数据库知识点精要.doc

1、数据处理数据处理是将数据转换成信息的过程，包括对数据的收集、存储、加工、检索、传输等一系列活动。其目的是从大量的原始数据中抽取和推导出有价值的信息，作为决策的依据。2、 数据处理的中心问题是数据管理数据管理是指对数据的组织、分类、编码、存储、检索和维护。与人工管理阶段相比，文件系统阶段对数据的管理有了很大的进步，但一些根本性问题仍没有彻底解决，主要表现在以下三方面： 数据冗余度大各数据文件之间没有有机的联系，一个文件基本上对应于一个应用程序，数据不能共享。 数据独立性低数据和程序相互依赖，一旦改变数据的逻辑结构，必须修改相应的应用程序。而应用程序发生变化，如改用另一种程序设计语言来编写程序，也需修改数据结构。 数据一致性差由于相同数据的重复存储、各自管理，在进行更新操作时，容易造成数据的不一致性。3、数据库系统管理数据的特点如下： 数据共享性高、冗余少 数据结构化 数据独立性高数据的独立性是指逻辑独立性和物理独立性。数据的逻辑独立性是指当数据的总体逻辑结构改变时，数据的局部逻辑结构不变，由于应用程序是依据数据的局部逻辑结构编写的，所以应用程序不必须修改，从而保证了数据与程序间的逻辑独立性。数据的物理独立性是指当数据的存储结构改变时，数据的逻辑结构不变，从而应用程序也不必改变。 有统一的数据控制功能为确保数据库数据的正确有效和数据库系统的有效运行，数据库管理系统提供下述四方面的数据控制功能。（1）安全性控制：防止不合法使用数据造成数据的泄露和破坏，保证数据的安全和机密；（2）完整性控制：系统通过设置一些完整性规则以确保数据的正确性、有效性和相容性。（3）并发控制：多用户同时存取或修改数据库时，防止相互干扰而提供给用户不正确的数据，并使数据库受到破坏.（4）数据恢复：当数据库被破坏或数据不可靠时，系统有能力将数据库从错误状态恢复到最近某一时刻的正确状态。4、 数据库系统的组成数据库系统通常是指数据库和相应的软硬件系统。数据（库）、用户、软件、硬件数据库是长期存储在计算机内有组织的共享的数据的集合。5、数据库系统的三级模式结构（1） 模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，又称概念模式或概念视图。（2) 外模式：又称子模式或用户模式或外视图，是三级结构的最外层，它由多种外记录值构成，这些记录值是概念视图的某一部分的抽象表示。即个别用户看到和使用的数据库内容，也称“用户DB”由多个“外记录值”组成，是概念视图的某一部分的抽象表示。从逻辑关系上看，外模式包含于概念模式。（3）内模式： 又称存储模式或内视图，是三级结构中的最内层，也是靠近物理存储的一层，即与实际存储数据方式有关的一层，由多个存储记录组成，但并非物理层，不必关心具体的存储位置。 DBMS 提供内模式描述语言（内模式 DDL）来定义内模式。 在数据库系统中，外模式可有多个，而概念模式、内模式只能各有一个。6 、三级结构的优点（1）保证数据的独立性。将模式和内模式分开，保证了数据的物理独立性；将外模式和模式分开，保证了数据的逻辑独立性。（2）简化了用户接口。按照外模式编写应用程序或敲入命令，而不需了解数据库内部的存储结构，方便用户使用系统。（3）有利于数据共享。在不同的外模式下可有多个用户共享系统中数据，减少了数据冗余。（4）利于数据的安全保密。在外模式下根据要求进行操作，不能对限定的数据操作，保证了其他数据的安全。 7、 DBMS的主要功能 （1） 数据定义（2） 数据操纵DBMS提供数据操纵语言DML实现对数据库的基本操作，包括检索、插入、修改、删除等。SQL语言就是DML的一种。 （3） 数据库运行管理DBMS 对数据库的控制主要通过四个方面实现，以确保数据正确有效和数据库系统的正常运行。数据的安全性控制数据的完整性控制多用户环境下的并发控制数据库的恢复（4） 数据库的建立和维护功能建立：数据库的初始数据的装入与数据转换维护：数据库的转储、恢复、重组织与重构造系统性能监视、分析（5） 数据通信接口DBMS提供与其他软件系统进行通信的功能。实现用户程序与DBMS，DBMS与DBMS，DBMS与文件系统之间的通信，通常与操作系统协调完成。 8、数据模型的组成要素数据模型是模型的一种，是现实世界数据特征的抽象。数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的约束条件三个要素组成。（1） 数据结构数据结构，描述数据库的组成对象及对象间的联系，用于描述系统的静态特性。在数据库系统中，人们通常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，按照这三种结构命名的数据模型分别称为层次模型、网状模型和关系模型。 （2） 数据操作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，描述系统的动态特性。（3） 数据的约束条件数据的约束条件是一组完整性规则的集合。完整性规则是给定的数据模型中数据及其联系所具有的制约和依存规则，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。