数据库期末复习（1-5章）

第1章 概述

目录

引言

什么是数据库系统

什么是数据库

数据独立性

关系系统和其他

1.引言

对数据库可进行的一系列操作：增加、移除、检索、插入、修改、删除数据

DB：包含特殊实体的信息；DBMS：提供这样的方便有效的环境

数据库应用：银行、航空、大学、销售、制造业、人力资源等

2.什么是数据库系统

数据库系统：一个用计算机存储记录的系统

数据库系统的构成：数据、硬件、软件、用户

数据的两大特征：1.集成：至少可以消除部分文件之间的冗余；2.共享：数据库中的每项数据可以被不同的用户共享

硬件部分包含：二级存储设备如I/O设备、设备控制器、I/O通道等；硬件处理器和相应的主存

软件：数据库管理系统（DBMS）：数据库管理器、数据库服务器；其他如应用发展工具等软件

用户：应用程序员、最终用户、数据库管理员（DBA）

3.什么是数据库

持久数据：与输入数据、输出数据、控制语句、工作队列等临时数据相区分

数据库：是一个持久数据的集合，这些数据用于某企业的应用系统中

企业如：制造公司、银行、医院、大学、政府部门；持久数据如生产数据、会计数据、病人数据、学生数据、计划数据

其他数据库：联机事务处理、决策支持应用、数据仓库

数据元素：实体与联系；属性

数据描述：数据和数据模型； 数据是一些给定的事实，真命题，数据库是一些真命题的集合；数据模型 是对对象、操作等的一个抽象的、自包含的逻辑定义，这些定义合起来构成了一个面向用户的抽象机

数据管理员（DA）和数据库管理员（DBA）：管理层和技术层

为什么使用数据库：

优点：数据共享、减少冗余、避免不一致、提供事务支持、保持完整性、增强安全性、平衡相互冲突的请求、加强标准性

4.数据独立性

定义：应用程序不会因物理表示和访问技术的改变而改变

包含两种类型：物理数据独立性和逻辑数据独立性

数据依赖：有关物理表示的知识和访问技术直接体现在应用程序的代码中

避免应用程序依赖于数据的原因：1.不同的应用程序会从不同角度来看相同的数据；2.DBA必须有权改变物理表示和访问技术以适应变化的需要，而不必改变现有的应用程序

数据的物理表示：存储字段、存储记录、存储文件

可能要改变的各种存储表示：数字数据的表示、字符数据的表示、数字数据的单位、数据编码、数据具体化、存储记录的结构、存储文件的结构

5.关系系统及其他

数据库系统的发展：层次系统（1960s），网状系统（1970s），关系系统（1980s），对象系统，多维方法、基于逻辑的方法和XML方法等

第2章 数据库系统体系结构

目录

引言

三级体系结构

DBA

DBMS

C/S体系结构

实用程序

数据访问处理

1.引言

ANSI/SPARC：数据库管理系统研究组

2.三级体系结构

ANSI/SPARC体系结构分为三层：

内部层：存储层；外部层：用户逻辑层；概念层：公共逻辑层

外部层：

每个用户都有其自己要使用的语言，主语言：如C++、Java等，子语言：数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）；紧耦合或松耦合的

外部记录和外部视图

概念层：

概念视图表示数据库的全部信息内容

概念模式是概念视图的定义，包含安全性和完整性约束

内部层：

内部视图是整个数据库的低层表示，与物理层仍然不同，并不涉及物理记录的形式，也不考虑具体设备的柱面或磁道大小

内模式是内部视图的定义

映像：

概念模式/内模式：是物理数据独立性的关键；外模式/概念模式：是逻辑数据独立性的关键

3.DBA

DBA的任务：模式定义（逻辑数据库设计）、存储结构和访问方法定义、对模式和物理组织的修改、授予用户访问数据库的权限、指定完整性约束、与用户联络、定义转储和重载机制、监控系统性能并响应不断变化的请求

4.DBMS

是处理数据库访问的软件，包含：数据定义、数据操纵和DML请求（计划或非计划的）、优化和执行、数据安全性和完整性、数据恢复和并发、数据字典、性能

文件管理器系统：并不了解记录的内部数据、很少提供或根本不支持安全性和完整性约束、很少提供或根本不支持恢复和并发控制、没有真正的数据字典的概念、提供很少的数据独立性、不具有统一性或共享性

