《关系数据原理与应用》期末复习提纲.doc

关系数据原理与应用期末复习第一章 数据库系统基础1. 几个概念：数据、数据库、数据库管理系统、数据库系统数据：描述事物的符号称为数据数据库：顾名思义就是数据存放的地方，是需要长期储存在计算机内、有组织的、可共享的数据集合。数据库管理系统：位于用户与操作系统之间的，用于管理数据的计算机软件。数据库系统：狭义地讲是由数据库、数据库管理系统和用户构成；广义地讲是由计算机硬件、操作系统、数据库管理系统以及在它支持下建立起来的数据库、应用程序、用户组成的一个整体。2. 数据库处理的发展三个阶段：掌握各阶段的特点。*人工管理阶段(40年代中-50年代中)数据不保存应用程序管理数据数据不共享数据不具有独立性数据处理方式是批处理文件管理阶段(50年代末-60年代中)数据可长期保存由文件系统管理数据数据共享性差，冗余度大数据独立性差数据库管理阶段(60年代末70年代中)高度的物理独立性和一定的逻辑独立性减少了数据冗余数据共享性高由DBMS统一管理和控制分布式数据库管理阶段（70年代后期-至今）3. 数据库系统的组成计算机硬件，数据库管理系统，数据库，应用程序和用户组成4. 数据库体系结构三个模式两级映像，能够从数据库体系结构的角度分析数据库具有较高的逻辑独立性、物理独立性的原因。*1978年提出了数据库的三级模式结构：外模式：亦称子模式或用户模式，是单个数据库用户看到的数据视图。模式：亦称逻辑模式或概念模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图。内模式：亦称存储模式，用来描述数据的物理结构和存储方式。两级映象（射）外模式-模式映射：定义外模式与模式之间的对应关系。模式-内模式映射：对应模式与内模式之间的对应关系。两级映射保证了数据库系统的物理独立性和逻辑独立性。应用A应用B外模式1应用C应用D应用E外模式3外模式2模式内模式模式/内模式映射外模式/模式映射（逻辑独立性）（物理独立性）数据库两级数据的独立性逻辑独立性当数据库的模式发生改变(如增加新的数据项)，只需要改变外模式-模式映射，可以使外模式保持不变。由于应用程序是根据外模式编写的，外模式保持不变，则应用程序也保持不变，从而保证了数据和应用程序的逻辑独立性。物理独立性当数据库的存储结构发生改变(如硬件设备改变)，只需要修改模式-内模式映射，可以使模式保持不变。由于外模式是模式的子集，模式保持不变，外模式就保持不变，则根据外模式编写的应用程序也保持不变，从而保证数据和应用程序的物理独立性。5. 数据库管理系统的功能：数据定义，数据操纵（第9页）数据定义：DBMS为数据库的建立提供了数据定义（描述）语言（DDL）。用户使用DDL定义数据库结构的子模式（外模式），模式，内模式；定义各个外模式与模式之间的映射；定义模式与存储模式之间的映射；定义有关约束条件等。数据操纵：DBMS提供数据操作语言（DML）实现堆数据库检索、插入、修改、删除等基本操作。6. 常见的三种数据模型(1) 数据模型的分类层次模型（Hierarchical Model）网状模型（Network Model）关系数据模型（Relational Model）(2) 概念模型的几个概念：实体、属性、候选码、码、域、联系实体：是客观世界中存在的且可相互区分的事物。实体可以是具体的人、事、物，也可以是抽象的概念或联系。例如，职工、学生、课程、教师，部门的一次订货、老师与系的工作关系等。属性：是实体或联系所具有的性质。例如，学生的实体可以由学号、姓名、性别等属性组成。码：唯一标识实体的属性(集)称为码或实体标识符。例如，学号是学生实体的码。域：属性的取值范围称为该属性的域。例如，学号的域7位整数，姓名的域为8位的字符串集合。实体型：实体的结构描述，通常是实体名及其属性名集合。 