9、数据模型的分类数据模型的好坏，直接影响数据库的性能。数据模型的选择，是设计数据库的一项首要任务。目前最常用的数据模型有层次模型、网状模型和关系模型。这三种数据模型的根区别在于数据结构不同，即数据之间联系的表示方式不同。（1）层次模型用“树结构”来表示数据之间的联系；（2）网状模型是用“图结构”来表示数据之间的联系；（3）关系模型是用“二维表”来表示数据之间的联系 关系模型的数据结构是一个“二维表框架”组成的集合，每个二维表又可称为关系，所以关系模型是“关系框架”的集合。 关系模型与层次模型、网状模型不同，它是建立在严格的数学概念之上的。（1）关系：一个关系对应一张二维表 （2）元组：表格中的一行（3）属性：表格中的一列，相当于记录中的一个字段（4）关键字：可唯一标识元组的属性或属性集，也称为关系键或主码（5）域：属性的取值范围（6）分量：每一行对应的列的属性值，即元组中的一个属性值（7）关系模式：关系模型的“型“，关系的框架结构 关系模型的数据操纵与完整性约束：数据操纵主要包括查询、插入、删除、修改数据，这些操作必须满足关系的完整性约束条件，即实体完整性，参照完整性，用户定义完整性。 关系模型的优点主要有： （1） 与非关系模型不同，它有较强的数学理论根据。（2） 数据结构简单、清晰，用户易懂易用，不仅用关系描述实体，而且用关系描述实体间的联系。（3） 关系模型的存取路径对用户透明，从而具有更高的数据独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库建立和开发的工作。 关系模型的缺点主要有：由于存取路径对用户透明，查询效率往往不如非关系模型，因此，为了提高性能，必须对用户的查询表示进行优化，增加了开发数据库管理系统的负担。 10、 关系可以分为三种类型：基本关系（又称基本表）、查询表、视图表11、关系的性质（1）列是同质的。 （2）关系中行的顺序、列的顺序可以任意互换，不会改变关系的意义。 （3）关系中的任意两个元组不能相同。（4）关系中的元组分量具有原子性，即每一个分量都必须是不可分的数据项。12、键（1）候选键：若关系中的某一属性组的值能惟一地标识一个元组，则称该属性组为候选键。（2）主键：若一个关系中有多个候选键，则选定一个为主键。(3)主属性：主键的属性称为主属性。(4)外键: 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是R的键（主键或候选键），如果F与基本关系S的主键K相对应，则称F是R的外键，并称R为参照关系，S为被参照关系。13、关系的完整性（1）实体完整性：关系中的主键不能为空值。（2）参照完整性：表的外键必须是另一个表主键的有效值，或者是空值。 （3）用户定义完整性：用户按照实际的数据库运行环境要求，对关系中的数据所定义的约束条件，它反映的是某一具体应用所涉及的数据必须要满足的条件。 14、传统的集合运算 当集合运算并、交、差用于关系时，要求参与运算的两个关系必须时相容的，即两个关系的度数一致，并且关系属性的性质必须一致。15、专门的关系运算专门的关系运算包括：选择、投影和连接，用于数据查询服务。（1）选择：按照给定条件从指定的关系中挑选出满足条件的元组构成新的关系。或者说，选择运算的结果是一个表的行的子集。（公式P55）(2）投影：从指定的关系中挑选出某些属性构成新的关系。或者说，选择运算的结果是一个表的列的子集。记作, 其中A为R的属性列。投影的结果将取消由于取消了某些列而产生的重复元组。 (3) 连接：按照给定条件，把满足条件的各关系的所有元组，按照一切可能组合成新的关系。16、 关系模式的规范化 （1）范式：建立关系时需要满足的约束条件划分成若干标准，这些标准称为范式，简写为NF。范式的级别越高，发生操作异常的可能性越小，数据冗余越小，但由于关联多，读取数据时花费时间也会相应增加(2)第一范式（1NF） 对于给定的关系R，如果R中的所有行、列交点处的值都是不可再分的数据项，则称关系R属于第一范式，记作：R1NF。1NF是关系数据库中对关系的最低要求，它是从关系的基本性质而来的，任何关系必须遵守。(3)第二范式（2NF） 如果关系R1NF，并且R的每一个非主属性都决定于主键，则称R属于第二范式，记作：R2NF。(4)第三范式（3NF） 如果关系R2NF，并且R的每一个非主属性都不间接决定于主键，则称R属于第三范式，记作：R3NF。17、SQL的特点 （举例）（1）SQL结构化查询语言，是一种关系数据库语言，提供数据的定义、查询、更新和控制等功能。功能强大、能够完成各种数据库操作。 （2）SQL语言不是一个应用程序开发语言，它只提供对数据库的操作能力，不能完成屏幕控制、菜单管理、报表生成等功能。 （3）有利于各种数据库之间交换数据、程序的移植、实现程序和数据间的独立性；实施标准化； （4）书写简单、易学易用18、SQL的分类数据定义语言（DDL）、查询语言（QL）、数据操纵语言（DML）19、建立数据库CREATE DATABASE ;数据表的修改添加新列命令： ALTER TABLE ADD 列名 数据类型删除表中的列： ALTER TABLE DROP COLUMN 列名 数据表的删除：DROP TABLE ;多表查询查询所有选修课程的学生信息，包括所学的课程名、授课教师和成绩。