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第一章、数据库系统基本概念识记——选择，填空|领会——填空，简答|综合/简单应用——大题1.1、DB技术的发展阶段（识记）1、人工管理阶段在人工管理阶段（20世纪50年代中期以前），计算机主要用于科学计算，这个时期数据管理有以下特点：（1）数据不保存在计算机内（2）没有专业的软件对数据进行管理（3）只有（program）程序的概念，没有（file）文件的概念（4）数据面向程序，即一组数据对应一个程序2、文件系统阶段在文件系统阶段（20世纪50年代后期至60年代），计算机用于科学计算、信息管理。特点：（1）以文件的形式长期保存在外部存储的磁盘上（2）数据的逻辑结构和物理结构有了区别，但比较简单（3）文件组织多样化，有索引文件、连接文件、和直接存取文件。（4）数据不再属于某个特定程序，可以重复使用，数据面向应用（此阶段具有设备独立性，改变存储设备是，不必改变APP）（5）数据的操作以记录为单位缺点：（1）数据冗余（2）数据不一致（3）数据联系弱3、数据库阶段数据阶段（20世纪70年代以来），数据管理规模的扩大，数据急剧增长特点：（1）采用数据模型表示复杂的数据结构（2）有较高的数据独立性（APP&DATA）。数据库结构三级：用户的局部逻辑结构、数据库的整体逻辑结构、数据库的物理结构（3）数据库为用户提供方便的用户接口（4）数据库系统提供四方面数据控制功能：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据的完整性、数据安全性（5）增加系统的灵活性定义：DB：DB是长期储存在计算机内、有组织、统一管理的相关数据的集合DBMS：DBMS是User与OS之间的一层管理软件，提供DB的建立、查询、更新及各种数据控制。DBMS分为层次性，网状型、关系型、面相对象型。DBS：DBS是实现有组织的、动态的存储大量关联数据、采用数据库技术的计算机系统数据库技术：研究数据的结构、存储、设计、管理和使用4、高级数据库阶段（第九章）（1）面向对象的概念建模（2）ODBC技术1.2数据描述（领会）数据描述经历的三个阶段：概念设计、逻辑设计、物理设计。1、概念设计中的数据描述（1）实体标示符：唯一标示实体属性或属性集2、逻辑设计中的数据描述（1）字段：可以命名的最小信息单位、所以又成为数据元素或初等项（）（2）关键码：唯一标示文件中每个记录的字段或字段集合（3）实体=记录，属性=字段，实体集=文件，实体标识符=关键码（4）数据描述的两种形式：物理描述形式、逻辑描述形式3、物理设计中的数据描述（1）物理存储介质层一级存储：高速缓存、内存二级存储：快闪存储器、磁盘存储器三级存储：光存储器、磁带存储器（2）物理存储中的数据描述位、字节、字、块、桶、卷4、数据联系的描述定义：联系：实体间的联系，与一个联系有关的实体集个数成为联系元数二元联系的类型：1:1、1:N、N:M1.3数据的抽象级别（领会）1、数据的抽象过程（1）模型是对现实世界的抽象（2）数据抽象过程根据客户需求，设计数据库的概念模型根据转换规则，把概念模型转换为数据库的逻辑模型根据用户的业务特点，设计不同的外部模型数据库实现时，要根据逻辑模型设计其内部模型定义：模型分类：概念模型：表达用户需求观点的数据全局逻辑结构的模型逻辑模型：表达计算机实现观点的DB全局逻辑结构的模型外部模型：表达用户使用观点的DB局部逻辑结构模型内部模型：物理结构的模型2、概念模型（1）概念模型的抽象基本最高特点：表达了数据的整体逻辑结构，它是系统用户对整个项目设计数据的全面描述从用户需求的观点出发，对数据建模独立于硬件和软件（一句废话）数据库设计人员与用户进行交流的工具（2）ER的优点简单，易理解与计算机无关，用户易接受3、逻辑模型根据DBMS特点转换，分为层次模型，网状模型，关系模型特点：表达了DB整体逻辑结构，设计人员对整个项目数据库的全面描述从数据库实现的观点出发，对数据建模独立与硬件，