例如，学生（学号，姓名，性别，年龄，系）实体联系：实体（型）与实体（型）之间的关系。两个实体（型）之间的联系可以分为三类：一对一联系（1:1） 一对多联系（1:n）多对多联系（m:n）(3) 概念模型的表示方法：E-R图*(4) 关系模型的几个概念：关系、元组、属性、域、关键字、分量、关系模式 关系：一个关系对应通常说的是一张二维表。元组：表中的一行即为一个元组。例如，学生登记表中的一行(95001 李勇 男 20 CS)属性：表中的一列即为一个属性，给每个属性起的一个名称即为属性名。属性通常被叫做字段。例如，上表中有五列，对应五个属性（学号，姓名，性别，年龄，所在系）域：属性的取值范围。 例如，属性“年龄”的域是（0150），“性别”的域是（男，女）。码（关键字）：表中的某个属性（组），它可以唯一确定一个元组，则这个属性（组）就成为该关系的关键字。例如，上表中的“学号”，可以唯一确定一个学生。主码（主键）：表可能有多个候选码，在应用中需选用其中一个，则被选出的候选码称为主码。例如 系（系号，系名，系主任，所在办公楼）主属性：候选码中的诸属性称为主属性分量：元组中的一个属性值。例如，元组(95001 李勇 男 20 CS)中的“李勇”、“男”、“20”等。关系模式：关系模式是对关系的描述，一般表示为：关系名（属性1，属性2，属性n） 例如：学生（学号，姓名，性别，年龄，所在系） 课程（课程号，课程名，学分） 选修（学号，课程号，成绩） 7.关系的性质b) 同一属性(列)的数据具有同质性。c) 同一关系的属性(列)具有不能重复性(不同名)。d) 关系中属性(列)的顺序可以任意交换。e) 关系中任意两个元组不能完全相同。f) 关系中元组的顺序可以任意交换。g) 每一个分量必须是不可分的数据项。8. 关系数据库的完整性保护即为了保证数据库中数据的正确性和相容性，对关系的某种约束条件。包括：实体完整性 参照完整性 用户定义完整性9. 关系代数（并、交、差、笛卡尔积）集合运算符并、交、差、笛卡尔积包括并()、交()、差(-)、笛卡尔积()，它将关系看成元组的集合，从关系的水平方向(行)来进行。其中，并、交、差的关系都要求具有相同的目(属性个数)，且相对应的属性的域相同。 其结果关系仍为原来属性个数。并 ： RSt|tRtS 由属于R或S的元组合并而成。差 - ：R-St| tR tS 由属于R而不属于S的元组组成。 交 ：RSt| tR tS 广义笛卡尔积()：RStr ts| trRtsS设关系R有n目，关系S有m目，则R和S的广义笛卡尔积是n+m目关系。元组前n列是R的一个元组，后m列是S的一个元组，元组的个数是R的元组个数S的元组个数。第二章 Oracle数据库1. Oracle体系结构：物理存储结构、逻辑存储结构掌握几个概念：数据文件、控制文件、重做日志文件、归档重做日志文件分清块、区、段、表空间之间的关系。Oracle物理结构:是指在操作系统下的数据库的文件组织和实际的数据存储。数据库就是存储数据的一种媒介。在操作系统中物理体现为一系列文件的集合。Oracle数据库由三类文件组成：数据文件、控制文件 、日志文件 数据文件：数据库操作中数据的最终存储位置；控制文件：包含维护数据库和验证数据库完整性的信息，一个二进制文件。重做日志文件：包含数据库发生变化的记录，在发生故障是用于数据恢复。归档重做日志文件：将写满的重做日志文件通过复制的方式保存到指定的位置。逻辑存储结构Oracle在逻辑上将数据划分为一个个小单元来管理，这些逻辑单元包括块(Block)、区(Extent)、段(Segment)和表空间(Tablespace).块：Oracle以数据块（block）为单位管理数据文件中的存储空间，数据块是数据库I/O的最小单位。 区：由一系列物理上连续的块组成。