《数据库原理》——知识点总结(期末复习)_海海不掉头发的博客-程序员宅基地_数据库原理知识点总结归纳

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数据库基础知识(第1、2章)

概念模型

一、模型的三个世界

  1. 现实世界
  2. 信息世界:即根据需求分析画概念模型(即E-R图),E-R图与DBMS无关。
  3. 机器世界:将E-R图转换为某一种数据模型,数据模型与DBMS相关。

注意:信息世界又称概念模型,机器世界又称数据模型

二、实体及属性

  1. 实体:客观存在并可相互区别的事物。
  2. 属性:实体的特性或联系的特征都称为属性。
  3. 关键词(码、key):能唯一标识每个实体又不含多余属性的属性组合。

一个表的码可以有多个,但主码只能有一个。

例:借书表(学号,姓名,书号,书名,作者,定价,借期,还期)

规定:学生一次可以借多本书,同一种书只能借一本,但可以多次续借。

  1. 实体型:即二维表的结构
    例 student(no,name,sex,age,dept)
  2. 实体集:即整个二维表

三、实体间的联系:

1.两实体集间实体之间的联系

  • 1:1联系

  • 1:n联系

  • m:n联系

2.同一实体集内实体之间的联系

  • 1:1联系
  • 1:n联系
  • m:n联系

四、概念模型(常用E-R图表示)

实体型:□

属性:○

联系: ◇

说明:
① E-R图作为用户与开发人员的中间语言。
② E-R图可以等价转换为层次、网状、关系模型。

举例:学校有若干个系,每个系有若干班级和教研室,每个教研室有若干教员,其中有的教授和副教授每人各带若干研究生。每个班有若干学生,每个学生选修若干课程,每门课程有若干学生选修。用E-R图画出概念模型。
在这里插入图片描述

数据模型

一、层次模型:用树型结构表示实体之间的联系。

  • 每个节点代表一个实体型.
  • 只能直接处理一对多(含一对一)的实体关系.
  • 查找层次数据库中的记录,速度较慢。

二、网状模型:用图结构表示实体之间的联系。

  • 每个节点代表一个实体型。
  • 可以处理多对多的实体关系。
  • 查找网状数据库中的记录,速度最快。

三、关系模型:用二维表表示实体之间的联系。

1.重要术语:

  • 关系:一个关系就是一个二维表:
  • 元组:二维表的一行,即实体:
  • 关系模式:在实体型的基础上,注明主码。
  • 关系模型:指一个数据库中全部二维表结构的集合。

2.特点:

  1. 关系模型是建立在严格的数学理论的基础上的;
  2. 关系模型的存取路径对用户透明:
  3. 查找关系数据库中的记录,速度最慢。

小结:数据中有三种类型,DBMS就有三种类型,DB亦有三种类型。

数据库系统结构

一、数据库系统的模式结构

  1. 模式:是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

  2. 模式只涉及数据库的结构;

  3. 模式既不涉及应用程序,又不涉及数据库结构的存储;

  4. 外模式:是模式的一个子集,是与一个应用程序有关的逻辑表示。特点:一个应用程序只能使用一个外模式,但同一个外模式可为多个应用程序使用。

  5. 内模式:描述数据库结构的存储,但不涉及物理记录。

2.两级映象

1. 外模式/模式映象:保证数据库的逻辑独立性;
2. 模式/内模式映象:保证数据库的物理独立性;

3.两级映象的意义

  1. 使数据库与应用系统完全分开,数据库改变时,应用系统不必改变。
  2. 数据的存取完全由DBMS管理,用户不必考虑存取路径。

数据库管理系统

DBMS的功能:负责对数据库进行统一的管理与控制。

  1. 数据定义:即定义数据库中各对象的结构;
  2. 数据操纵:包括对数据库进行查询、插入、删除、修改等操作。
  3. 数据控制:包括安全性控制、完整性控制、并发控制、数据库恢复。

一、基本概念

  1. 码:能够唯一标识元组的属性集。
  2. 候选码:一个属性集既能唯一标识元组,且又不含多余属性,一个关系模式可以有多个候选码。
  3. 主码:任选候选码中的一个。
  4. 非主属性:不包含在主码中的各个属性。
  5. 外码:设F是关系R的一个属性,不是R的主码,但却是另一个关系S的主码,则F是关系R的外码。

