游码客的博客

由于多媒体数据的不规则性和复杂性，其数据定义、操作语言、存储结构和访问方法与传统的关系数据库有显著差异。

定义数据仓库是一个面向主题的、集成的、相对稳定的、反映历史变化的数据集合，用于支持企业管理和决策制定过程。它专注于存储大量的历史数据，以便进行分析和提取洞见，从而辅助管理决策。与数据库的主要区别数据内容: 数据仓库存储历史数据，用于分析和报告，而数据库通常存储当前的事务数据。数据目标: 数据仓库面向分析和决策支持，数据库则面向日常事务处理。数据特性: 数据仓库中的数据是静态的，不经常更新，数据库中的数据则是动态变化的。数据结构。

随着网络的高速发展和网络服务的日趋完善，网络上的信息量呈几何级数增长。为了有效地组织、存储、管理和使用网上的信息，数据库技术被广泛地应用于网络领域。特别是在Internet上，已建立了数以万计的网站，其中大中型网站的后台大多得到了数据库系统的支撑。这些数据库系统能够有效地组织网站数据，并自动生成Web页面，从而提高了信息处理和检索效率。

数据库系统体系结构的选择依赖于应用的需求，如数据量、处理速度、地理分布、用户访问模式等。集中式数据库系统适合小型和单一位置的应用，客户/服务器体系结构适合中等规模且需要高并发的应用，分布式数据库系统适用于需要数据共享和分散处理的大型应用，而并行数据库系统适合于大数据和高性能的要求。每种体系结构都有其优势和局限性，选择合适的体系结构对于满足业务需求和提高系统性能至关重要。

面向对象的数据库系统（OODBS）结合了传统数据库技术和面向对象程序设计方法的优势，特别适用于处理复杂数据结构和关系，以及支持高级数据查询和操作。面向对象数据库系统的应用优势:适用场景:以下是OODBS的一些基本特征和能力：具有表达和管理对象的能力：具有任意复杂度的对象结构：具有与面向对象编程语言交互的接口：具有表达和管理数据库变化的能力：面向对象数据模型（OODM）是一种在现代数据库系统中越来越受欢迎的模型，它融合了对象导向程序设计的概念和数据库管理技术。下面是OODM的核心概念和特性的详细解释：面向对象

数据库投入运行后，进入到维护和优化的阶段，这是数据库生命周期的重要组成部分。数据库管理员（DBA）在这一阶段承担关键角色，负责日常的维护、性能监控、安全性和完整性维护，以及数据库的功能完善等工作。

使用DDL定义数据库结构使用DDL，您可以定义数据库的表、视图、索引、触发器等对象。例如，创建一个“学生”表的SQL语句可能如下：CREATE TABLE 学生 (学号 VARCHAR(8),姓名 VARCHAR(50),出生日期 DATE,... [其他字段]创建“课程”表的SQL语句可能如下：CREATE TABLE 课程 (课程号 VARCHAR(8),课程名 VARCHAR(100),学分 INT,... [其他字段]

数据库的物理设计是数据库设计过程中至关重要的一个阶段。其核心目标是选择一个适合应用环境的物理结构，以满足特定的性能、存储和访问需求。

逻辑结构设计的核心是将信息世界的概念模型（E-R图）转化为计算机世界的数据模型，并针对特定的数据库管理系统（DBMS）进行优化。以关系模型为例，这一过程涉及将E-R图中的实体、属性及它们之间的联系转化为关系模式。转换过程中遵循的原则和方法如下：实体转换为关系：联系转换为关系模式：多元联系转换为关系模式：实体自联系的转换：具有相同主键的关系模式合并：通过分解或合并关系模式，对从E-R图转换得到的数据模型进行初步优化。规范化理论指导着这一过程，主要目的是减少数据冗余和避免不良的数据依赖，从而提高数据库的效率和一

数据抽象是概念设计的初步阶段。它涉及对现实世界中的实体（如人、事件、物体）进行处理，提取其共同的重要特征，忽视次要细节。这些特征通过各种概念被准确描述，形成特定的模型。

深入了解组织机构情况，把握系统概况和发展前景。充分了解用户需求，包括信息内容、数据处理需求以及数据安全性和完整性要求。定义未来系统所需的所有信息，明确数据之间的联系。描述实体、属性、组合以及联系的性质。定义用户要完成的数据处理操作。描述操作的优先次序、响应时间以及数据处理的工作方式。定义数据的保密措施和存取控制要求。规定数据或数据间的约束限制，确保系统的安全性和数据的完整性。

