软考（中级-软件设计师）数据库篇（1101）

第6章 数据库系统基础知识

一、基本概念

1、数据库

数据库（Database ，DB）是指长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和扩展性，并可为各种用户共享。

2、数据库管理系统

数据库管理系统（Database Management System，DBMS）是数据库系统的核心软件，要在操作系统的支持下工作，解决如何科学地组织和存储数据、如何高效地获取和维护数据的系统软件问题，其主要功能包括数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据组织、存储、管理和数据库的建立与维护。

1.1 DBMS的特征与分类

1、DBMS的特征

• 数据结构化且统一管理
• 有较高的数据独立性
• 提供数据控制功能

2、DBMS的分类

• 关心数据库系统：是支持关系模型的数据系统。
• 面向对象的数据库系统：是支持以对象形式对数据建模的数据库系统。
• 对象关系数据库系统：在传统的关系数据模型基础上，提供元组、数组、集合等更丰富的数据类型以及处理新的数据类型操作能力，这样形成的数据模型称为对象关系数据模型，基于对象关系数据模型的DBS称为对象关系数据系统。

二、数据库三级模式两级映像

数据库系统采用三级模式结构，这是数据库管理系统内部的系统结构。

• 外模式：也称用户模式或子模式，是用户与数据库系统的接口是用户用到的那部分数据的描述，由若干个外部记录类型组成。描述外模式的数据定义语言称为外模式DDL。
• 概念模式：也称模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，它由若干个概念记录类型组成，只涉及行的描述，不涉及具体的值。概念模式的一个具体值称为模式的一个实例，同一个模式可以由很多实例、
• 内模式：也称存储模式，是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式，定义所有内部记录类型、索引和文件的组织方式，以及数据控制方面的细节。描述内模式的数据定义语言称为内模式DDL。
• 外模式/模式映像：该映像存在于外部级和概念级之间，实现了外模式到概念模式之间的相互转换。
• 模式/内模式映像：该映像存在于概念级和内部级之间，实现了概念模式之间的相互转换。
• DBMS的两级映像功能保证了数据的独立性。

三、数据库的分析与设计过程

四、数据模型

模型就是对现实世界特征的模拟和抽象。

数学模型是对现实世界数据特征的抽象。

数据模型是用来描述数据的一组概念和定义。

数据模型的三要素：

• 数据机构：是所研究的对象类型的集合，是对系统静态特性的描述。
• 数据操作：是对数据库中各种搞对象的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及操作规则。数据操作时对系统动态特性的描述。
• 数据的约束条件：是一组完整性规则的集合。对于具体的应用数据必须遵循特定的语义约束条件，以保证数据的正确、有效、相容。

4.1 E-R模型

实体-联系模型简称E-R模型，所采用的3个主要概念是实体、联系和属性。

4.2 关系模型

关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式，在关系模型中用表格结构表达实体集以及实体集之间的联系，其最大特色是描述的一致性。

关系模型是由若干个关系模型组成的集合。一个关系模式相当于一个记录型，对应程序设计语言中类型定义的概念。

关系模型的优点是概念单一，存储路径对用户是透明的，所以具有好的数据独立性和安全保密性，简化了程序的开发和数据库建立工作。

教学数据库的4个关系模式如下：

关系模式中有下划线的属性是主码属性

• 一个实体型转换为一个关系模式
  • 1:1联系
  • 1：n联系
  • m:n联系
• 三个以上实体间的一个多元联系

在数据库逻辑结构的设计中，将E-R模型转换为关系模型应遵循相关原则。对于三个不同实体集和它们之间的多对多联系m:n:p，最少可转换为（ ） 个关系模式。
> A. 2 B.3 C. 4 D.5

C

五、关系代数

教学数据库的4个关系模式如下：

候选码（键）：若关系中的某一属性或属性组的值能唯一标识一个元组，则称该属性或属性组为候选码

主码（键）：若一个关系有多个候选码，则选定其中一个主码。

主属性：包含在任何候选码中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。

外码（键）：如果公共属性在一个关系中是主属性，那么这个公共属性被称为另一个关系的外码。由此可见，外码表示了两个关系之间的相关联系。

全码：若关系模式的所有属性组都是这个关系模式的候选码，则称为全码。

S(Sno,Sname,SD,Sage,Sex）:学生 S 关系模式，属性为学号、姓名、系、年龄和性别

T (Tno,Tname,Age,Sex):教师T关系模式，属性为教师号、姓名、年龄和性别

C (Cno,Cname,Pcno):课程C关系模式，属性为课程号、课程名和先修课程号

SC (Sno,Cno,Grade):学生选课SC 关系模式，属性为学号、课程号和成绩

5.1 关系的三种类型

下面介绍关系的三种类型：

• 基本关系（又称基本表、基表）：是实际存在的表，它是实际存储数据的逻辑表示。
• 查询表：查询结构对应的表。
• 视图表：是由基本表或其他视图表导出来的表。由于本身不独立存储在数据库中，数据库中只存放它的定义，所以称为虚表。

数据库系哦推给你通常采用三级模式结构：外模式、模式和内模式。这三级模式分别对应数据库的（）。

A. 基本表、存储文件和视图 B.视图、基本表和存储文件

C.基本表、视图和存储文件 D.视图、存储文件和基本表

B

5.2 七种基本运算

连接（Join,也坐联接)分为$\theta$连接、等值连接、自然连接3种，连接运算是从两个关系的笛卡尔积中选取满足条件的元组。

1. $\theta$连接：从关系R和S的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组，记作

2. 等值连接：当$\theta$​为“=”时称为等值连接，记作