DB复习、习题分析

《数据库原理一》课程复习、习题分析2020年3月5日第1章数据库发展史1.数据管理技术的发展（特点）人工管理阶段、文件系统阶段、倒排文件系统；文件系统的缺陷（数据冗余性、数据不一致性、数据联系弱）。2.数据库技术的产生进入数据库阶段的标志是20世纪60年代末的三件大事：1968年IBM公司研制的IMS系统-----------------典型的层次DBS;1969年美国CODASYL组织DBTG报告提出---------网状DBS的概念;1970年美国IBM公司的E.F.Codd发表的论文提出---关系模型的思想数据库阶段的特点：①采用数据模型表示复杂的数据结构(数据库的三级体系结构)；②有较高的数据独立性(逻辑数据独立性、物理数据独立性)；③数据库系统为用户提供了方便的用户接口；④数据库系统提供四方面的数据控制功能：数据库的并发控制，数据库的恢复，数据的完整性，数据安全性。⑤对数据的操作以数据项为单位，增加了系统的灵活性。3.数据库技术的术语4.数据库技术的发展第2章数据库系统结构1.数据描述从事物的特性到计算机中的具体表示，分别经历了三个阶段:概念设计中的数据描述（实体、属性、实体集、实体标识符）逻辑设计中的数据描述（记录、字段、文件、关键码）物理设计中的数据描述（位、字节、字、块、桶、卷）注意他们的差别：概念设计中的数据描述与逻辑数据描述的差别；逻辑数据描述与物理数据描述的差别。存储介质的层次：图2.12.数据联系的描述联系的元数：与一个联系有关的实体集的个数联系的类型：一对一（1：1）一对多（1：n）多对多（m：n）一元联系：二元联系：三元联系：收银员商品顾客运动员职工零件学号学生班级学生课程学生3.数据模型的概念:表示实体类型及实体间联系的模型概念数据模型（对现实世界的第一层抽象）是按用户的观点对数据建模，强调其语义表达能力。(独立于计算机系统的模型，用于建立信息世界的数据模型)。逻辑数据模型“结构数据模型”：（对现实世界的第二层抽象）是直接面向数据库的逻辑结构，与DBMS有关。(从计算机的观点对数据建模，用于建立机器世界的数据模型)概念数据模型--实体联系模型(ER模型)在ER模型中有四个基本成分：矩形框表示实体类型;菱形框表示联系类型（实体间的联系）;椭圆形框表示实体类型和联系类型的属性;用直线连接：实体与属性；联系与属性；实体与实体；相应的命名均记人各种框中。对于关键码的属性，在属性名下划一横线。建立ER模型的步骤如下：首先确定实体类型和联系类型，接着把实体类型和联系类型组合成ER图;然后确定实体类型和联系类型的属性，再确定实体类型的键，在属于键的属性名下划一横线。（包括第六章ER模型的扩充）逻辑数据模型：面向数据库逻辑结构的模型。逻辑数据模型包含：数据结构、数据操作和数据完整性约束。数据结构是指对实体类型和实体间联系的表达和实现；数据操作是指对数据库的检索和更新（包括插入、删除、修改）两类操作的实现；数据完整性约束给出数据及其联系应具有的制约和依赖规则。逻辑数据模型主要有：层次模型：用树型结构来表示实体类型及实体之间联系的模型称为层次模型。（数据之间的联系通过指针实现）网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的模型称为网状模型。（数据之间的联系通过指针实现）关系模型：用二维表格结构来表示实体集。(数据之间的联系是通过外键和主键间联系实现的即：公共属性…）面向对象模型：数据之间嵌套、递归联系是通过对象标识符实现的4.数据库的体系结构三级模式结构三级结构和两级映象数据独立性定义两级数据独立性:物理数据独立性、逻辑数据独立性5.数据库管理系统DBMS的工作模式:应用程序DBMSDB数据请求低层指令数据（处理结果）数据（查询结果）DBOSDBMS数据字典应用程序DB的系统缓冲区外模式模式内模式用户访问数据的过程:DBMS的主要功能:1．