Select bqk.number,,course.c_name,sle_course.score,teacher.t_nameFrom jbqk,course,sle_course,teacher where jbqk.number=sle_course.number andsle_course.c_number=course.c_number嵌套查询 查询选修了“数据库技术”课程的学生姓名 Select from jbqk Where jbqk. number in ( Select sle_course.number from sle_courseWhere sle_course.c_number in (Select course.c_number from courseWhere course.c_name=数据库技术);20、视图视图是关系数据库系统提供给以多种角度观察数据库中数据的重要机制。它就象一个窗口，透过它可以看到数据库中用户感兴趣的数据及其变化。 视图的特点F一种虚表，是逻辑表，不是物理存在；F基本表中的数据发生变化，从视图中查询出的数据也随之改变。F视图中的数据是从现有的一个或多个表中提取出来的，可以屏蔽表中的某些信息，有利于数据库的安全性F视图在数据库中是作为查询来保存的，当引用一个查询时，DBMS就执行这个查询，然后将查询结果作为视图来用；F一个基本表可以建立多个视图，一个视图也可以在多个表上建立。F拥有表的几乎所有操作。F有利于应用程序的独立性、数据一致性。CREATE VIEW (,) AS WITH CHECK OPTION;21、数据库的完整性 指数据的正确性和相容性，DBMS必须提供一种功能来保证数据库中数据的完整性，这种功能亦称为完整性检查，即系统用一定的机制来检查数据库中的数据是否满足规定的条件，这种条件在数据库中称为完整性约束条件，这些完整性约束条件将作为模式的一部分存入数据库中。 （1）数据的完整性和安全性的区别 数据的完整性和安全性是两个不同的概念，完整性和安全性又是密切相关的。 完整性约束条件可以进行以下分类： 1.值的约束和结构的约束 值的约束是对数据的值的限制，结构的约束是指对数据之间联系的限制。 1 关于对数据值的约束。 这类约束条件是指对数据取值类型、范围、精度等的规定 对某个属性和属性组合规定某个值集。 规定某属性值的类型和格式。 规定某属性的值的集合必须满足某种统计条件。 关于数据之间联系的约束 2.静态约束和动态约束 静态约束：对数据库每一确定状态的数据所应满足的约束条件。 动态约束：数据库从一种状态转变为另一种状态时新、旧值之间所应满足的约束条件。 3.立即执行约束和延迟执行约束 立即执行约束：在执行用户事务时，对事务中某一更新语句执行完后马上此数据所应满足的约束条件进行完整性检查。 延迟执行约束：在整个事务执行结束后方对此约束条件进行完整性检查，结果正确方能提交。4完整性的实现应包括两个方面： 系统要提供定义完整性约束条件的功能；提供检查完整性约束条件的方法。22、并发控制1事务并发控制的单位，是一个操作序列。通常以BEGIN TRANSACTION开始，以COMMIT或ROLLBACK操作结束。 事务和程序是两个概念。 2数据一致性级别的概念 数据的不一致性：因多个事务对同一数据地交叉修改（并发操作）而引起地数据不正确或数据修改丢失就称为数据的不一致性。 3并发控制 要用正确的方式调度并发操作，避免造成数据的不一致性，使一个用户事务的执行不受其它事务的干扰。另一方面，对数据库的应用有时允许某些不一致性。 主要方法是采用封锁机制封锁的类型 ：共享性封锁（共享锁，或称S锁）和排他性封锁(排他锁，或称X锁)，也称写锁23、转储和恢复 （1）什么是转储和恢复 转储：数据库恢复中采用的基本技术。即DBA（数据库管理员）定期地将整个数据库复制到磁带或另一个磁盘上保存起来的过程。这些备用的数据文本称为后备副本或后援副本。 恢复：当数据库遭到破坏后就可以利用后备副本把数据库恢复，这时，数据库只能恢复到转储时的状态，从那以后的所有更新事务必须重新运行才能恢复到故障时的状态。 （2）转储的分类 静态转储：转储期间不允许（或不存在）对数据库进行任何存取、修改活动。 动态转储：转储期间允许对数据库进行存取或修改。即转储和用户事务可以并发执行。动态转储可克服静态转储的缺点，但是，转储结束时后援副本上的数据并不能保证正确有效。为此，必须把转储期间各事务对数据库的修改活动登记下来，建立日志文件（log file）。这样，后援副本加上日志文件就能把数据库恢复到某一时刻的正确状态。 （3）日志文件：是用来记录对数据库每一次更新活动的文件。24、 数据库设计的任务（1）根据用户需求研制数据库结构的过程，具体地说，是对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用