以来与软件（DBMS）数据库设计人员与APP之间交流的工具（1）层次模型用树形（层次）结构表示实体类型及实体联系的数据模型特点：记录之间的联系用指针实现，select效率高缺点：只能用1;N联系数据的查询更新复杂，程序编写复杂（2）网状模型用有向图结构表示实体类型及实体联系的数据模型特点：指针实现，可表示1：N,M:Nselect效率高缺点：数据结构复杂，编程复杂（3）关系模型用二维表,与前两个相比数据结构简单，用关键码（公共属性）导航而不是指针，简单，易懂4、外部模型特点：是逻辑模型的一个逻辑子集独立与硬件，以来与软件（估计是***之类）反应用户使用数据库的观点优点：简化用户的观点有助于数据库的安全性保护外部模型是对概念模型的支持5、内部模型又称物理模型，数据库最低层的抽象（物理对物理），描述数据在磁盘或磁带上的存储方式（文件结构），存储设备（外存的空间分配），存取方法（主索引和辅助索引）6、三层模式&两级映像（1）外部模型，内部模型，逻辑模型+DDL（create，drop）=三层模式定义：外模式：用户与数据库系统的接口（User—DBS），用户到那部分数据的描述（外部记录）逻辑模式：DB中全部Data的整体逻辑结构的描述（记录联系，数据完整性，安全性）内模式：物理存储方面的描述（记录类型，索引文件组织方式）特点：用户使用DML（数据操纵语言select，delete）语句对数据库进行操作，对外模式的外部记录进行操作逻辑模式必须不涉及到存储结构，访问技术内模式不涉及物理设备的约束（2）外/逻辑映像--（外模式中）存在于外和逻辑之间，用于定义外模式和逻辑模式之间的对应性逻辑/内映像（内模式中）存在于内和逻辑之间，用于定义逻辑和内模式和之间的对应性7、高度数据独立性定义：数据独立性：APP和DB的数据结构之间相互独立，不受影响。在修改数据结构时，尽可能不修改APP，视为达到数据独立性目标数据独立性分为物理数据独立性和逻辑数据独立性（1）物理如果DB的内模式要修改，只要对逻辑/内进行修改达到物理独立性（2）逻辑如果DB的逻辑模式要修改，只要对外/逻辑今夕修改带到逻辑独立性1.4、DBMS（领会）1、DBMS的工作模式DBMS：是DBS对数据进行管理的软件，它是DBS的核心（层次，网状，联系，面向对象）工作模式：（1）接受APP的数据请求&处理请求（2）将用户的数据请求（高级指令）转换成复杂的机器代码（低层指令）（3）实现对数据库的操作（4）从对数据库的操作中接受查询结构（5）对查询结构进行处理（格式转换）（6）将处理结果返回给用户2、DBMS主要功能（1）数据库的定义功能：DBMS提供DDL定义数据库的三级结构、两级映像、定义DB的完整性约束、保密限制等措施（DDL的编译程序）（2）数据库的操纵功能：提供DML实现对数据的操作，即检索和更新（DML的编译程序或解释程序）（3）数据库的保护功能：DB的恢复，DB的并发控制，DB的完整性控制，DB的安全性控制（4）数据库的维护功能：DB的数据载入、转换、转储、数据库的改组以及性能监控（5）数据字典：DBS存放三级结构定义的DB成为DD（数据字典）。对数据库的操作都要通过DD才能实现1.5、DBS（领会）1、DBS的组成组成：DB：应用数据的集合，即物理数据库，DB的主体&各级数据库的描述，描述数据库，由DD管理硬件：CPU，内外存，输出入设备软件：DBMS,OS,APP等DBA：DBA的职责：定义模式、定义内模式、与用户的联络、定义安全性规则、定义完整性规则、数据库的转储与恢复DBA的工具：一系列的实用工具、DD系统2、DBS的全局结构（1）数据库用户：DBA、专业用户、应用程序猿、终端用户（2）DBMS的查询处理器：DDL解释器，DML编译器，嵌入式DML的预编译器，查询求值引擎（3）DBMS的存储管理器：权限和完整性管理器、事务管理器、文件管理器、缓冲区管理器（4）磁盘存储器中的数据结构（五种形式）：数据文件，DD，索引，统计数据，日志3、DBS的效益（1）灵活性（2）简易性（3）面向用户（4）有效地数据控