数据库设计是为了实现数据库应用系统，涉及结构特性设计、行为特性设计和物理模式设计三个主要方面。

在数据库系统中，恢复是指在发生某种故障导致数据库数据不再正确时，将数据库恢复到已知正确的某一状态的过程。数据库故障可能由多种原因引起，包括硬件故障、软件错误、操作员失误以及恶意破坏。为了确保数据库的安全性和完整性，数据库管理系统（DBMS）必须具有有效的恢复机制。

事务是数据库中基本的逻辑工作单位，由一系列操作组成，这些操作要么全部执行（提交），要么完全不执行（回滚）。一个事务可以是单个SQL语句、一组SQL语句或一整个程序段。事务的标记：通常使用SQL语句开始事务，用COMMIT或ROLLBACK结束。提交（COMMIT）：表示事务的所有操作都被确认，其对数据库的更改被永久保存。回滚（ROLLBACK）：表示事务在执行过程中遇到问题，其所有操作被撤销，数据库回到事务开始前的状态。

定义功能：提供定义完整性约束的机制。检查功能：检查用户操作是否违反完整性约束。反应机制：在操作违反完整性约束时，采取相应措施以保持数据完整性。

数据库安全性是数据库管理系统（DBMS）中一个至关重要的方面。它指的是保护数据库免受非授权访问和恶意操作，包括数据泄露、修改、破坏等。

索引是数据库查询优化的关键工具之一。合理地使用索引可以显著提高查询速度，降低全表扫描的成本。以下是建立和使用索引的一些基本原则和最佳实践。

代数优化是查询优化的关键环节之一，涉及到基于关系代数表达式的转换和改进。这些表达式通常在查询处理过程中，由查询分析和检查步骤生成。通过应用一系列代数规则和启发式方法，代数优化的目标是找到一个成本最低的执行计划。

系统会对照数据字典，检查查询中引用的表格和列是否存在，用户是否有足够的权限执行查询，以及查询是否违反了数据库的完整性约束。一旦检查通过，查询就会被转换成内部的关系代数表达式，并以查询树的形式表示，作为内部处理的基础。这一步是至关重要的，因为它确保了查询语句的合法性和逻辑正确性，为后续的处理阶段打下了基础。系统将遵循优化阶段确定的计划，访问数据存储、执行必要的运算，并将查询结果集返回给用户。关系型数据库系统的查询处理流程是数据库性能的关键，该流程涉及到将用户的查询请求转化成有效的数据检索操作。

查询优化是关系数据库系统设计和实现中的核心部分，对提高数据库性能、减少资源消耗、提升用户体验有着重要影响。虽然挑战重重，但凭借坚实的理论基础和先进的技术手段，关系数据库在查询优化方面有着广阔的发展空间。

通过分解低一级范式的关系模式，转换为高一级范式的关系模式集合，以减少数据冗余和更新异常。

定义：如果一个关系模式 R(U,F) 分解为多个子关系模式 R1(U1,F1), R2(U2,F2), …, Rk(Uk,Fk)，且这些子关系模式的自然连接结果与原始关系模式 R 相等，则称这种分解具有无损连接性（Lossless Join）。重要性：无损连接性保证了分解过程中不会丢失任何数据信息。这意味着分解后的关系模式通过连接操作可以完全恢复原始关系模式的所有数据，没有信息遗失或扭曲。定义。

第一范式（1NF）规定了关系模式的所有属性都必须是不可分的基本数据项，即每一列的值都是原子的，不可再分。第二范式（2NF）要求关系模式R不仅满足1NF，而且所有非主属性完全函数依赖于任何候选键。第三范式（3NF）要求关系模式R不仅满足2NF，而且每个非主属性既不部分函数依赖于码也不传递函数依赖于码。BCNF：若关系模式R∈1NF，并且对于R的每个函数依赖 X->Y（Y⊈XY⊈X），X都包含码，则R∈BCNF。

基本概念：在关系数据库中，关键字（又称码）是一种特殊的属性或属性组合，能够在关系模式中唯一标识每个元组。候选码：关系中所有可能作为唯一标识符的属性集称为候选码。主码：从候选码中选定的一个作为主要的唯一标识符。主属性：包含在任何一个候选码中的属性。非主属性：不包含在任何码中的属性。

数据模式设计的核心是如何构建一个有效的数据库模式，即如何基于一组给定的数据构建一个在数据存储和操纵方面性能优异的数据库系统。尽管面向对象的数据库设计方法也有其优势，但目前使用最广泛的方法仍是基于E-R（实体-关系）模型的方法。从现实世界到E-R模型的转化，然后再将E-R模型转换为数据库系统支持的数据库模式，是数据库设计的常见流程。然而，这种方法可能导致数据冗余，进而引发其他不期望的异常，影响数据库性能。