例如:student ( sno, sname, ssex, sage, sdept)
Sc ( sno, cno, grade)

Sc的主码为:(sno,cno);外码为:sno

数据库设计 (第3章)

一、数据库设计的步骤

  • 需求分析:了解分析用户的需要、要求。
  • 概念结构设计:根据需求分析的结果画概念模型(即E-R图).
  • 逻辑结构设计:将E-R图转换为某一种数据模型,并优化。
  • 物理结构设计
  • 数据库实施
  • 数据库运行与恢复

概念结构设计

局部E-R图设计

1.确定局部范围:通常把系统涉及的各个部门或各个主要功能作为局部。

2.确定实体与属性

  • ① 属性是不能再分的数据项;
  • ② 联系只发生在两实体之间;
  • ③ 原则上,能够作为属性,就不要作为实体。
合并成总体E-R图
  • 消除各局部E-R图的冲突问题。
  • 按公共实体名合并,并生成初步E-R图。
  • 消除冗余的属性和冗余的联系,生成总体E-R图。

逻辑结构设计

一、联系的属性和主码
  • (1)联系的属性:必须包含相关联的各实体型的主码。

  • 1:1联系:可以是相关联的任一实体型的主码。

  • 1:n联系:必须是n方实体型的主码。

  • m:n联系:必须是相关联的各实体型的主码之和。

E-R图向关系模型的转换

(1)把每个实体型转换为一个关系模式。
(2)1:1联系:可以消化到相关联的任一实体型对应的关系模式中。在这里插入图片描述

班长( XH, XM, NL,BH)
班级(BH,RS)

(3)1:n联系:可以消化到n方实体名对应的关系模式中。
例:一个班级有多名学生,每名学生只能属于一个班级。每一个班级有一名班长,他是学生中的一员。

在这里插入图片描述

学生(XH,XM,NL,BH)
班级(BH,RS,XH)
                              ↓ →班长的学号

4)m:n联系:必须转换为一个关系模式,并且不能消化。
例:
在这里插入图片描述

学生(sno,sname, ssex, sage, sdept)
课程(cno, cname,credit)
选修(sno, cno, grade)

(5)多元联系:不能消化

例:
在这里插入图片描述

三 关系数据库 (第4章)

一、域

  1. 定义:域是一组具有相同类型的值的集合。
  2. 域的基数:域中所含数据的个数。

笛卡尔积

  1. 定义:给定一组域D1,D2,D3,则D1×D2×D3称为笛卡尔积。
  2. 笛卡尔积D1×D2×D3对应一个二维表,所含元组的个数等于各个域的基数之积。

关系

  1. 定义:笛卡尔积的一部分元组称为关系。
  2. 关系的目:一个关系所含属性的个数。
  3. 关系的性质:任意两个元组不能完全相同,同一关系的属性名不允许重复。

关系的完整性

  1. 实体完整性:指关系的所有主属性都不能去空值。注意:实体完整性不仅仅是主码整体不能取空值。
  2. 参照完整性:指一个关系外码的取值必须是相关关系中主码的有效值或空值。

例: 班级( 班名,人数) 学生(学号,姓名,性别,密码,班名) 在学生表中,班名的取值必须是班级表[班名]的值或空值。

关系代数

一、传统的集合运算

设关系R、S的结构完全相同,则:

  • R∪S:由属于R或属于S的元组组成。
  • R∩S:由既属于R又属于S的元组组成。
  • R-S:由属于R而不属于S的元组组成。

思考:(R∩S)∪(R-S)=?(结果就是R)

R×S:设R有m个属性,K1个元组;S有n个属性,K2个元组,则R×S含有(m+n)个属性,(K1×K2)个元组。

二、专门的关系运算
  1. 选择:从关系R中选择满足条件的元组。记为: 在这里插入图片描述

  2. 投影:从关系R中选择若干属性组成新的关系,并把新关系的重复元组去掉。记为:
    在这里插入图片描述

  3. 条件连接:将两关系按一定条件连接成一个新关系,记为: 在这里插入图片描述

说明:条件连接:两关系可以没有公共属性,若有公共属性,则新关系含有重复属性。

  1. 自然连接:将两关系按公共属性连接成一个新的关系,并把新关系的重复属性去掉。
    记为: 在这里插入图片描述

说明:

  • ① 自然连接:两关系至少有一个公共属性。
  • ② 对于R的每个元组,S都从第一个元组开始判断,若两元组的公共属性值相同,则产生一个新元组添加到新关系中,最后把新关系中的重复属性去掉。

关系数据库规范化理论(第7章)

函数依赖

一、有关概念:
  1. 函数依赖:任给R(U),U为属性集,x、y为U的子集,如果对于x的每个值,y有唯一确定的值与之对应,则称x决定y,或y函数依赖于x。记为:x→y。
  2. 完全函数依赖:若x→y,且对于x的所有真子集x′,都有x′ 不能决定y,则称x完全决定y,或y完全函数依赖于x。记为:在这里插入图片描述

    结论:若x→y,且x只包含一个属性,则 在这里插入图片描述
  3. 部分函数依赖:
    若x→y,且存在x的一个真子集x′,满足x′→y,则称x部分决定y,或y部分函数依赖于x。记为:在这里插入图片描述
  4. 传递函数依赖:若x→y,y→z,但 y 不能决定x,则称在这里插入图片描述
二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖

设x→y,如果y是x的子集,则该依赖是平凡的。如:
Sno,sname→sno

如果y中至少有一个属性不在x中,则该依赖是非平凡的。如:
Sno,sname→sname,sdept

如果y中没有一个属性在x中,则该依赖为完全非平凡的。

关系模式的规范化

一、问题提出

HK KH KM XM DZ CJ
961 -C1- -OS- -高明- -D1- -70-
962 -C2- -DBS- -高飞- -D2- -72-
962 -C4- -AI- -高飞- -D2- -80-
962 -C1- -OS- -高明- -D1- -75-
963 C1 OS 高明 D1 90

答:存在问题

  1. ① 数据冗余大;
  2. ② 修改麻烦;
  3. ③ 插入异常:应该插入到DB中的数据插不进去。

如:新开课程没有学生选修时,新开课程的课程号、课程名插不进去。

  1. ④ 删除异常:不应该删除的数据被删掉。

如选修某门课的学生毕业了,在删除学生信息的同时,把课程信息也删除掉。

结论:一个好的关系模式应满足:

  • ① 冗余应尽可能少;
  • ② 应尽可能避免插入、删除异常;
  • ③ 消去关系中不合适的属性依赖关系。

二、范式

  • 什么叫范式?
    答:指一个关系的非主属性函数依赖于主码的程度。

  • 什么叫关系规范化?
    答:指一个关系从低级范式向高级范式的转换过程。
    在这里插入图片描述

  • 应用:关系规范化理论应用在逻辑结构设计阶段。

三、关系模式的规范化

1.第一范式(1NF)

  • 定义:若关系R的所有属性不能再分,则R∈1NF

2.第二范式(2NF)

定义:若关系R∈1NF,且它的每个非主属性都完全依赖于主码,则称R∈2NF。

② 存在问题:

  • 冗余大: R1必要冗余,R2冗余可以修改。
  • 修改麻烦
  • 插入异常:如新来的教师没有上课,则该教师的信息就没办法插入R2表中。
  • 删除异常:若某位教师只授一门课,当该门课不开时,该教师的信息亦被删除。

原因:存在非主属性对主码的传递依赖。
在这里插入图片描述
④ 解决办法:将R2 一分为二

在这里插入图片描述

3.第三范式(3NF)

定义:若关系R∈2NF,且它的每个非主属性都不传递依赖于主码,则称R∈3NF。

② 规范化过程

非规范关系

↓使每个属性都不能再分

1NF

↓消去非主属性对主码的部分依赖

2NF

↓消去非主属性对主码的传递依赖

3NF

BCNF:关系模式R<U,F>中,如每一个决定因素都包含码,则R是BC范式。如果R属于BCNF 那么R一定属于3NF,反之未必。

4.结论

  • ① 若R∈1NF,且主码只含一个属性,则R一定为2NF。
  • ② 若R∈2NF,且只有0~1个非主属性,则R一定为3NF。
  • ③ 3NF一般控制了数据冗余,一般避免了操作异常。
  • ④ 范式并非越高越好,适可而止。

数据库保护技术(第8章)

一、两种身份验证模式:

  1. windows模式:用户只能使用windows登录名登录SQL Server
  2. 混合模式:用户可以使用windows登录名或SQL Server登录名登录SQL Server

二、两种身份验证:

用户登录到SQL Server时,必须使用特定的登录名和密码标识自己。

  1. Windows身份验证:用户登录到SQL Server时,使用操作系统当前的登录名和密码。
  2. SQL Server身份验证:用户登录到SQL Server时,必须显式提供登录名和密码。

常用安全性控制方法:用户标识和控制、存取控制、视图、审计、数据加密。

索引

一、索引的概念:

  • ①索引使用户能快速访问数据表的特定信息。
  • ② 索引必须依附于某个基本表,不能单独存在。

二、索引的类型:

  • 聚集索引:影响数据表的记录顺序
  • 非聚集索引:不会影响数据表的记录顺序

注:一个表只能建立一个聚集索引,但可以建立若干个非聚集索引。

三、创建索引

1.自动创建索引:

  • 如果在数据表的某个属性设置主键约束或唯一约束,则系统将在这些属性上自动创建唯一索引。
  • 自动创建的索引随约束的存在而存在,随约束的消失而消失。

视图

一、视图的特点:

  • 视图只有结构,没有记录,是虚表;
  • ②一个视图总对应着一个select语句;
  • ③对视图的查询、更新,实际上是对基本表的查询、更新。

事务处理与并发控制

1.什么叫事务?

答: 事务是用户定义的一组操作序列。

  • 事务是并发控制的基本单位。
  • 一个事务包含的诸操作要么都执行,要么都不执行

1. 事务的属性

  1. 原子性:指事务中包含的诸操作要么都执行,要么都不执行。
  2. 一致性:事务必须使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。
  3. 隔离性:一个事务的执行不能被其他事务干扰。
  4. 持久性:该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中,并不会被回滚

数据的锁定

一、并发操作与数据不一致性

1.数据不一致性包括三类
  • 丢失修改:指事务1事务2从数据库中读入同一数据并修改,事务2的提交结果破坏事务1提交的结果,导致事务1的修改被丢失。
  • 不可重复读:指事务1读取数据后,事务2执行更新操作,使事务1无法再现前一次读取结果。
  • 读脏数据:指事务1修改某一数据后,事务2读取该数据,事务1由于某种原因被撤销,这时数据又恢复到原值,事务2读到的数据与数据库中的数据不一致,称为“脏”数据。
2.产生数据不一致性的原因
  • 并发操作破坏了事务的隔离性。

二、并发控制的目标、方法

  • 目标:确保DB中的数据一致性。

  • 并发事务正确性的原则 :几个事务的并发执行是正确的,当且仅当其结果与任何一个串行执行的结果相同。

  • 并发控制的方法 DBMS一般采用封锁”技术,保证并发操作的可串行化。

一、 封锁(Locking)

1. 什么叫封锁?
答:SQL Server自动强制封锁,并且会将封锁粒度控制在合适的级别,用户不必考虑封锁问题。

2. 封锁类型

  • 排它锁(X锁):事务T对数据A加X锁,其它事务不能再对A加锁,即其它事务不能读取和修改A。
  • 共享锁(S锁):事务T对数据A加S锁,其它事务只能再对A加S锁,即其它事务只能读A不能修改A

3. 封锁粒度

封锁对象可以是属性列、元组、关系、整个数据库。封锁对象的大小称为封锁粒度。封锁粒度越小,并发度越高,但并发控制的开销越大

4. 封锁协议

  1. 事务T在修改数据A之前,必须对其加X锁,直到事务结束才释放。

  2. 事务T在读取数据A之前,必须对其加S锁,直到事务结束才释放。 遵循封锁协议,可以解决三种数据不一致性问题

  1. 丢失修改
  2. 不可重复读
  3. 读“脏”数据

四、死锁和活锁

封锁技术可以解决并发操作的不一致性问题,但也带来新的问题,即死锁和活锁。

1.死锁:

定义:两个事务已经各自锁定一个数据,但是又要访问被对方锁定的数据,造成了循环等待,称为死锁。

避免死锁的方法:

  • 顺序封锁法:若规定封锁顺序为A,B,则T1,T2只能先封锁A,再封锁B。
2.活锁:
  • 定义:若多个事务请求封锁同一个数据时,其中的某个事务总处于等待状态,则称为活锁。
  • ② 避免活锁的方法:先来先服务

事务可串行化调度:两段锁协议.

写在最后

只有把抱怨环境的心情化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
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