数据库系统复习总结

MadeByMr.Chen第一章数据库基础知识1.1数据库的特点及概念1.1.1信息与数据“信息”可以告诉我们有用的事实和知识，“数据”可以更有效地表示、存储和抽取信息。信息的特点：1)信息的内容是关于客观事物或思想方面的知识；2)信息是有用的，它是人们活动的必需知识；3)信息能够在空间和时间上被传递，在空间上传递信息称为信息通信，在时间上传递信息称为信息存储；4)信息需要一定的形式表示，信息与其表现符号不可分离。信息的作用：它可以提高人们对事物的认识，减少人们活动的盲目性；2)信息是社会机体进行活动的纽带，社会的各个组织通过信息网相互了解并协同工作，使整个社会协调发展；3)信息又是管理活动的核心。数据的4个特征：1)数据有“型”和“值”之分。2)数据受数据类型和取值范围的约束。3)数据有定性表示和定量表示之分。4)数据应具有载体和多种表现形式。1.1.2数据管理与数据库1.数据处理及分类数据处理是指对数据的收集、组织、整理、加工、存储和传播等工作。数据处理分为3类：1)数据管理：收集信息、将信息用数据表示并按类别组织保存，在需要的时候能够提供数据；2)数据加工：对数据进行变换、抽取和运算，通过数据加工会得到更有用的数据，以指导或控制人的行为或事物的变化趋势；3)数据传播：在空间或时间上以各种形式传播信息，而不改变数据的结构、性质和内容，使更多的人得到信息。2.数据处理及内容数据管理工作包括：(1)组织和保存数据(2)进行数据维护(3)提供数据查询和数据统计功能3.数据库（DB）是一个按数据结构来存储和管理数据的计算机软件系统。数据库方法特征1)数据库中的数据具有数据整体性。2)数据库中的数据具有数据共享性。1.1.3数据库管理系统与信息管理系统1.数据库管理系统的功能及作用，数据库管理系统是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。2.数据库应用系统:凡是用数据库技术管理数据(信息)的系统都称为数据库应用系统.分为:数据传递系统\数据处理系统\管理信息系统3.管理信息系统及特点1)信息管理系统是以数据库技术为基础的。2)信息管理系统一般采用功能选单方式控制程序。3)信息管理系统的功能模块大致相同。5.数据库系统使用数据库技术设计的计算机系统称为数据库系统。数据库系统主要为信息管理系统。一个数据库系统应由计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应用软件和数据库管理员等5部分构成。1.2数据库系统及发展1.人工管理数据阶段(50年代中期以前.不保存大量的数据。没有软件系统对数据进行管理。基本上没有“文件”概念。一组数据对应一个程序。)2.文件系统数据管理阶段(50年代后期至60年代中期,以文件的形式长久地被保存在计算机的外存中。有专门的数据管理软件提供有关数据存取、查询及维护功能。数据文件已经具有多样化。数据存取是以记录为单位的。程序与数据间有一定独立性;缺点：数据冗余度大。文件系统中缺乏数据与程序独立性。数据一致性差)3数据库技术的发展历程（60年代末至今，数据库学科的研究范围主要包括以下三个领域:(1)数据库管理系统软件的研制(2)数据库设计(3)数据库理论）4数据库系统管理数据的特点（1.数据库设计时面向数据模型对象2.数据库系统的数据和程序之间具有较高的独立性3.数据库系统的数据共享度高、冗余度小4.数据库系统通过DBMS进行数据安全性和完整性控制1.3数据库系统的结构1.数据库系统主要由数据（库）、用户、软件和硬件等部分组成。数据库系统的计算机硬件资源包括CPU、内存、外存及其他外部设备。数据库系统的软件组成1)操作系统（OS）2)数据库管理系统（DBMS）3)主语言系统4)应用程序软件和数据库。数据库系统的人员组成:终端用户,应用程序员,数据库管理员。2.数据库管理系统（DBMS）是专门用于管理数据库的计算机系统软件。