数据并非只是数字，像文字、符号、图像、影音等都属于数据的范畴。但一般会用数字来表述客观事物的数量、质量、关系等，便于更加直观的看待问题。：数据还需要结合关联的语义解释才能够清晰的描述事物，否则不能完全的表达其内容。例如：180定义为高度，一般会是一个人的身高，60定义为时间可能是一分钟六十秒或者一小时六十分钟。没有语义解释，数据也没有了意义，所以数据和其语义是不可分的。：数据处理是指将数据转换成信息的过程，对数据的采集、存储、传播、检索、分类、计算等操作是基本环节,统称为数据处理。

数据库管理系统（Database Management System, DBMS）是一种特殊的软件，它充当用户和电脑操作系统之间的中间层。它的主要任务是帮助用户轻松地创建、使用和维护数据库，同时确保数据的安全、完整性，以及支持多用户同时访问和在出现故障时恢复系统。简单来说，数据库管理系统是一套工具，用于搭建、运行和保养数据库。要在计算机上建立数据库，首先需要安装DBMS。比如，常见的DBMS有SQL Server、Oracle、MySQL和Postgresql。DBMS的主要功能包括：数据定义：数据操作：数

数据库本身不是独立存在的，是数据库系统的一部分。数据库系统（Database System,DBS）是指带有数据库的计算机应用系统。

信息世界是对现实世界事物的抽象描述，主要存在于人们的思维中。

关系模式是对关系的形式化描述和抽象。在这里，“关系”指的是数据存储的二维表结构，而“模式”则是对这些表的静态、稳定的描述。关系模式定义了表的结构，包括它们的属性（columns）和这些属性的类型（domains）。形式化地，关系模式可以被表示为一个五元组R(U,D,DOM,F)，其中：R代表关系名。U是属性组，即表中所有属性的集合。D是域的集合，指每个属性可能取值的类型。DOM是属性与域之间的映射关系。F是属性组上的数据依赖关系集合。

关系数据操作的对象都是关系,其操作结果仍为关系,即集合式操作。关系数据库的操作可以分为两大类：数据查询和数据更新。这些操作都是基于数学理论，特别是集合理论。

关系模型的完整性规则是为了确保数据的唯一性和数据之间的关系的准确性。有三类完整性约束:实体完整性、参照完整性和用户定义完整性。其中实体完整性和参照完整性是必须满足的完整性约束条件,应该由关系系统自动支持。

关系数据语言可以分为三类: 关系代数、关系演算和介于关系代数与关系演算之间的语言 SQL。下面专门讲述用对关系进行运算来表达查询要求的关系代数。关系代数的运算对象是关系，运算结果也是关系。关系代数用到的运算符包括四类:集合运算符、专门的关系运算符、算术比较运算符和逻辑运算符,其中比较运算符和逻辑运算符是用来辅助运算的专门关系运算符。

**起源**：SQL 起源于 1970 年代，由 IBM 的研究员 Edgar F. Codd 提出的关系模型概念演化而来。- **初期**：Boyce 和 Chamberlin 在 IBM 开发了 SQUARE 语言的原型，后发展成为 SQL。这是为了更好地利用和管理关系数据库。- **System R**：1970年代末，IBM 的 San Jose Research Laboratory 开发了 System R，这是第一个实现 SQL 作为查询语言的关系数据库管理系统原型。

SQL 数据定义功能包括定义模式、定义表、定义索引和定义视图,其语句如表所示。

基本格式SELECT: 指定要从表中检索的列。ALL | DISTINCT: 显示所有行， 去除重复行。FROM: 指定要从中检索数据的表或视图。WHERE: 指定行的过滤条件。GROUP BY: 将结果集分组。HAVING: 对 生成的组应用过滤条件。ORDER BY: 按一个或多个列对结果集进行排序。一.单表查询1.选择表中的若干列(1) 查询指定列列显示顺序: 可以根据需要更改查询结果中列的显示顺序。(2)查询全部列注意: 使用 符号可以选择表中的所有列，但在有

SQL 中,对基本表的数据操纵功能是指对基本表中数据的插入、修改和删除。

创建视图的目的是从一个或多个基本表（或其他视图）中提取数据，形成一个虚拟表。视图不存储实际的数据，而是保存了一个SQL查询作为其定义。这样，每次查询视图时，都会运行该查询以生成数据。CREATE VIEW [([,列名>]... )]AS：要创建的视图的名称。, , …：视图中的列名称，这是可选的。如果省略，则视图的列名称将是SELECT语句中指定的列名称。：定义视图的查询。

数据控制也称为数据保护,包括数据的安全性控制、完整性控制、并发控制和恢复。数据库的安全性是指保护数据库,防止不合法的使用所造成的数据泄露和破坏。数据库系统中保证数据安全性的主要措施是进行存取控制,即规定不同用户对不同数据对象所允许的执行操作，并规定用户只能存取其权限内的数据。