数据库第一章
1.数据(Data):是数据库中存储的基本对象
2.数据库(Database):是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。 3.数据库管理系统(DBMS):位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件
4(K).数据库系统(DBS):由数据库、数据库管理系统(及其开发工具)、应用系统、数据库管理员构成 4.5(K) 数据库系统包括的内容:硬件及平台、软件、人员。
其中人员包括:数据库管理员、系统分析员和数据库设计人员、应用程序员和用户 5.数据管理:对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护 6.数据处理:只对数据进行收集、存储、加工和传播的一种活动的总和 6.0数据库数据具有:永久存储、有组织、可共享的基本特点 7(K).数据管理技术的发展过程 (1)人工管理阶段
? 特点:⑴数据不保存 ⑵无共享、冗余度极大 ⑶数据的独立性:不独立,完全依赖于程序(数据
的物理、逻辑结构变化应用也会变化)
(2)文件系统阶段
? 特点:⑴数据可长期保存 ⑵共享性差、冗余度大 ⑶记录内有结构,整体无结构,文件间是独立的,
因此数据整体无结构。⑷数据的独立性:独立性差,数据的逻辑结构改变必须修改应用程序
(3)数据库系统阶段 8(K).数据库系统的特点:
(1)整体结构化:不仅数据内部结构化,整体是结构化的,数据之间具有联系 (2)数据的共享性高,冗余度低,易扩充 (3)数据独立性高
物理独立性:指用户的应用程序与存储在磁盘上的数据库中数据是相互独立的。当数据的物理存储
改变了,应用程序不用改变。
逻辑独立性:指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。
数据独立性是由DBMS的二级映像功能来保证的
9(K).数据模型分为两类(分属两个不同的层次)
数据模型分为两类:第一类:概念模型和 第二类:逻辑模型和物理模型
(1) 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。是现实世界到
机器世界的一个中间层次
(2) 逻辑模型和物理模型
·逻辑模型主要包括网状模型、层次模型、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。
·物理模型是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。
9.5(K).数据模型通常由:数据结构、数据操作和完整性约束
10(K).两个实体型之间的联系:⑴一对一联系(1:1) ⑵一对多联系(1:n) ⑶多对多联系(m:n) 11.概念模型的一种表示方法:实体-联系方法(E-R方法)
? 实体型用矩形表示,属性用椭圆形表示,联系用菱形表示 12(K)层次数据模型的特点:
⑴有且只有一个节点没有双亲结点,这个节点称为根节点 ⑵跟以外的其他节点有且只有一个双亲结点
⑶任何记录值只有按其路径查看时,才能显出它的全部意义 12.5(K)网状模型的特点: ⑴允许一个以上的节点无双亲 ⑵一个节点有多余一个的双亲 13.关系数据模型的数据结构:
? ? ? ? ? ? ?
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,给每一个属性起一个名称即属性名 主码(Key)表中的某个属性组,它可以唯一确定一个元组。 域(Domain)属性的取值范围。性别的域是男女 分量:元组中的一个属性值。
关系模式:对关系的描述 如:关系名(属性1,属性2,…,属性n)
学生(学号,姓名,年龄,性别,系,年级)
14(K).关系的完整性约束条件:①实体完整性 ②参照完整性 ③用户定义的完整性 15.数据库系统模式的概念:
型(Type):对某一类数据的结构和属性的说明 值(Value):是型的一个具体赋值
例如:学生记录型:(学号,姓名,性别,系别,年龄,籍贯)
一个记录值:(900201,李明,男,计算机,22,江苏)
模式(Schema):数据库逻辑结构和特征的描述,是型的描述,模式是相对稳定的
实例(Instance):模式的一个具体值,反映数据库某一时刻的状态,同一个模式可以有很多实例,实例随
数据库中的数据的更新而变动
16(K).数据库系统的三级模式结构:①模式 ②外模式 ③内模式
① 模式:数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,一个数据库只有一个模式,是数据库系统模
式结构的中间层
②外模式:数据库用户(包括应用程序员和最终用户)使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,数据库用户的数据视图,是与某一应用有关的数据的逻辑表示。
一个数据库可有多个外模式,但一个应用程序只能有一个外模式,外模式通常是模式的子集 ③内模式:是数据物理结构和存储方式的描述,一个数据库只有一个内模式 17.二级映象: ⑴外模式/模式映像
①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
②应用程序是依据数据的外模式编写的,从而应用程序不必修改,保证了数据与程序的逻辑独立性,简称数据的逻辑独立性。
⑵模式/内模式映像
①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
② 应用程序不受影响。保证了数据与程序的物理独立性,简称数据的物理独立性。
第二章
1.关系数据结构及形式化定义: 关系、关系模式、 关系数据库 2.域:是一组具有相同数据类型的值的集合 {‘男’,‘女’}
3.笛卡尔积:给定一组域D1,D2,…,Dn,这些域中可以有相同的。 D1,D2,…,Dn的笛卡尔积为:D1×D2×…×Dn ={(d1,d2,…,dn)|di?Di,i=1,2,…,n}
?
