数据库期末复习

知识点

一、数据库系统概论

1. DB：数据库
   DBMS：数据库管理系统（数据库系统核心，管理和控制数据）
   DBS：数据库系统
2. 人工管理阶段
   文件系统管理阶段：程序与数据有了一定独立性
   数据库系统管理阶段

4. 数据库系统特点：
数据结构化、共享高、冗余低、易扩充、数据独立性高

二、数据库系统结构

1. 数据模型：概念模型（如E-R模型）、逻辑模型（如层次、网状、关系模型）、物理模型

2. 数据库系统的三级模式：外模式、概念模式、内模式。
   外模式：即用户模式，局部数据。一个数据库可有多个外模式。
   概念模式：所有用户的公共数据视图。一个数据库只有一个概念模式。
   内模式：物理结构和存储结构的描述。一个数据库只有一个内模式。
   

3. 数据库的二级映像：

• 外模式 / 模式映像：保证程序与数据的逻辑独立性。
• 模式 / 内模式映像：保证数据的物理独立性。

三、关系数据库基础

1. 关系：关系就是表，但不能说表就是关系。（因为关系是一种特殊的表、而表的形式可以多种多样）

2. 每一行数据称为一个元组或一条记录。
   每一列称为一个属性。

3. 一个关系所有的码构成主码，即候选码。

4. 关系的完整性：实体完整性（主码唯一且不为空）、参照完整性（参照属性能找到或取空值）、用户自定义完整性

5. 两个关系R、S能进行并、交、差运算，必须有相同的属性个数，即并相容性。

6. 集合运算：并、交、差、笛卡尔积
   

7. 关系运算：
   选择（σ）：选出一行。
   投影（π）：投出一列。
   连接、除
   

四、关系数据库标准语言SQL

1. 数值类型：tinyint、int、decimal等
   文本类型：char、varchar（长度可变、非unicode）、nchar、nvarchar（长度可变、unicode）
   日期时间类型：date（0001-01-01 ~ 9999-12-31）、time（00:00:00.000 ~ 23:59:59.999）、datetime
2. 数据库的创建，表的创建、删除、修改、查询：见代码（P45~P72）
3. 左外连接：以左表为主表，右表中没数据的为null
   右外连接：以右表为主表，左表中没数据的为null
4. 视图：一种数据库对象，是从一个或多个数据表或视图导出的虚表，试图的结构和数据是对数据表进行查询的结果（注：视图查询降低查询性能）
5. 视图与表的联系与区别？

• 视图是已经编译好的sql语句，而表不是。视图没有实际的物理记录，而表有。
• 表属于全局模式中的表，是实表；视图属于局部模式的表，是虚表
• 表只用物理空间而视图不占用物理空间，视图只是逻辑概念的存在
• 基表中的数据发生变化，从视图中查询出的数据也随之改变，视图的修改影响基表的数据，但视图的删除不影响基表
• 表是概念模式，视图是外模式

7. 索引：数据库的附加表，建立列的值和记录地址的映射，以加快查询速度
8. 聚集索引和非聚集索引区别？

• 聚集索引物理存储连续；非聚集索引是逻辑上的连续，物理存储不连续
• 聚集索引一个表只能有一个；非聚集索引一个表可有多个

五、关系数据库设计理论

1. 平凡函数依赖：X–>Y，Y是X的子集。
   非平凡函数依赖：X–>Y，Y不是X的子集。
   完全函数依赖：X–>Y，设Z是X的真子集，没有Z–>Y。
   部分函数依赖：X–>Y，设Z是X的真子集，有Z–>Y。
   传递函数依赖：X–>Z，有X–>Y和Y–>Z，且无Y–>X。
2. 第一范式（1NF）：所有属性都是不可分的基本数据线，即列不可分
   
   第二范式（2NF）：满足1NF，非主属性完全依赖于码
   
   第三范式（3NF）：满足2NF，不存在非主属性传递函数依赖于码。
   如，学生表(学号, 系名, 宿舍区)属于2NF，不属于3NF，因为有学号—>系名，系名—>宿舍区，则有学号—>系名—>宿舍区，即宿舍区传递依赖于学号。
   BC范式（BCNF）：满足3NF，不存在主属性对非所在码的传递依赖和部分依赖。
   如下属于3NF，不属于BCNF。
   
3. 为什么引入范式理论？
   规范化目的是使结构更合理，消除存储异常，使数据冗余尽量小；便于插入、删除和更新；提高表设计的灵活性。范式级别越高，异常越少，但性能降低。
4. 反规范化：为提高数据检索性能，引入适当冗余。反规范化加重了维护数据库完整性的代价，常用触发器和事务防止情况发生。

六、数据库设计

1. 数据库设计的基本步骤：
   需求分析
   概念结构设计（E-R图）
   逻辑结构设计（关系模型）
   物理结果设计
   数据库实施
   数据库运行与维护