5.C/S体系结构

服务器：DBMS本身；客户：在DBMS上运行的各种应用程序——用户编写的应用程序和厂商提供的应用程序

B/S体系结构：网络服务器、应用程序服务器、数据库服务器

6.实用程序

载入例程、卸载/重载例程、重组织例程、统计例程、分析例程

7.数据访问处理

程序提交读取请求；DBMS与之交互并分析该请求；DBMS从数据字典中访问三层模式和两个映射；DBMS向OS发送硬盘读取请求；OS向硬盘发送读取请求并获取数据存放于缓存中；数据在DBMS环境下传递到用户的工作空间中；DBMS在程序中返回一个状态词

第3章 关系系统

关系模型的三大方面：结构化：数据库中的数据对用户来说是表，并且只是表；完整性：数据库中的这些表满足一定的完整性约束；操纵性：用户可以使用用于表操作的操作符，选择、投影和连接这三种操作符尤为重要

结构化：

名词：Domain Attribute Tuple Cardinality Degree

Domain：数据类型，用户定义类型和系统定义类型

类型定义：

Type S# Possrep (char);
Type NAME Possrep (char);
Type weight Possren (rational)

类型的两种操作符：

选择子：允许用户通过给定可能表示的每个分量的值，指定或选择类型的一个值

THE_：用户可以利用它来获得类型的值的可能表示的分量

关系和关系变量（RELVARS）

关系：表的数学名词

表头：谓词（一个带参数的真值函数）或真值函数，如表EMP#是姓名为ENAME的雇员，工作在DEPT#部门，工资数额是SALARY

主体：真命题，如雇员E1名为Brown，工作在D1部门，工资数额是40K

关系变量：不同时间的不同关系，分为两种，基本关系变量：实关系变量；视图：虚关系变量，其值依赖于基本关系

目录/字典

各种模式和相应映像存储的地方，有时称为描述信息或元数据

字典是自描述的，即它包括描述字典关系变量自身的条目

关系的性质

1.无重复的元组

2.元组从上到下，没有顺序差别

3.属性由左到右，没有顺序差别

4.每个元组中对应于每个属性都只包含每个属性的一个确定的值

操作

Restrict(select)：从表中获取特定的行

Project：从表中获取特定的列

Join：基于共同的列中的共同的值将两个表连接起来

all set-at-a-time：操作数和结果对应整个表

Closure property：一个操作的输出可以成为另一个操作的输入

关系数据库

包含了多种关系的数据库

企业的信息被分解成部分，其中每个关系存储了信息的一部分

例如：account存储了账户信息，depositor存储了哪个客户拥有哪个账户的信息，customer存储了关于客户的信息

表是一种逻辑结构，而不是物理结构

关系数据库遵循的信息原则：数据库全部的信息内容有一种表示方式而且只有一种，也就是表中的行列位置有明确的值。没有连接一个表到另一个表的指针

将所有的信息存储为如下格式：

bank(account-number,balance,customer-name,..)

会导致：信息的重复性（如两个客户拥有一个账户）、空值的需求（表示一个客户没有任何账户）

标准化理论（Chp.10-12)解决了如何设计关系模式的问题

形式化定义：给定集合D1,D2,...Dn，一个关系r是D1×D2×...×Dn的子集，那么一个关系是如下n元组的集合：

(a1,a2,...,an)，其中ai∈Di

例如，假设

customer-name={Jones,Smith,Curry,Lindsay}

customer-street={Main,North,Park}

customer-city={Harrison,Rye,Pittsfield}

那么 r={ (Jones,Main,Harrison),(Smith,North,Rye),(Curry,North,Rye),(Lindsay,Park,Pittsfield)}

是customer-name×customer-street×customer-city上的关系

关系模式

A1,A2,...,An是属性，R(A1,A2,...,An)是关系模式

例如Customer-schema (customer-name,customer-street,customer-city)

r(R)是关系模式R上的关系

例如customer(Customer-schema)

语言：SQL、关系代数、关系演算

SQL对DDL的支持：

Create Domain、Create Table、Alter Domain、Alter Table、Drop Domain、Drop Table

第4章 SQL

目录

引言

DDL

查询的基本结构

查询例子

更多复杂的例子

插入、删除、更新

嵌入SQL

1.引言

IBM SYSTEM R SEQUEL -1974~1979

ANSI Standard SQL -1990

ISO Standard SQL -1992

SQL3 (SQL99)

现在更多类SQL语言出现

结构

视图、表、文件

V/T映像：用户定义；T/F映像：系统完成

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