数据库复习知识点(1)

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基本概念

数据(data)：数据库中存储的基本对象定义：描述事物的符号记录

数据库（DB）：长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的大量数据的集合

数据库管理系统（DBMS）：位于用户和操作系统之间的一层管理软件

主要功能：数据定义功能；数据组织、存储和管理功能；数据操纵功能；数据库的事物管理和运行管理功能；数据库的建立和维护功能；

数据库系统（DBS）：由数据库、数据管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员、组成的存储、管理、处理和维护数据的系统

数据管理：对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护

数据管理技术的发展过程

人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段

数据库系统的特点：

数据结构化；数据的共享性高、冗余度低、易某某；数据独立性高

数据独立性：物理独立性、逻辑独立性【由DBMS的二级映像功能保证】

物理独立性：用户的应用程序与存储在数据库中数据的物理存储是相互独立的。当数据的物理存储改变了，应用程序不用改变。

逻辑独立性：用户的应用程序与数据库的逻辑结构是相互独立的。数据的逻辑结构改变了，用户程序也可以不变。

数据库管理系统提供的数据控制功能：

数据的安全性(security)保护：保护数据以防止比合法使用造成的数据泄密和破坏

数据的完整性(integrity)检查：将数据控制在有效的范围内，并保证数据间满足一定关系

并发（concurrency）控制：对多用户的并发操作加以控制和协调，防止相互干扰而得到错误的结果

数据库恢复( Recovery)：将数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态

二、数据模型：数据结构、数据操作、完整性约束

1、概念：数据模型是对现实世界的模拟

2、类型：第一类：概念模型第二类：逻辑模型、物理模型

概念模型：也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计

逻辑模型：主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型等，按计算机系统的观点对数据建模，用于DBMS实现

物理模型：对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法

3、客观对象的抽象过程---两步抽象

现实世界中的客观对象抽象为概念模型(现实世界抽象为信息世界)

把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型 (信息世界转换成机器世界)

4、数据模型的组成要素：

数据结构：数据结构是对系统静态特性的描述

数据操作：对系统动态特性的描述

数据的完整性约束条件：一组完整性规则的集合

5、概念模型：

实体：客观存在并可相互区别的事物实体集：同一类型实体的集合

实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体

联系：现实世界中，事物内部、事物之间的联系概念模型的表示方法：实体——联系方法（E-R模型）

6、常用的数据模型：

层次模型、网状模型、关系模型、面向对象数据模型、对象关系数据模型、半结构化数据模型

层次模型：

有且只有一个结点没有双亲结点，该节点称为根结点

根以外的其他结点有且只有一个双亲结点

网状模型：允许一个以上结点无双亲、一个结点可以有多余一个的双亲

三、关系模型：

数据结构：

关系(Relation)：一个关系对应通常说的一张表

元组(Tuple)：表中的一行即为一个元组

属性(Attribute)：表中的一列即为一个属性

码（kay）：表中可以唯一确定一个元组的属性组

域（domain）：一组具有相同数据类型的值的集合

分量：元组中的一个属性值

【关系的每一个分量必须是一个不可分的数据项，即不允许表中有表】

数据操纵：查询、插入、删除和更新数据

关系模型的数据操纵是集合操作，操作对象和结果都是关系

完整性约束条件：实体完整性、参照完整性、用户完整性

四、数据库系统的结构：

1、三级模式结构：实例：模式的一个具体值

外模式：视图和部分基本表模式：基本表内模式：存储文件

模式：也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图，数据库系统模式结构的中间层，一个数据库只有一个模式

外模式：也称子模式、用户模式，是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述，是数据库用户的数据视图，与某一应用有关的逻辑表示