所有域的所有取值的一个组合
·不能重复
3.1元组(Tuple):笛卡尔积中每一个元素(d1,d2,…,dn)叫作一个n元组(n-tuple)或简称元组(Tuple)如:(张清玫,计算机专业,李勇)、(张清玫,计算机专业,刘晨)等都是元组 3.2分量(Component)
笛卡尔积元素(d1,d2,…,dn)中的每一个值di叫作一个分量,如:张清玫、计算机专业、李勇、刘晨等都是分量
3.3基数(Cardinal number:若Di(i=1,2,…,n)为有限集,其基数为mi(i=1,2,…,n),则D1×D2×…×Dn的基数M为:
nM??mii?13.4:表中的每行对应一个元组,表中的每列对应一个域,表中的某一值为分量
4.(K)码---候选码(Candidate key):若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,则称该属性组为候选码;主码:若一个关系有多个候选码,则选定其中一个为主码(Primary key)主属性:候选码的诸属性称为主属性,不包含在任何候选码中的属性称为非主属性或非码属性 5.基本关系的性质
① 列是同质的(Homogeneous) ② 不同的列可出自同一个域
③ 列的顺序无所谓,,列的次序可以任意交换 ④ 任意两个元组的候选码不能相同
⑤ 行的顺序无所谓,行的次序可以任意交换 ⑥ 分量必须取原子值
6.关系模式(Relation Schema)是型,关系是值;因为关系模式是静态的,关系是动态的,经常改变的。 7(K).关系模式可以形式化地表示为: R(U,D,DOM,F)
R 关系名
U 组成该关系的属性名集合 D 属性组U中属性所来自的域
DOM 属性向域的映象集合
F 属性间的数据依赖关系集合
关系模式通常可以简记为:R (U) 或 R (A1,A2,…,An)
8.关系数据库的型: 关系数据库模式;关系数据库的值: 关系模式在某一时刻对应的关系的集合,简称为关系数据库
9、关系操作的特点:一次一集合
10(K).关系的完整性: 实体完整性、 参照完整性、 用户定义的完整性;实体完整性和参照完整性:称为关系的两个不变性,
11(K).规则2.1 实体完整性规则(Entity Integrity): 若属性A是基本关系R的主属性,则属性A不能取空值(主码不能取空值) 12(K).参照完整性
学生(学号,姓名,性别,专业号,年龄) 专业(专业号,专业名)
在表中:专业号是学生表的外码,学生被称为参照关系,专业被称为被参照关系或目标关系 13(K).用户定义的完整性:如自己定义的年龄在0-100之间 14(K).关系代数:
传统的关系代数运算有:并(Union)、差(Except)、交(Intersection)、笛卡尔积 专门的关系代数运算有:选择σ、投影、连接、除
选择举例:查询信息系(IS系)全体学生
σSdept = 'IS' (Student) 或 σ5 ='IS' (Student)
投影运算符的含义:从R中选择出若干属性列组成新的关系 投影举例:查询学生的姓名和所在系
即求Student关系上学生姓名和所在系两个属性上的投影 πSname,Sdept(Student)
或 π2,5(Student) 连接也称为θ连接 等值连接
自然连接:可以消除重复的列
除:给定关系R (X,Y) 和S (Y,Z),其中X,Y,Z为属性组。R中的Y与S中的Y可以有不同的属性名,但必须出自相同的域集。R与S的除运算得到一个新的关系P(X),P是R中满足下列条件的元组在 X 属性列上的投影:
元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合,记作: R÷S = {tr [X] | tr ? R∧πY (S) ? Yx }
Yx:x在R中的象集,x = tr[X]
设关系R、S分别为下图的(a)和(b),R÷S的结果为图(c)
在关系R中,A可以取四个值{a1,a2,a3,a4} a1的象集为 {(b1,c2),(b2,c3),(b2,c1)} a2的象集为 {(b3,c7),(b2,c3)} a3的象集为 {(b4,c6)} a4的象集为 {(b6,c6)} S在(B,C)上的投影为 {(b1,c2),(b2,c1),(b2,c3) } 只有a1的象集包含了S在(B,C)属性组上的投影,所以 R÷S ={a1} 15. 查询至少选修1号课程和3号课程的学生号码 (全部或至少用除法) 解: k=πcno(σcno=’1’\\/σcno=’3’(SC)) πSno,Cno(SC)÷K 15.1 选修1号课程或者3号课程的学生号码