数据库的定义功能2．数据库的操纵功能3．数据库的保护功能4．数据库的维护功能5.数据字典DBMS的模块组成从模块结构来观察，DBMS由两大部分组成：查询处理器和存储管理器。查询处理器有四个主要成分：DDL编译器，DML编译器，嵌入式DML的预编译器及查询运行核心程序。存储管理器有四个主要成分：权限和完整性管理器，事务管理器，文件管理器及缓冲区管理器。查询处理器存储管理器应用程序目标码嵌入型DML预编译器DML编译器DDL编译器查询运行核心程序权限和完整性管理器事务管理器缓冲区管理器文件管理器数据库管理系统：模块结构6、数据库系统DBSDBS的组成:数据库DB硬件软件数据库管理员DBADBS的全局结构DBS结构的分类DBS的效益数据库管理员DBA：DBA是控制数据整体结构的一组人员，负责DBS的正常运行，承担创建、监控和维护数据库结构的责任。DBA的主要职责：①定义模式②定义内模式③与用户的联络。包括定义外模式、应用程序的设计、提供技术培训等专业服务。④定义安全性规则，对用户访问数据库的授权。⑤定义完整性规则，监督数据库的运行。⑥数据库的转储与恢复工作。第3章关系运算1、基本概念关系模型：用二维表格表示实体集，用关键码表示实体间联系的数据模型；关键码：超键、候选键、主键和外键；(P.37)关系的定义和特点；（P.36-P.37,P.41）三类完整性规则：实体完整性规则、参照完整性规则、用户定义的完整性规则；(P.40-P.41)ER模型到关系模型的转换规则；过程性语言与非过程性语言：过程性语言：编程时必须指出“干什么”及“怎么干”的语言;非过程性语言：编程时只须指出“干什么”,不必指出“怎么干”。过程性语言非过程性语言编程时，必须指出“怎么干”编程时，不必指出“怎么干”由用户进行数据导航由系统进行数据导航单记录处理方式集合处理方式属于3GL范畴属于4GL范畴C语言，层次、网状DML等关系DML，软件开发工具等非过程性语言与过程性语言的区别关系运算包括：关系代数和关系演算两类。2、关系代数（P.42—P.51）理论基础：集合运算五个基本操作（并、差、笛卡儿积、投影、选择）；四个组合操作（交、联接、自然联接、除）；三个扩充的关系代数操作（外联接、外部并、半联接）；3、关系演算(P.52-P.56)理论基础：谓词演算元组关系演算和域关系演算的原子公式、公式的定义。无限关系（指元组个数为无穷多个的关系）；无穷验证（验证公式真假时需要进行无限次验证）。关系演算的安全性和等价性。4、查询优化(P.57-P.64)关系代数表达式的优化问题；关系代数表达式的等价变换规则；优化的策略；优化算法、例3.24关系代数表达式的运用技巧（1）一般规则对于只涉及到选择、投影、联接的查询可用下列表达式表示：π…（σ…（R×S））或者π…（σ…（R⋈S））（2）对于否定的操作，一般要用差操作表示;例如:“检索不学C2课的学生姓名”。不能用下式表示：πSNAME，AGE（σCNO≠'C2'（S⋈SC））一定要用“差”的形式：πSNAME，AGE（S）－πSNAME，AGE（σCNO='C2'（S⋈SC））(3)对于具有“全部”或“包含”问题的检索,一般要用除法操作表示。例:“检索学习全部课程的学生学号”：πSNO，CNO（SC）÷πCNO（C）不能表示为：πSNO（SC÷πCNO（C））第4章关系数据库语言SQL(P.67-P.97)1.SQL数据库的体系结构，SQL的组成。2.SQL的数据定义：SQL模式、基本表和索引的创建和撤销，SQL提供的数据类型。3.SQL的数据查询：SELECT语句的格式，单表和多表查询，基本表的联接操作，聚合和分组，集合操作。4.SQL的数据更新：插入、删除和修改语句。5.视图的创建和撤消，对视图更新操作的限制。6.