数据库管理系统能够为数据库提供数据的定义、建立、维护、查询和统计等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进行控制的功能。DBMS的主要功能：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的建立和维护功能数据库的运行管理功能，数据组织、存储和管理，数据通信功能。DBMS面向用户的功能：User通过DDL语言定义数据格式，User通过DML语言操纵数据进出数据库，User通过DCL语言定义数据安全性，User通过DDL语言定义数据安全性/完整性。3.DBMS的组成：数据定义语言DDL及其编译程序，数据操纵语言DML及其编译程序，数据操纵语言DML及其编译程序，系统运行控制程序(系统总控程序、安全性控制程序、完整性控制程序、并发控制程序、数据存取和更新程序),通信控制程序系统建立、维护程序，数据字典(用来描述数据库中有关信息的数据目录，包括数据库的三级模式、数据类型、用户名、用户权限等有关数据库系统的信息，起着系统状态的目录表的作用，帮助用户、DBA、DBMS本身使用和管理数据库)4.DBMS的数据存取的过程：四步：用户使用某种特定的数据操作语言向DBMS发出存取请求；DBMS接受请求并解释；DBMS依次检查外模式、外模式/模式映象、模式、模式/内模式映象及存储结构定义；DBMS对存储数据库执行必要的存取操作；5.数据库系统的三级模式结构：指逻辑模式、外模式（子模式）、内模式（物理模式）。逻辑模式是对数据库中数据的整体逻辑结构和特征的描述。以逻辑模式为框架的数据库为概念数据库。外模式是对各个用户或程序所涉及到的数据的逻辑结构和数据特征的描述。以子模式为框架的数据库为用户数据库。内模式是数据的内部表示或底层描述，以物理模式为框架的数据库为物理数据库。优点：保证数据的独立性、简化了用户接口、有利于数据共享、利于数据的安全保密。外模式/模式的映象：定义并保证了外模式与数据模式之间的对应关系，保证了数据的局部逻辑结构不变，保证了数据与程序间的逻辑独立性。模式/内模式的映象及作用：定义并保证了数据的逻辑模式与内模式之间的对应关系，使数据的存储结构和存储方法较高的独立于应用程序，确保了数据的物理独立性。第二章数据模型与概念模型2.1信息的三种世界及其描述实体:客观存在并且可以相互区别的“事物”属性:实体的特征在头脑中形成的知识称为属性；实例:实体通过其属性表示称为实例；对象:同类实例的集合称为对象，对象即实体集中的实体用属性表示得出的信息集合；数据项(Item)：对象属性的数据表示。记录：实例的数据表示。记录有型和值之分：记录的型是结构，由数据项的型构成；记录的值表示对象中的一个实例，它的分量是数据项值。文件：对象的数据表示，同类记录的集合。数据模型：现实世界中的事物和相互联系数据化的结果就是数据模型。2.2数据模型1.概念模型的基本概念对象和实例:现实世界中具有相同性质、服从相同规则的一类事物（概念）的抽象称为对象,对象中的每一个具体的事物（实体）为该对象的实例。属性为实体的某一方面特征的抽象表示。2.两个实体型之间的联系:一对一联系（1:1）一对多联系（1:n）多对多（m:n）3.多实体型之间的联系:多实体集之间的一对多联系.多实体集之间的多对多联系4.概念模型的表示方法（E-R模型):长方形表示实体集,椭圆形表示实体集的属性,菱形表示实体集间的联系2.3常见的数据模型1.数据模型是现实世界数据特征的抽象。数据模型的三要素:数据结构、数据操作和数据的约束条件,数据结构是所研究的对象类型的集合,数据库系统按照其数据结构的类型来命名数据模型,数据结构有层次结构、网状结构和关系结构三种类型。数据操作是对数据库中各种数据操作的集合，包括操作及相应的操作规则，如数据的检索、插入删除和修改等。数据的约束条件是一组完整性规则的集合，用以限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。2.层次模型：有且仅有一个结点没有双亲，该结点就是根结点；根以外的其他结点有且仅有一个双亲结点，这就使得层次数据库系统只能直接处理一对多的实体关系。