数据库原理总结

©2002IBMCorporation1数据库原理与设计期末总结课程考核方式课程性质：学位课，48学时考核方式和比重–平时成绩，20％作业，出勤，网教测试题–附加作业，=5分–闭卷考试，80％3考试题型填空题（每空1分，共计20分）判断题（每题1分，共计10分）选择题（每题1分，共计15分）简答题（每题5分，共计15分）综合题（共计20分）设计题（共计20分）4内容第1章数据库系统引论第2章数据模型第3章关系数据库第4章关系数据库标准语言SQL第5章查询处理和查询优化第6章数据库的安全性第7章数据库的完整性第8章数据库恢复技术第9章并发控制第10章关系数据库设计理论第11章数据库设计第12章数据库编程5第1章数据库系统引论1.数据管理技术的发展2.数据库基本概念3.数据模型4.数据库系统结构5.数据库管理系统6第1章数据库系统引论1.数据管理技术的发展–人工管理阶段(40年代中--50年代中)–文件系统阶段(50年代末--60年代中)–数据库系统阶段(60年代末--现在)数据结构化数据独立性高减少数据冗余数据共享统一的数据保护功能7第1章数据库系统引论2.什么是数据库–数据库(DataBase,DB)是长期存储在计算机内、有组织的数据集合，它根据数据间的联系组织在一起，具有较高的数据独立性，较少数据冗余，能够为各种用户共享–它需要由一个软件系统统一管理，这个软件系统称为数据库管理系统(DataBaseManagementSystem,DBMS)–对数据提供存储、管理和应用的计算机系统称为数据库系统（DataBaseSystem,DBS）83.数据模型数据模型是数据特征的抽象，用来描述数据的一组概念和定义。数据模型的三个要素：–(1)数据结构对数据静态特性的描述应用所涉及的对象和对象具有的特征，对象间的联系–(2)数据操作对数据的动态特性的描述。主要分为更新和检索两大类具体包括检索、插入、删除、修改等–(3)数据的完整性约束对数据静态和动态特性的限定，反映了数据间的制约和依存关系是区别数据模型最主要的部分94数据库系统结构数据库系统结构的三级模式，–外模式：是模式的子集，是用户的数据视图。–模式（也称逻辑模式）：是全体数据的逻辑结构和特征的描述，独立于应用程序和物理存储–内模式：是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方法104数据库系统结构三级模式结构的二级映像–目的：实现三个模式的联系和转换，外模式/模式映像–一个模式对应多个外模式，当模式结构改变，则只要修改外模式与模式间的映像关系，而不必修改外模式中的局部逻辑结构，因而相应的应用程序亦可不必修改，实现了数据的逻辑独立性模式/内模式映像–一个模式对应一个内模式。当数据库的物理存储结构改变时，仅需要修改模式与内模式间的映像关系，而可以使模式保持不变，从而使应用程序保持不变，提供了数据的物理独立性5.数据库管理系统数据库的定义功能数据库的操纵功能数据库的保护功能数据库维护功能1112内容第1章数据库系统引论第2章数据模型第3章关系数据库第4章关系数据库标准语言SQL第5章查询处理和查询优化第6章数据库的安全性第7章数据库的完整性第8章数据库恢复技术第9章并发控制第10章关系数据库设计理论第11章数据库设计第12章数据库编程13第2章数据模型1.E-R概念模型2.层次数据模型3.网状数据模型4.关系数据模型14第2章数据模型数据模型是数据库研究的一个核心问题。–概念模型，按用户的观点来对数据和信息建模。不涉及信息在计算机中如何表示；如实体-联系模型–逻辑模型按计算机系统的观点对数据建模主要包括网状模型、层次模型、关系模型、面向对象模型、对象关系模型等–物理模型它描述数据在系统内部的表示方式和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法151.E-R概念模型(1)实体：客观存在并可相互区别的事物称为实体。(2)属性：实体所具有的某一特征称为属性。(3)联系：在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的–两个实体集之间的三类联系实体集1联系名实体集2111:1联系实体集1联系名实体集2mnm:n联系实体集1联系名实体集21n1:n联系161.E-R概念模型概念模型的表示方法很多，最著名的是实体联系模型,它由E-R图来表示。E-R图三个基本成分：实体、属性和联系–（1）实体:用矩形表示，矩形框内写明实体名。–（2）属性:用椭圆形表示–（3）联系：实体之间的联系用菱形框表示，n学时数课程课程号课程名m选课姓名性别年龄成绩学生学号172.层次模型层次数据模型(hierarchicaldatamodel)是较早用于数据库技术的一种数据模型，它是按层次结构来组织数据的。3.网状数据模型网状模型的结点间的联系可以是任意的，任何二个结点间都能发生联系，更适于描述客观世界。将层次模型中对结点的限制去掉后就成为网状模型。184.关系数据模型在关系模型中，基本数据结构是二维表–(1)关系（relation）关系是一张二维表，是由多个行和列组成的。一个关系可用来描述一个实体集–(2)属性（attribute）–(3)域（domain）–(4)元组（tuple）–(5)键（key）键是一个或多个属性组成的，能够唯一标识一个元组。一个关系中可能有多组属性都能够起到标识元组的作用。因而，一个关系中可能有多个键.选择其中的一个作为主键，其余为候选键19内容第1章数据库系统引论第2章数据模型第3章关系数据库第4章关系数据库标准语言SQL第5章查询处理和查询优化第6章数据库的安全性第7章数据库的完整性第8章数据库恢复技术第9章并发控制第10章关系数据库设计理论第11章数据库设计第12章数据库编程20第3章关系数据库1.关系模型的基本概念2.