七、数据库保护

1. 事务：用户定义的一个数据操作序列，这些操作要么全部执行，要么全部不执行，是一个不可分割的工作单元。
2. 事务的特征：
   原子性：事务是数据库的逻辑工作单位
   一致性
   隔离性
   持久性
3. 并发操作引发的问题
   丢失更新问题：同时读同一数据并修改。
   读“脏”数据：读取了未提交事务的数据。
   不可重复读（幻读现象）：两次读同一数据不一样，另一个事务修改了数据。并发操作破坏了事务的隔离性。
4. 并发控制措施：封锁
5. 写锁（排他锁）：即X锁，已有X锁或S锁时，不能加X锁
   读锁（共享锁）：即S锁，只有S锁时，可加S锁
6. 封锁协议
   
7. 死锁预防：一次封锁法、顺序封锁法
8. 可串行化调度：结果正确，当且仅当其结果与按某一顺序的串行执行的结果相同时，该策略为可串行化调度策略。两段锁协议可保证并发调度可串行化。
9. 两段锁协议：先封锁，后解锁

• 遵循两段锁协议，一定可串行化；可串行化，不一定遵循两段锁协议
• 遵循两段锁协议，仍可能发生死锁

10. 数据库故障类型
    事务内部故障：非预期，不能由程序处理。如运算溢出、死锁。
    系统故障（软故障）：如硬件错误、停电。
    介质故障（硬故障）：外存故障，如磁盘损坏。
    计算机病毒
11. 数据转储：静态转储、动态转储
12. “先写日志文件”原则

八、安全管理

1. 安全控制：确认登录账户，确认访问数据库权限，确认操作数据库权限。
2. 用户分类：系统管理员、数据库对象拥有者、普通用户。
3. 角色：一组具有相同权限的用户。

九、备份和恢复数据库

1. 备份类型
   完整备份：所有数据库信息备份
   差异备份：对最近一次数据库备份发生变化的数据进行备份
   事务日志备份
2. 备份内容：系统数据库、用户数据库、事务日志

十、NoSQL数据库

1. 四大分类
   键-值存储数据库：如Redis
   列存储数据库：如HBase
   文档型数据库：如MongoDB
   图形数据库：如Neo4J
2. 适用情况：数据模型简单、系统灵活性强、数据库性能高、数据不必高度一致

代码

1. 表创建、插入、删除、修改

• CREATE TABLE SC(
  Sno nvarchar(20) NOT NULL,
  Cno nvarchar(20) NOT NULL,
  Tno nvarchar(20) NOT NULL,
  Type nvarchar(20) NOT NULL check(Type in (‘必修’,‘选修’)),
  Grade nvarchar(20) NULL check(Grade>=0 and Grade<=100),
  primary key(Sno,Cno),
  FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),
  FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno),
  FOREIGN KEY (Tno) REFERENCES Teacher(Tno),
  )

• INSERT INTO Student(Sno,Sname,Ssex,Sdept,Sage) VALUES （’201920123’，’张大荣’，’男’，’法学院’，19）

• DELETE FROM COURSE WHERE C_ID NOT IN (SELECT C_ID FROM GRADE)

• UPDATE Student set Sage=Sage+1

2. 表查询

• 多表连接
  SELECT Sno,Sname,Smajor
  FROM Student S
  JOIN SC ON S.sno=SC.sno
  JOIN Course C ON C.cno=SC.cno
  WHERE Cname=’数据库原理及应用’
• 子查询（嵌套查询）
  SELECT Sno,Sname,Smajor
  FROM Student
  WHERE SNO IN (SELECT SNO FROM SC
  WHERE CNO=(SELECT CNO FROM COURSE WHERE CNAME=’ 数据库原理及应用’)
• 子查询（嵌套查询）
  SELECT Sno,Grade FROM SC
  WHERE Cno=’B003’ and grade>( SELECT AVG(Grade) FROM SC WHERE Cno=’B003’)
• 模糊查询
  SELECT Sname,Sdept,EMAIL
  FROM Student
  WHERE EMAIL LIKE ‘_@%’

3. 存储创建、执行
   Create Procedure prcAVG @课程名 char(30)
   AS
   BEGIN
   Select AVG(Grade)
   From SC
   where Cno=(Select Cno From Course
   where Cname= @课程名
   )
   END
   EXECUTE prcAVG ‘数据库原理及应用’

4. 视图创建
   create view smajor_num
   as
   select Smajor ,count(*) nums
   from student
   group by smajor

5. 权限授予、拒绝、回收

• GRANT SELECT，UPDATE ON STUDENT TO JOHN
• DENY SELECT , UPDATE , DELETE ON STUDENT TO JOHN
• REVOKE DELETE ON STUDENT FROM JOHN

6. 创建唯一索引
   create unique index idx on course(cname)
7. 创建触发器（DML触发器：after / for 、instead of）
   create trigger insert_or_update_student
   on student
   for insert , update
   as
   update student set sage=18
   from student t, inserted i
   where t.sno=i.sno and i.sage<18

E-R图转关系模型

转换规则