Oracle在分配存储空间时有两个重要概念：初始区（initial extent）和增加区（increment）。 当段中的初始区的空间已经用完时，Oracle将自动为这个段分配一个增加区。增加区可以是同一大小，也可以是按一定比例逐步增大的。段：由一个或多个区组成的，其中存放了表空间中某个特定数据对象的所有数据。 段有4种类型（1）数据段：保存表记录。（2）索引段：保存索引记录。（3）临时段：保存临时数据。（4）回滚段：记录每个事务修改的数据在修改前的值表空间：数据库的逻辑存储单元。 Oracle将数据逻辑地存放到表空间中，而表空间则与具体的物理文件相关联 。 每个表空间都对应一个或多个物理数据文件。在创建数据库的过程中会创建一些默认的表空间以及和它们对应的数据文件。2. Oracle数据库访问控制*(1) 掌握几个概念：用户、权限、角色，Oracle常见默认用户账户的权限(2) 如何创建用户、角色(3) 区分系统权限和对象权限(4) 授权和回收权限的语句操作、相关约束第三章 关系数据库标准语言SQL*1. SQL语言概述2. 基本表定义及修改3. 表的约束4. 索引的作用，建立索引的语句5. 单表查询：条件查询、集合运行、字符匹配、排序、函数集、分组统计6. 多表查询：连接查询7. 嵌套查询：IN谓词子查询8. 数据更新:插入数据、修改数据、删除数据9. 视图：视图的作用、创建视图、查询视图10. 数据控制：授权和回收权限语句操作第四章 关系数据库设计理论1. 函数依赖：函数依赖、完全函数依赖、部分函数依赖、传递函数依赖、候选码、主码、主属性、非主属性、决定属性集*函数依赖:设R(U)是一个关系模式，U是R的属性集合，X和Y是U的子集。对于任意一个可能的关系r，如果r中不可能存在两个元组在X上的属性值相同，而在Y上的属性值不同，则称“X函数确定Y”或“Y函数依赖于X”，记作X Y。(即X必须唯一确定Y)若X Y，则X称为这个函数依赖的决定属性集。完全函数依赖、部分函数依赖：在关系模式R(U)中，如果X Y，且对X的任一个真子集X，不存在X Y，则X Y为完全函数依赖，记作 。若X Y ，但Y不完全函数依赖于X，则称Y部分函数依赖于X，记作 传递函数依赖：在关系模式R(U)中，如果 ，且 ，则称Z传递函数依赖于X，记作 。候选码:设K为R(U,F)中的属性或属性组，若 ，则K为R的候选码(K为决定R全部属性值的最小属性组)。主码:关系R可能有多个候选码，选其中一个作为主码.外码:若R的属性(组)X是另外一个关系S主码，则称X为R的外码。主属性和非主属性:在R(U,F)中，包含在任意候选码中的属性称为主属性，不包含在任一候选码中的属性称为非主属性。2. 范式：范式基本概念，满足1NF、2NF*、3NF*的基本条件。第一范式（1NF）:如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则R满足第一范式，记为 第二范式（2NF）:如果一个关系模式 ，且每个非主属性都完全函数依赖于R的码，则 第三范式（3NF）:如果关系模式 ，且每个非主属性不传递函数依赖于R的候选码，则3. 关系模式分解*(1) 关系模式规范化的基本步骤(2) 关系模式分解的基本原则：“一事一地”原则、无损连接性原则、保持函数依赖原则。练习：有关系模式：授课表（课程号，课程名，学分，教师号，教师名），一门课可由多名教师讲授。指出此关系模式的候选码，画出该关系模式的函数依赖关系，判断该关系模式最高满足第几范式。参考答案：(课程号，教师号)课程名，教师名，学时课程号课程名，学时教师号教师名课程号-教师号存在非主属性(课程名、学分、学时、教师名)对码的部分函数依赖，故该关系最高满足1NF。第五章 数据库安全性和完整性1. 