【模式——外模式：一对多外模式——应用程序：一对多】

内模式：存储模式，数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方法，一个数据库只有一个内模式

2、两级映像：

外模式/模式映像：

模式：描述的是数据的全局逻辑结构外模式：描述的是数据的局部逻辑结构

同一个模式可以有任意多个外模式，每一个外模式，数据库系统都有一个外模式/模式映象，定义外模式与模式之间的对应关系

数据的逻辑独立性：当模式改变时，数据库管理员修改有关的外模式/模式映象，使外模式保持不变

模式/内模式映像

定义了数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系

数据的物理独立性：当数据库的存储结构改变了(例如选用了另一种存储结构)，数据库管理员修改模式/内模式映象，使模式保持不变应用程序不受影响

五、数据库系统的组成：

数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员

数据库管理员：

决定数据库中的信息内容和结构

决定数据库的存储结构和存取

定义数据的安全性要求和完整性约束条件

监控数据库的使用和周期性的转储数据、维护日志文件等

数据库的改进和重组、重构

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1、关系

目（度）：关系中属性的个数

候选码：关系中能唯一标识一个元组的属性组，而其子集不能

主码：若一个关系中有多个候选码，则选定其中一个为主码

主属性：候选码中的属性

非主属性：不包含在候选码中的属性【非码属性】

全码：关系的所有属性是该关系模式的候选码

关系的三种类型：基本关系（基本表、基表）、查询表、视图表

2、关系模式：关系模式是型、关系是值，关系模式是对关系的描述

R(U,D,DOM,F)

R：关系名 U：组成关系的属性名集合 D：U中属性来自的域

DOM：属性向域的映像集合 F：属性间数据的以来关系集合

3、关系操作：特点：集合操作

查询操作和插入、删除、修改操作两大类

查询操作分类：选择、投影、连接、除、并、差、交、笛卡尔积

五种基本操作：选择、投影、并、差、笛卡尔积

特点：集合操作方式，操作的对象和结果都是集合

4、关系完整性

实体完整性：主属性不可取空值

参照完整性：若属性（属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须：要么取空值，要么等于S中某个元组的主码值

用户定义的完整性：针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求

外码：关系S的主码F作为关系R的属性（组），则F称为R的外码，称基本关系R为参照关系，S为被参照关系

5、关系代数

传统的集合运算：

并：RUS={t|t∈R V t∈S}

交：R∩S={t|t∈R ∧ t∈S}：R-(R-S)

差：R-S={t|t∈R ∧ t?S}

笛卡尔积：R×S={tr⌒ts|tr∈R ∧ ts∈S}

专门的关系代数运算：

选择：在关系R中选择满足给定条件的诸元组【从行的角度进行的运算】

σF（R）={t|t∈R ∧ F(t)=“真”}

逻辑表达式F基本形式：X1θY1 θ：比较运算符

投影：从R中选择若干属性列组成新的关系【从列的角度进行的运算】

XXXXXA（R）={t[A]|t∈R}

连接：从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组

/=σF（RXS）

i,j分别是R,S上列数相等且可比的属性组

等值连接：θ为“=”的连接运算

自然连接：特殊的等值连接，两个关系中进行比较的分量必须是同名的属性组，在结果中把重复的属性列去掉【记作R?S】

悬浮元组：做自然连接时被舍弃的元组

外连接：把悬浮元组也保存在结果关系中，而在其他属性上填空值

左外连接：只保留左边关系R中的悬浮元组

右外连接：只保留右边关系R中的悬浮元组

除运算：T包含所有在R但不在S中的属性及其值，T的元组与S的元组的所有组合都在R中【T=R÷S】【同时从行和列得角度进行计算】

=================================3==================================

结构化查询语言(SQL)是关系数据库的标准语言

非关系模型（层次模型、网状模型）的数据语言：

模式数据定义语言（模式DDL）

外模式数据定义语言（外模式DDL/子模式DDL）

数据存储有关的描述语言（DSDL）

数据操纵语言（DML）

SQL集数据查询、数据操纵、数据定义、数据控制功能于一体

SQL特点：综合统一、高度非过程化、面向集合的操作方式、以同一种语法结构提供多种使用方式、语言简洁，易学易用

基本概念：

基本表：本身独立存在的表，一个关系对应一个基本表；一个或多个基本表对应一个存储文件，一个表可以带若干索引

存储文件：逻辑结构组成了关系数据库的内模式，物理结构对用户透明

视图：从一个或多个基本表导出的表；数据库只存放视图的定义而不存放视图对应的数据；视图是一个虚表；用户可以在视图上在定义视图；基本表中数据发生变化，则从视图中查询出的数据也就随之变化了