制（5）加快应用系统的开发速度（6）维护方便（7）标准化第二章、数据库设计和ER模型2.1数据库生存期（领会）我们把数据库应用系统从开始、设计、实现、维护到最后被新的系统所取代停止使用成为数据库生存期，一般分为：规划，需求分析，概念设计，逻辑设计，物理设计，设计，实现，运行，文化1、规划阶段（1）系统调查：对应用单位做全面的调查（2）可行性分析：从诸多方面对建立数据库的可行性进行分析（3）确定数据库系统的总目标：对应用单位的工作流程进行优化2、需求分析阶段（1）分析用户活动，产生业务流程图（2）确定系统范围，产生系统关联图（3）分析用户活动涉及的数据，产生数据流图（4）分析系统数据，产生DD3、概念设计阶段产生反映用户单位信息需求的数据库概念结构，即概念模型，概念模型独立于计算机硬件结构，独立于支持数据库的DBMS步骤：进行数据抽象，设计局部概念模型将局部概念模型综合成全局概念模型评审概念设计中最著名的方法就是实体联系方法（ER方法）4、逻辑设计阶段把概念设计阶段设计好的概念模型转换成与选用机体上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构（包括数据库逻辑模型和外模型）步骤：把概念模型转换成逻辑模型设计外模型设计应用程序与数据库的接口评价模型修正模型5、物理设计阶段对于给定的基本数据类型选取一个最适合运行的环境的物理结构的过程步骤：存储记录结构设计确定数据存放位置存取方法的设计完整性和安全性考虑程序设计6、数据库的实现（1）用DDL定义数据库结构（2）组织数据入库（3）编制与调试应用程序（4）数据库试运行（功能&性能调试）7、数据库的运行和维护（1）数据库的转储和恢复（2）数据库安全性，完整性（3）数据库性能的监督、分析和改进（4）数据库的重组织和重构造2.2、ER模型的基本概念（综合应用）1、ER模型的基本元素实体、联系、属性2、属性的分类简单属性&复合属性存储属性&派生属性可以为NULL的属性3、联系的设计联系类型的约束：基数约束&参与约束基数：参与一个联系中实体的数目成为映射基数参与：一个实体集中的每个实体都参与某个联系成为完全参与，反之部分参与4、ER模型的操作操作：实体类型，联系类型，属性的分裂、合并、增删等（1）分裂方式：水平分裂&垂直分裂水平：把固定不变的属性组成一个实体类型垂直：把经常变化的属性组成一个实体类型5、采用ER模型的数据库概念设计步骤（1）设计局部ER模型确定局部结构范围定义实体定义联系分配属性（2）把局部ER模型组合成全局ER模型确定公共实体类型合并局部ER模型消除冲突（属性域的冲突，结构冲突，命名冲突）（3）对全局ER模型进行优化，取得最终ER模型，即概念模型合并实体类型消除冗余属性消除冗余联系2.3、关系模型的基本概念（综合应用）1、关系模型的基本术语用二维表格表示实体集是，用关键码表示实体间联系的数据模型记录=元组，元组*N=关系，属性=元数，元组个数=基数2、关系的定义和性质关系：关系是一个属性数目相同元组的集合规范性限制：关系中每个属性不可分解关系中不允许出现重复元组不考虑元组件的顺序，没有行序元组中属性按习惯考虑列的排序3、三类完整性规则（1）实体完整性（KEY不为空）（2）参照完整性（外键只能为NULL或等于相对应主键属性）（3）用户定义完整性（属性范围）2.4、ER模型到关系模型的转换（综合应用）1、采用ER模型的逻辑设计步骤（1）导出初始关系模式集（2）规范化处理（3）模式评价（4）模式修正（5）设计子模式2.5、ER模型实例分析（综合应用）全是应用的自己搞吧童鞋们2.6、增强的ER模型这里考的较少，或者叫根本没考过。2013.10.121、弱实体与强实体一个实体对另一个实体有很强的以来联系，且该实体主键的一部分或全部从改强实体中获得，则称其为若实体，若实体用双线矩形框表示，与强实体的联系用双线菱形表示2、子类实体于超类实体当较低层上的实体类型表达了与之联系的较高层上的实体类型特殊情况时，称较高层上的实体为超类实体，反之为子类实体特性：（1）