效能。这一论述为中国教育科技发展进一步指明了方向。随着新一轮科技革命和产业变革的深入发展，数字技术越来越影响人们的思维方式与生产生活方式，推动着经济社会的全方位重塑和发展，数字化转型与人工智能已成为世界范围内教育变革的重要载体和发展方向。
数据库技术是与人工智能密切相关的技术，与人工智能相互依存。数据库本身是用于存储和管理大量数据的“仓库”，数据库技术可以对大规模的数据进行高效、可靠、安全的存储和管理，为人工智能的算法提供数据基础，保证机器学习算法的高效进行；而人工智能可以对大规模的数据进行深度分析和挖掘，发现其中的规律和趋势，为各行业的决策提供有力支持。
本书立足于人工智能技术应用专业人才培养要求，结合编者团队多年教学经验和教学改革实践成果，精心编写而成。在编写过程中，力求体现以下特色。
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本书匠心独运，采用“理论知识剖析+实践项目演练+实训环节强化”的立体化教学模式，深入浅出地讲解数据库的核心概念、原理与应用，同时通过精心设计的项目实践案例让学生在“做中学”，将理论知识与实际应用相结合。
特色二：实践驱动，案例代码丰富
本书注重实践操作的可行性与有效性，为此提供了丰富多样的案例代码，这些代码不仅覆盖了数据库在人工智能多个热门领域（如大文件存储、Django的使用、数据分析等）的实际应用，还兼顾了不同难度层次，以满足不同学习阶段的需求。学生可以通过亲手编写、调试和优化这些代码，深刻体会数据库在人工智能领域应用的魅力。
特色三：聚焦应用场景，理实一体强化能力
本书注重实践教学，让学生在实际应用场景中切身体验数据库的强大，为学生未来的职业发展打下坚实基础，同时拓宽学习边界，使学习过程更加生动、直观且高效，让学生能在实践中快速成长。 

特色四：融合思政精髓，汇聚多方智慧
在编写的过程中，我们借鉴了国内外诸多数据库应用的相关书籍与经典案例，同时紧跟技术前沿，学习最新的研究成果与技术资料，确保教材内容的前沿性、实用性和权威性。在此过程中，我们还注重挖掘并提炼思政教育的核心价值，如创新精神、团队协作、社会责任等，力求在传授技术知识的同时，引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。
特色五：配备丰富的数字化资源
在精心编纂本书的同时，我们深刻地认识到数字化资源在现代教育中的重要作用，因此特别配备了全方位、多层次的数字化资源，这些数字化资源包括但不限于视频教程、实践项目案例库、实践案例真实数据源、教学PPT，以及相关安装文件。
全书的纸质和电子资源内容由济南职业学院的张倩、鼎利（山东）产业发展有限公司的闫东晨负责总体规划设计。第1章由济南职业学院的王艳娟、徐岩负责编写，第2～4章由济南职业学院的王冰、王丽负责编写，第5、6章由济南职业学院的徐书海负责编写，第7～10章由济南职业学院的张倩负责编写，第11章由济南职业学院的李超负责编写，第12章由济南职业学院的刘珊珊、闫东晨负责编写，第13、14章由济南职业学院的闫东晨负责编写。
由于时间仓促，相关技术繁杂，涉及领域较广，且编者水平有限，本书难免存在疏漏或不妥之处，恳请广大读者批评指正。

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