嵌入式SQL：预处理方式，使用规定，使用技术。内容分析SELECT语句是SQL的核心内容，应掌握下列内容。1．SELECT语句的来历在关系代数中最常用的式子是下列表达式：πA1,…,An(σF(R1×…×Rm))这里R1、…、Rm为关系，F是公式，A1、…、An为属性。为此SQL设计成SELECT—FROM—WHERE句型：SELECTA1，…，AnFROMR1，…，RmWHEREF该句型是从关系代数表达式演变来的，但WHERE子句中的条件表达式F要比关系代数中公式更灵活。2．SELECT语句中出现的基本表名，应理解为基本表中的元组变量，而列名应理解为元组分量。3．SELECT语句的语义通常有三种情况（SQL标准）:以学生表S（SNO，SNAME，AGE，SEX）为例说明。第一种情况:SELECT语句中未使用分组子句,也未使用聚合操作，那么SELECT子句的语义是对查询的结果执行投影操作。如：SELECTSNO，SNAMEFROMSWHERESEX='M'；第二种情况：SELECT语句中未使用分组子句，但在SELECT子句中使用了聚合操作，此时SELECT子句的语义是对查询结果执行聚合操作。如：SELECTCOUNT（*），AVG（AGE）FROMSWHERESEX='M'；该语句是求男同学的人数和平均年龄。第三种情况：SELECT语句使用了分组子句和聚合操作,此时SELECT子句的语义是对查询结果的每一分组去做聚合操作。如：求男同学每一年龄的人数。SELECTAGE，COUNT（*）FROMSWHERESEX='男'GROUPBYAGE；SQL的数据更新：插入、删除和修改语句(P.89-P.91)数据插入1、插入单个元组：INSERTINTO基本表名（列名表）VALUES（元组值）2、插入子查询的结果：INSERTINTO基本表名（列名表）SELECT查询语句；数据删除删除关系中满足条件的元组语句的句法如下：DELETEFROM表名WHERE条件表达式数据修改UPDATE基本表名SET列名=值表达式[，列名=值表达式…][WHERE条件表达式]视图的更新操作(P.91-P.92)对于视图元组的更新操作（INSERT、DELET、UPDATA），有以下三条规则：①如果一个视图是从多个基本表使用联接操作导出的，那么不允许对这个视图执行更新操作。②如果在导出视图的过程中，使用了分组和聚合操作，也不允许对这个视图执行更新操作。③如果视图是从单个基本表使用选择、投影操作导出的，并且包含了基本表的主键或某个候选键，那么这样的视图称为“行列子集视图”，并且可以被执行更新操作。在SQL2中,允许更新的视图在定义时,必须加上“WITHCHECKOPTION”短语。嵌入式SQL的使用技术:嵌入式SQL的实现，有两种处理方式：1、扩充宿主语言的编译程序，使之能处理SQL语句；2、采用预处理方式。目前多数系统采用后一种方式。目标程序宿主语言十嵌入式SQL预处理程序宿主语言十函数调用宿主语言编译程序嵌入式SQL使用时必须解决的问题①为区分SQL语句与宿主语言语句，在所有的SQL语句前必须加上前缀标识“EXECSQL”，并以“ENDEXEC”作为语句结束标志。②数据库工作单元和主程序工作单元之间的通讯允许嵌入的SQL语句引用宿主语言的程序变量（称为共享变量）。在引用这些变量时必须在这些变量前加冒号“：”作为前缀标识，以示与数据库中变量有区别;③引入游标机制：将集合操作转换为单元组处理。与游标有关的语句：①定义游标语句（DECLARE）②打开游标语句（OPEN）③游标推进语句（FETCH）④关闭游标语句（CLOSE）嵌入式SQL的使用技术第六章实体联系模型实体联系模型(ER模型):……概念模型设计方法。实体与属性的基本概念,属性的分类,联系的元数、连通词、基数。扩展的实体联系模型的表示方法;如何使用实体联系模型进行概念设计的方法。