二、数据定义

数据定义功能：模式定义、表定义、视图和索引定义

模式定义与删除：

CREATE SCHEMAAUTHORIZATION;

DROP SCHEMA;

CASCADE（级联）：全某某 RESTRICT（限制）：无下属对象时删除

基本表的定义、删除和修改：

CREATE TABLE（ [ ]

[， [ ]]

……[，] );

如果完整性约束条件涉及到该表的多个属性列，则必须定义在表级上：

PRIMARY KEY (Sno，Cno)/*主码由两个属性构成，必须作为表级完整性定义*/

列级完整性约束：直接在数据类型后加关键字

表级完整性约束：关键字（相应属性名）

FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno)

/*表级完整性约束条件，Sno是外码，被参照表是Student */

PRIMARY?KEY：主码 UNIQUE：取唯一值 NOT?NULL：不能取空值

修改基本表：

ALTER TABLE

ADD [COLUMN] [完整性约束条件]：增加新列（级完整性）

ADD[表级完整性约束]：增加新的表级完整性约束

DROP [COLUMN] [CASCADE|RESTRICT]：删除表中的列

DROP CONSTRAINT [CASCADE|RESTRICT]：删除指定完整性约束

ALTER COLUMN ：修改原有列定义（列名、数据类型）

删除基本表：DROP TABLE[ CASCADE|RESTRICT];

索引的建立与删除：

建立索引：CREATE [UNIQUE][CLUSTER]INDEX

ON（[]）【ASC:升序 DESC:降序】

修改索引：ALTER INDEXRENAME TO

删除索引： DROP INDEX

4、数据字典：关系数据库管理系统内部一组系统表，它记录了数据库所有的定义信息。

三、数据查询

SELECT?[ALL|DISTINCT]? [，]?..

FROM[，?]?|[AS]

[?WHERE??]

[?GROUP?BY??[?HAVING??]]

按列名1的值分组，HAVING：满足条件的组才予以输出

[?ORDER?BY??[?ASC|DESC?]];按列名2值升降

确定范围：(NOT)BETWEEN(下限) AND(上限)

确定集合：(NOT)IN

字符匹配：LIKE‘’［ESCAPE‘’］

通配符：%：任意长度的字符串 _：任意单个字符

涉及空值查询：属性名 IS (NOT)NULL

多重条件查询：AND、OR

聚集函数：

计数：COUNT(*)COUNT([DISTINCT|ALL]?)

计算总和：SUM([DISTINCT|ALL]?)

?算平均P$：AVG?([DISTINCT|ALL]?)

最大最小P$MAX（MIN）?([DISTINCT|ALL]??)

WHERE子句与HAVING短语区别在于作用对象不同，WHERE子句作用于基本表或视图，从中选择满足条件的元组。HAVING短语作用于组，从中选择满足条件的组

连接查询：

等值连接：

SELECT Student.*,SC.*；FROM Student,SC；WHERE Student.Sno=SC,Sno;

自身连接：SELECT FIRST.Cno,SECOND.Cpno；FROM Course FIRST, Course SECOND

WHERE FIRST.Cpno=SECOND.Cno

嵌套查询：

定义：将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或HAVING短语的条件中的查询

查询块：一个SELECT-FROM-WHERE语句称为一个查询块

SELECT?Sname/*外层查询父查询*/

FROM?Student

WHERE?Sno?IN(SELECT?Sno??/*内层查询子查询*/

FROM?SC

WHERE?Cno='2');

不相关子查询：子查询的查询条件不依赖于父查询

相关嵌套查询：子查询条件依赖于父查询的查询语句

或！=

ANY

=MIN

ALL

NOT IN

=MAX

带有EXISTS谓词的子查询：不返回任何数据，只产生逻辑真假

基于派生表的查询：子查询出现在FROM子句中

FROM （子查询）AS [派生表名]

【AS关键字可省略，但必须为派生关系指定一个别名】

四、数据更新

插入数据：

INSERT INTO Student(Sno,Sname,Sdept,Sage)

VALUES(‘***’,’陈某某’,’IS’,18)

修改数据：

UPDATE Student SET Sage=22 WHERE Sno=’***’

删除数据：DELETE FROM Student WHERE Sno=’***’