关系代数3.关系演算–域关系演算–元组关系演算21第3章关系数据库1.关系模型的基本概念–定义3.1给定一组集合D1,D2,…,Dn，它们可以是相同的。D1,D2,…,Dn的笛卡尔积为：D1×D2×…×Dn={(d1,d2,…,dn)|diDi,i=1,2,…,n}所有域的所有值的一个组合，不能重复–定义3.2D1×D2×…×Dn的任一个子集称为D1,D2,…,Dn上的一个关系。n叫做关系的目或度(degree)221.关系模型的基本概念无限关系在数据库中是无意义的，因此限定关系代数数据模型中的关系必须是有限集合。关系数据库中，关系都是规范化的，具有如下性质：–(1)每一列中的值是同类型的数据,来自同一个域–(2)不同的列可以有相同的域，每一列称为属性，用属性名标识。–(3)列的次序是无关紧要的。–(4)元组的每个分量是原子的,是不可分的数据项–(5)元组的次序是无关紧要的。–(6)各个元组是不同的，即关系中不允许出现重复元组231.关系模型的基本概念对关系结构的描述称为关系模式。用如下形式表示：–关系名（属性名1，属性名2，…，属性名n）关系模型的数据完整性约束–实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性–其中，实体完整性、参照完整性是必须支持的关系模型的数据操纵–查询、插入、删除和修改操作–在关系数据库系统中，对数据的全部操作都可以归结为对关系的运算242.关系代数关系代数运算的分类：–传统的集合运算并、差、交、笛卡尔积–专门的关系运算选择、投影、连接、除不仅涉及行运算，也涉及列运算，这种运算是为数据库的应用而引进的特殊运算。–关系代数中五种基本运算并、差、笛卡尔积、投影、选择交、连接、除法可以用5种基本运算来表达引进它们并不增加语言的能力，但可以简化表达252.关系代数集合运算是二个关系间的运算，运算结果生成一个新关系。其中，并(∪)、交(∩)、差()运算要求–参加运算的二个关系R和S具有相同的目–且其对应属性定义在同一个域上，–称R和S为同类型的关系R∪S–仍为n目关系，由属于R或属于S的元组组成R∪S={t|tR∨tS}R－S–仍为n目关系，由属于R而不属于S的所有元组组成R-S={t|tR∧tS}262.关系代数R∩S–仍为n目关系，由既属于R又属于S的元组组成R∩S={t|tR∧tS}R∩S=R–(R-S）R×S–关系R和S的笛卡尔积为R中所有元组和S中所有元组的拼接。F(R)–选择运算是关系上的一元运算，是从关系中选择满足一定条件的元组子集–F(R)＝{tt∈Rt(F)}272.关系代数x(R)–从R中选择出若干属性列组成新的关系–条件连接是将二个关系中满足连接条件的元组拼接起来形成新元组的集合,也叫θ连接–自然连接是在两个关系共同属性上的等值连接它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉28内容第1章数据库系统引论第2章数据模型第3章关系数据库第4章关系数据库标准语言SQL第5章查询处理和查询优化第6章数据库的安全性第7章数据库的完整性第8章数据库恢复技术第9章并发控制第10章关系数据库设计理论第11章数据库设计第12章数据库编程29第4章关系数据库标准语言SQL结构化查询语言SQL（StructuredQueryLanguage）是一种介于关系代数与关系演算之间的语言，是一个通用的、功能极强的关系数据库语言，是关系数据库的标准语言SQL语言集数据定义语言DDL、数据操纵语言DML、数据控制语言DCL的功能于一体，充分体现了关系数据语言的特点和优点30第4章关系数据库标准语言SQL1.数据定义：create2.数据查询:select3.数据更新:insertupdatedelete4.SQL中的视图5.SQL的数据控制6.嵌入式SQL31第4章关系数据库标准语言SQL表SQL的数据定义语句操作方式操作对象创建删除修改模式CREATESCHEMADROPSCHEMA表CREATETABLEDROPTABLEALTERTABLE视图CREATEVIEWDROPVIEW索引CREATEINDEXDROPINDEXSQL的数据定义功能主要包括表、视图、索引和数据库模式的定义表的定义、删除与修改CREATETABLE、ALTERTABLE、DROPTABLE32第4章关系数据库标准语言SQL索引类型：–依据索引的顺序和数据库的物理存储顺序是否相同，索引分为两类：聚簇索引、非聚簇索引–唯一索引、组合索引等数据查询–单表查询、连接查询(外连接)、嵌套查询、集合查询332.数据查询语句格式SELECT[ALL|DISTINCT]目标列表达式[,目标列表达式]…FROM表名或视图名[，表名或视图名]…[WHERE条件表达式][GROUPBY列名1[HAVING条件表达式]][ORDERBY列名2[ASC|DESC]]；–SELECT子句：指定要显示的属性列–FROM子句：指定查询对象(基本表或视图)–WHERE子句：指定查询条件–GROUPBY子句：对查询结果按指定列的值分组，该属性列值相等的元组为一个组。通常会在每组中作用集函数。–HAVING短语：筛选出只有满足指定条件的组–ORDERBY子句：对查询结果表按指定列值的升序或降序排序34使用集函数主要集函数–计数COUNT（[DISTINCT|ALL]*）COUNT（[DISTINCT|ALL]列名）–计算总和SUM（[DISTINCT|ALL]列名）–计算平均值AVG（[DISTINCT|ALL]列名）–求最大值MAX（[DISTINCT|ALL]列名）–求最小值MIN（[DISTINCT|ALL]列名）DISTINCT短语–在计算时要取消指定列中的重复值ALL短语：不取消重复值;ALL为缺省值35对查询结果分组GROUPBY细化集函数的作用对象–没有分组时，集函数将作用于整个查询