数据库系统

一， 什么是数据库

数据库概述

数据库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，由数据，数据库，数据库管理系统，数据库系统组成。

一，数据库的功能：1，数据定义功能

2，数据的组织，存储和管理

3，数据操纵功能

4，数据库的事务管理和运行管理

5，数据库的建立和维护

二，数据库的发展阶段：人工管理阶段—>文件系统阶段—>数据库系统阶段

二，数据库的特点：独立性高，共享度高，数据结构化

数据库模型

一， 概念模型：按照用户的角度对数据和信息建模

逻辑模型和物理模型：按照计算机的角度对数据和信息建模

二，数据模型的三个组成要素：数据结构，数据操作和完整性约束。

三，典型的三种数据模型

1，层次模型：树形结构，仅通过双亲节点才能进行数据操纵

2，网状模型：网状结构，导航式的数据操纵方式

这两者都通过路径对数据进行存取，存取效率高，但是不透明

3，关系模型：不需要知道路径，保密性高，且具有良好的完整性约束：

a，实体完整性

b，参照完整性

c，用户定义的完整性

建立数据库有关的三模式

数据库分为三个模式，两个映射

一，数据库模式是对数据库逻辑结构和特征的描述

二，数据库分为三模式，从上到下依次为应用程序，外模式，模式，内模式，数据

1，外模式：一个外模式可以对应多个应用程序，决定了应用程序可以从模式中获取哪些数据，提高了数据库的保密性。

2，模式：对数据库的逻辑描述，连接外模式和内模式，一个数据库系统只能有一个模式。

3，内模式：对数据存储方式和内部表示方式的描述，一个系统只能有一个内模式。

三，外模式和模式之间存在映射，满足了数据库逻辑独立性，当模式变化时，外模式进行调整而不需要调整应用程序。

模式和内模式之间存在映射，满足了数据库物理独立性，当内模式变换时，模式进行调整而不需要调整应用程序。

什么是关系模型

关系概述是针对关系模型中的相关概念进行讲述，且不赘述关系中属性，元组，空值等基本名词

一，关系模式与关系

关系模式是对一类实体的描述，代表的是一类实体，关系是对一个实体的描述，代表队是一个实体。

二，关系模式的完整性约束

第二讲中提到，关系模型有三个完整性约束，分别是实体完整性，参照完整性和用户定义完整性。

实体完整性：关系的主码不能为空值。

参照完整性：在一组参照关系中，参照关系的取值要么是被参照关系的某个值，要么是空值。

用户定义完整性不做赘述。

三，主码，超码，候补码

超码：在关系中可以唯一标识一个元组的属性

候补码：最小的超码

主码：人为挑选的候补码

二，关系代数

这一部分主要需要理解，一时半会儿采用笔述的方式难以解释清楚，哪一点不清楚可以单独私信我。

三， 简单的SQl语句运用

ps：本文中A表示元组属性，r表示关系名，P表示条件

创建关系

create table class(
classid varchar(20) not null,
numstudents int,
majorname varchar(20),
primary key(classid),
foreign key (majorname) references major(majorname));

全段释意：创建（create）了一个叫做class的表，表内具有classid，numstudents，majorname三个属性，其中classid是表的主码，采用primary语句显示并且不允许为空，majorname借用major关系，是该class关系的外码，用foreign语句满足参照系约束。
属性的域如下：

char(n):固定长度的字符串，用户指定长度n
varchar（n）：可变长度字符串，用户指定最大长度n（这个很nice，一般用这个）
int：整数类型
smallint：小整数类型
numeric（p,d）：定点数，这个给数有p位数字（加上符号为），其中d位数字在小数点右边
real,double precision：浮点数和双精度浮点数，精度与机器有关
float(n):精度至少为n位的浮点数

基本查询

select (distinct/all :显示表示去重/不去重) A1,A2..。Ak
from r1,r2...rk //各个关系表通过笛卡尔积连接，若改为from r1 natural join r2 using A1 则表示r1与r2通过运用A1的自然连接连接
where p;

全段意思为：从（from）这些关系中找出满足（where）条件的属性（A1…Ak），结果以表的形式表示

字符串查询

'%'字串， '_'子串，escape 转义字符

select ...
from ...
where A1 like --- '%zhang%'识别以zhang为子串的A1属性
			  --- '___' 识别有三个以上字符的A1属性
			  ___ '%zhang\%%' escape'\' 识别以zhang%为子串的A1属性

查询排序

order by

select ...
from ...
where ...
order by A1(ASC:升序/DESC：降序); 以A1升序或降序排列，默认升序

集合查询

union 并 intersection交 except差,结果自动去重

（selec ...
  from ...
  where ...)
union/intersection/except
（selec ...
  from ...
  where ...);

集函数查询

avg（）平均，min（）最小，max（）最大，sum（）求和，count（）计数

select avg（A1）//求A1属性的平均值
from ...
where ...;

分组查询

group by ＆having

select ...
from ...
where ...
group by A1
having p;//对p条件下的A1进行分组，再对每一个分组内部进行查询

嵌套子查询

select ...
from ...
where A1 X[^1](select A1 from ...where...);
[^1]:X可以是in，not in，>some，>all等值

以in为例，全段表示找出 属性A1出现在子查询 中的所有值

存在性查询

unique 唯一，exists存在

select ...
from ...
where unique/exists(select A1 from... where...);

以unique为例，全段表示找出子查询中A1只出现一次的情况

视图

建立视图

create view NAME（A1.name，A2.name...Ak.name）as//可以利用括号内的内容重命名
（select B1，B2...Bk
  from ...
  where ...);

删除视图

drop view NAME （cascade级联删除，restrict限制删除）;

视图的作用：
1，简化查询
2，便于数据库重组
3，可以不同角度看待同一数据

数据库操作

1，插入操作

insert into r1
values(......)/(select...from...where...);

2,更新操作

update r1
set ...
where...

3,删除操作

delete from r1
where p;//删除元组

drop table r1;//删除表

四，事务

什么是事务

事务：访问并可能操作各项数据项的一个数据库操作序列

事务满足ACID特性：
Atomicity 原子性 ：操作要么一次性全部完成，要么完全不做 （利用硬件充分记录过程实现）
Consistency 一致性：通俗的来说，一致性类似于一种资源守恒，比如说A账户给B账户转移了20W,那么当事务完成的时候，A与B总和仍然不变。（采用事务管理器实现）
Isolation 隔离性：两个事务互不干扰（采用并发控制器实现）
Durability 持久性：当事务完成后，结果是永久保存的，不能说这一刻这个事务完成了，下一刻这个事务进行失败。（采用恢复管理器实现）

并发控制

为什么要并发控制呢？
当两个事务访问同一个数据项时，事务的并行结果会有与事务的串行结果不一样的情况，我们应该避免这种情况的发生。

如何并发控制？
采用lock锁
exclusive X_lock锁和share S_lock锁
尽可能满足先申请全部锁再释放锁的流程，以避免死锁。

数据库设计（ER图设计）

关系理论