上海大学数据库原理一-复习

《数据库原理一》课程复习2021年3月3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DB、DBS、DBMS、DBA4.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:现实世界-概念世界-数据世界不同阶段的抽象（转换）称为：概念设计、逻辑设计不同阶段的数据描述：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）2.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）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）（E-R模型）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。（层次、网状、关系模型）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(三要素)：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用户1用户2用户n外（子）模式局部逻辑结构外模式/模式映射（逻辑独立性）模式全局逻辑结构模式/内模式映射（物理独立性）内模式数据库的物理结构4.数据库的体系结构三级结构和两级映象级别：外部级、全局级、内部级模式：子（外）模式、模式、存储（内）模式结构：局部逻辑结构、全局逻辑结构、物理结构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6、数据库系统DBSDBS的组成:数据库DB硬件软件（OS、DBMS、应用系统）数据库管理员DBA第3章关系运算1、基本概念关系的定义和特点关系：域、关系、属性、元组关系模型：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：超码、全码、候选码、主码和外来码三类完整性规则：实体完整性规则、参照完整性规则、用户定义的完整性规则关系运算包括：关系代数和关系演算两类。1、关系代数（P.42—P.51）理论基础：集合运算五个基本运算（并、差、笛卡儿积、投影、选择）；四个复合运算（交、联接（ɵ,F,等值）、自然联接、除）；三个扩充的关系代数运算（外联接、外部并、半联接）；2、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3、SQL语言：介于关系代数与关系演算之间的语言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；优化算法关系代数表达式及运用技巧（1）一般规则选投连表达式对于只涉及到选择、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））一般要用“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SQL1.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、主键外键定义。2.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。3.SQL的数据更新：插入、删除和修改语句。4.SQL的数据控制：数据库安全性完整性一致性控制。5.视图：基于基表和（或）视图定义的数据库子集。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．SQL查询中注意UNION、INTERSECT、EXCEPTEXISTSNULL值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)-行列子集视图允许更新操作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。索引的创建和撤消为提供查询的速度，可以为表中的一个或多个字段建立索引。大多数DBMS主健字段系统已经自动建立索引。索引可分为：唯一性索引非唯一性索引什么时候建立索引SQL语言同一语法，两种使用形式：自含式、嵌入式嵌入式SQL的使用和实现，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;使用实体联系模型进行概念设计的方法ER模型到关系模型的转换规则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。学生课程选课N(1,10)M(0,60)性别学号姓名年龄学分学时课名课号选课时间成绩ER图：1.矩形表示实体；2.菱形表示联系；3.椭圆表示实体或联系的属性；简化的ER图属性不标注在ER图上，单独列出实体与属性1.实体、实体集：客观存在可以相互区分的事物。2.属性：基本属性、复合属性、多值属性联系的元数:联系的连通词:联系的基数：相互联系的实体的个数。有一元联系、二元联系、多元联系涉及到的实体集之间实体对应的方式。即参加联系的实体的数目，分：一对一（1:1）、一对多（1：N)、多对多（N:M)联系的连通词也称为联系的性质有两个实体集E1和E2，E1中的每个实体与E2中有联系实体数目的最小值Min和最大值Max，称为E1的基数，用（Min,Max）表示。联系：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。E-R模型转换为关系模型：1.每个实体集转化为一个关系模式，属性包含实体的所有属性；2.1:1和1：N联系，在多方的关系模式中加入一方的关键字属性和联系的所有属性；3：N:M联系和多元联系，单独建立一个关系模式，属性包括相关各方的关键字属性并作为该关系模式的主键，同时加入联系的所有其它属性。注意：如果联系是多次发生（比如：时间）的属性，则应作为主键中的一个属性。E-R模型转换为关系模型：1.每个实体集转化为一个关系模式，属性包含实体的所有属性；2.1:1和1：N联系，在多方的关系模式中加入一方的关键字属性和联系的所有属性；3：N:M联系和多元联系，单独建立一个关系模式，属性包括相关各方的关键字属性并作为该关系模式的主键，同时加入联系的所有其它属性。注意：如果联系是多次发生（比如：时间）的属性，则应作为主键中的一个属性。扩展的ER模型转换(1)弱实体若实体间的联系是1：N的,而且在N端实体类型为弱实体，转换成的关系模式中将1端实体类型(父表)的键作为外键放在N端的弱实体(子表)中。弱实体的主键由父表的主键与弱实体本身的候选键组成。也可以为弱实体建立新的独立的标识符ID。(2)超类和子类的转换将超类和子类各转换成一个关系模式，在子类转换成的关系模式（子表）中加入超类转换成关系模式（父表）的键，从而实现父表与子表的联系。由于父表与子表的主键相同，所以子表的主键也是外键。