πcno(σcno=’1’\\/σcno=’3’(SC))
15.2没有选修1号课程的学生的学号
πSno(Student)-πSno(σcno=’1’(SC)) 16.查询选修了2号课程的学生的学号。 解:πSno(σCno='2'(SC)) 17.查询至少选修了一门其直接先行课为5号课程的的学生姓名 解: πSname(σCpno='5'(Course??SC??Student))
或 πSname(σCpno='5'(Course)??SC??πSno,Sname(Student))
或 πSname (πSno (σCpno='5' (Course)??SC) ??πSno,Sname (Student))
18. 查询选修了全部课程的学生号码和姓名。
解:πSno,Cno(SC)÷πCno(Course)??πSno,Sname(Student)
第四章
存取控制的方法有:
①自主存取控制(DAC)主要通过SQL的GRANT和REVOKE语句来实现 ②强制存取控制(MAC) 第六章
1.数据依赖:定义属性值间的相互关连(主要体现于值的相等与否),一个关系内部属性与属性之间的约束关系,这就是……,它是数据库模式设计的关键 2.数据依赖的类型:函数依赖、多值依赖
3.规范化理论:正是用来改造关系模式,通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依赖,以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。 4(K).在关系模式R(U)中,对于U的子集X和Y, 如果X→Y,但Y ? X,则称X→Y是非平凡的函数依赖 若X→Y,但Y ? X, 则称X→Y是平凡的函数依赖 例:在关系SC(Sno, Cno, Grade)中,
非平凡函数依赖: (Sno, Cno) →Grade
平凡函数依赖:(Sno, Cno) →Sno 、(Sno, Cno) → Cno
5. 定义6.2 在R(U)中,如果X→Y,并且对于X的任何一个真子集X’,都有X’???Y, 则称Y对X完全函数依赖,记作 X ???Y。
若X→Y,但Y不完全函数依赖于X,则称Y对X部分函数依赖,记作X???Y。 (Sno,Cno)→Grade是完全函数依赖,
(Sno,Cno)→Sdept是部分函数依赖,因为Sno →Sdept成立,
6. 在R(U)中,如果X→Y,(Y ?X) ,Y→X Y→Z, 则称Z对X传递函数依赖。 记为:X → Z
7.设K为R中的属性或属性组合。若K ??。 ?U, 则K称为R的侯选码(Candidate Key) 若候选码多于一个,则选定其中的一个做为主码(Primary Key)。 例子:关系模式S(Sno,Sdept,Sage),单个属性Sno是码, SC(Sno,Cno,Grade)中,(Sno,Cno)是码
外部码:如在SC(Sno,Cno,Grade)中,Sno不是码,但Sno是关系模式SC(Sno,Sdept,Sage)的码,则Sno是关系模式SC的外部码
8. 主码与外部码一起提供了表示关系间联系的手段 9. 各种范式之间存在联系:
PPF/
(1.1)
1NF?2NF?3NF?BCNF?4NF?5NF10. 1NF的定义:如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项,则R∈1NF(表中不能再有表) 11(K). 2NF的定义:若R∈1NF,且每一个非主属性完全函数依赖于码,则R∈2NF。(非主属性完全依赖于码)
例子:S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) ∈1NF, S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) ?2NF 其中,sloc为学生的住处,并且每个系的学生住在同一个地方
?函数依赖有:(Sno, Cno)??P Grade
P
?Sdept Sno?Sdept,(Sno, Cno)??
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