五、视图

建立视图：

CREATE VIEW【“（表中各列名）”】

AS【】

SELECT Sno,Sname,Sage

FROM Student

WHERE Sdept=’IS’;

[WITH CHECK OPTION]

删除视图：DROP VIEW[CASCADE]

查询视图：与基本表相同

视图的作用：

视图能够简化用户的操作

视图使用户能以多种角度看待同一数据

视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性

视图能够对机密数据提供安全保护

利用视图可以更清晰地表达查询

====================================4===============================

数据库的安全性：保护数据库以防止不合法使用所造成的数据泄露、更改或破坏

数据库的不安全因素：

非授权用户对数据库的恶意存取和破坏

数据库中重要或敏感的数据被泄露

安全环境的脆弱性

安全级别划分的指标：安全策略、责任、保证和文档

安全性控制常用方法：用户标识和鉴别、存取控制、视图、审计、密码存储

存取控制：

定义用户权限，并将用户权限登记到数据字典中

合法权限检查

自主存取控制方法：C2级、灵活

用户权限：数据库对象、操作类型

定义用户权限：定义用户可以在哪些数据库对象上进行哪些类型的操作

授权：定义存取权限【不允许循环授权】

GRANT,…

ON,…

TO,…

[WITH GRANT OPTION]：指定获得某权限的用户是否可以把该权限授予别的用户

REVOKE,…

ON,…

FROM,…[CASCADE|RESTRICT]

审计：把用户对数据库的所有操作自动记录下来放入审计日志

审计事件：服务器事件、系统权限、语句事件、模式对象事件

审计功能：

基本功能，提供多种审计查阅方式

提供多套审计规则

提供审计分析和报表功能

审计日志管理功能

AUDIT：设置审计功能 NOAUDIT：取消审计功能

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一、数据库完整性：数据的正确性、相容性

实体完整性（PRIMARY KEY）：基本关系的主属性不可取空值

参照完整性（FOREIGN KEY）：若属性（属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：取空值或等于S中某个元组的主码值

用户定义的完整性：

列值非空（NOT NULL）、列值唯一（UNIQUE）

检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK短语）

【例：Ssex CHAR(2)CHECK（sex IN(‘男’，‘女’）】

完整性约束命名子句：CONSTRAINT

二、触发器：用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程，由服务器自动激活，可以实施更为复杂的检查和操作，具有更精细和更强大的数据控制能力

定义触发器：触发器又叫事件-条件-动作规则，当特定的系统事件发生，对规则进行检查，如果条件成立则执行规则中的动作，否则不执行动作

CREATE TRIGGER

触发事件：INSERT、DELETE、UPDATE（组合）

触发器类型：行级触发器、语句级触发器

激活触发器：

执行该表上的BEFORE触发器

激活触发器的SQL语句

执行该表上的AFTER触发器

删除触发器：DROP TRIGGERON

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关系模式存在的问题：数据冗余度大、更新异常、插入异常、删除异常

一、规范化

1、函数依赖：设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r, r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等而在Y上的属性值不等，则称“X函数确定Y” 或“Y函数依赖于X"，记作X->Y

平凡：X->Y,但Y ? X X 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。中存在非主属性SNAME,SDEPT,MNAME对候选码（S#,CNAME）的部分函数依赖。　

（2）首先消除部分函数依赖（S#,CNAME）→SNAME,SDEPT,MNAME将关系分解为：

R1(S#,SNAME,SDEPT,MNAME)，F1 = { S#→SNAME,SDEPT,MNAME}

R2(S#,CNAME,GRADE)，F2={（S#,CNAME）→GRADE}

在关系R1中存在非主属性对候选码的传递函数依赖S#→SDEPT，所以将R1进一步分解： R11(S#,SNAME,SDEPT) ，F11 = { S#→SNAME,SDEPT}

R12(SDEPT,MNAME) ，F12 = { SDEPT→MNAME}

在R2,R11,R12关系模式中函数依赖都是非平凡的，并且决定因素均是候选码，所以上述三个关系模式均是BCNF。

假设存在名为AAA的数据库，包括S（S# char(8)，SN varchar(8)，AGE int，DEPT varchar(20)，DateT DateTime）和SC（S# char(8)，CN varchar(10)

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