根结点，双亲结点，兄弟结点，叶结点。特点：只能直接处理一对多的实体联系。层次模型中多对多联系的表示，方法：将多对多联系分解成一对多联系，冗余结点分解法、虚拟结点分解法。层次模型的数据操纵主要有查询、插入、删除和修改，进行插入、删除和修改操作时要满足层次模型的完整性约束条件。层次模型的存储结构：邻接法（按照层次树前序遍历的顺序把所有记录值依次邻接存放）、链接法（子女-兄弟链接法、层次序列链接法）优点：比较简单；结构清晰，结点间联系简单；提供了良好的数据完整性支持。缺点：不能直接表示两个以上的实体型间的复杂的联系和实体型间的多对多联系，只能通过引入冗余数据或创建虚拟结点的方法来解决，易产生不一致性。对数据的插入和删除的操作限制太多。查询子女结点必须通过双亲结点。层次命令趋于程序化3网状数据模型：特征：有一个以上的结点没有双亲；至少有一个结点可以有多于一个双亲。多对多联系在网状模型中的表示：用网状模型间接表示多对多联系，将多对多联系直接分解成一对多联系。网状模型与层次模型的区别：网状模型允许多个结点没有双亲结点、网状模型允许结点有多个双亲结点、网状模型允许两个结点之间有多种联系（复合联系）、网状模型可以更直接地去描述现实世界、层次模型实际上是网状模型的一个特例。网状模型的数据操纵：查询、插入、删除、更新。网状数据模型的完整性约束：码、双亲结点与子女结点之间是一对多联系、属籍类别、允许插入尚未确定双亲结点值的子女结点值、允许只删除双亲结点值。网状数据模型的存储结构：单向链接、双向链接、环状链接、向首链接。网状模型的优点主要有：能更为直接地描述客观世界，可表示实体间的多种复杂联系。具有良好的性能和存储效率。网状模型的缺点主要有:结构复杂，其DDL语言极其复杂。数据独立性差，由于实体间的联系本质上是通过存取路径表示的，因此应用程序在访问数据时要指定存取路径。4关系数据模型：最重要的一种数据模型。也是目前主要采用的数据模型第三章数据库系统设计目标：建立一个能满足各项需求，性能良好的，被DBMS接受的数据库系统模型。能反映现实世界的联系，进行数据存储、数据检索、处理，进行数据维护和数据控制管理。数据库设计的主要内容有：数据库的结构特性设计（静态结构）、行为特性设计（动态结构）、物理模式设计。结构设计：指数据库的逻辑结构特征。将现实世界的事物及其联系用E-R图表示，再将分E-R图汇总，得出概念结构模型，最后转化为逻辑结构模型。行为设计：用户的行为动作。将现实世界的数据及其应用情况用数据流程图和数据字典表示，详细描述数据操作要求，确定系统层次结构和功能模块结构和子模式和数据流程图。DBS设计是应注意的问题：①计算机硬件、软件和干件的实际情况②设计时使结构特性设计和行为特性设计相结合，自上而下逐步逼近目标。数据库设计的基本方法：①手工试凑法②新奥尔良方法（需求分析（DD、数据流图）、概念设计（E-R图、DD）、逻辑设计、物理设计（数据存储位置、数据存储结构、存取方法）、数据库实施和数据库运行与维护）需求分析→概念结构设计→逻辑结构设计→物理结构设计→数据库实施→数据库的运行和维护。基本实现方法有：基于E-R模型的数据库设计方法、基于3NF、基于抽象语法规范。需求分析方法：SA结构化分析方法自顶向下、逐层分解（高内聚、低耦合）系统需求调查的内容：（1）数据库中的信息内容（2）数据处理内容（3）数据安全性和完整性要求。DD（数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理过程）概念结构设计①特点：充分反映现实世界、易于理解、易于更改、易于向数据结构转化②自顶向下、自底向上、逐步扩张、混合策略设计。③步骤：抽象数据，形成局部视图（①选择局部应用②设计分E-R图）；集成局部视图，得到全局的概念结构.数据抽象的方法：分类聚集概括（继承）属性与实体的区分：属性不包含属性，属性不与其他的试题有联系。视图的集成:①合并分E-R图，生成局部E-R图，消除冲突；（命名冲突（同名异义、异名同义）、属性冲突（属性域冲突、属性