数据库安全性和完整性基本含义数据库的安全性：数据库的安全性是为了保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。数据的完整性：数据的完整性是为了防止数据库存在不符合语义的数据，防止错误的信息输入。2. 数据库安全性控制的一般方法：用户标识和鉴定、存取控制、定义视图、审计、数据加密3. 完整性约束：静态约束（列级、元组、关系）、动态列级约束（列级、关系、元组）静态列级约束是对一个列的取值域的说明，这是最常见最简单同时也最容易实现的一类完整性约束，包括以下几方面：（1）对数据类型的约束，包括数据的类型、长度、单位和精度等。（2）对数据格式的约束。（3）对取值范围或取值集合的约束。（4）对空值的约束。（5）其他约束。 静态元组约束：一个元组是由若干个列值组成的，静态元组约束就是规定组成一个元组的各个列之间的约束关系。静态元组约束只局限在单个元组上，因此比较容易实现。例如在图书借阅表中可以规定：还书日期借书日期静态关系约束：在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间常常存在各种联系或约束。（1）实体完整性约束。定义主码，不允许主码属性取相同的值或空值。 （2）参照完整性约束。定义外码，外码的属性取值或者为空值，或者等于被参照关系中的某个元组的主码值。 （3）函数依赖约束。 （4）统计约束。某个字段值与多个元组的统计值之间的关系。动态列级约束：动态列级约束是修改列定义或列值时要满足的约束条件，包括以下两方面：（1）修改列定义时的约束。（2）修改列值时的约束。动态元组约束：动态元组约束是指修改某个元组时需要参照其旧值，并且新旧值之间需要满足某种约束条件。动态关系约束：动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件。粒度状态列级元组级关系级静态列定义类型格式值域空值元组值应满足的条件实体完整性约束参照完整性约束函数依赖约束统计约束动态改变列定义或列值元组新旧值之间应满足的约束条件关系新旧状态间满足的约束条件表5-5 完整性约束条件4. 参照关系的元组的删除：级联删除、受限删除、置空值删除。1）级联删除（Cascades）。将参照关系中所有外码值与被参照关系中要删除的元组的主码值相对应的元组一起删除。2）受限删除（Restricted）。只有当参照关系中没有任何元组的外码值与要删除的被参照关系的元组的主码值相对应，系统才执行删除操作。3）置空值删除（Nullifies）。删除被参照关系元组时，将参照关系中所有与被参照关系中的被删除的元组的主码值相等的外码值置为空值。第六章 数据库的事务处理与数据恢复1. 事务的概念事务：是用户定义的数据库操作序列，这些操作可作为一个完整的工作单元。一个事务内的所有语句是一个整体，要么全部执行，要么全部不执行。即事务是不可再分的原子性工作。如在银行业务中，“从帐户A转移资金X到帐户B”就是一个典型的事务。这个事务可以分解为两个动作：（1）从账户A减去金额X。（2）在账户B中加上金额X。2. 事务的特性：原子性、一致性、隔离性、持久性原子性（Atomicity）：事务中所有的操作或者全部完成，或者都不执行。一致性（Consistency）：事务执行结果必须使数据库的数据处于一致性状态。隔离性（Isolation）：一个正在执行的事务不能向其他事务透露自己的结果，即一个事务的中间结果对其他事务是透明的。持久性（Durability）：如果一个事务已交付，系统必须保证其处理结果不被丢失。3. Oracle中的事务处理：提交事务、回退事务、设置保存点提交事务（COMMIT）：在事务处理中，用户只需要使用COMMIT语句就可以结束事务。当执行COMMIT语句之后，系统确认事务变化、结束事务、删除保存点、释放锁，其他会话就可以查看到事务变化后的新数据了.回退事务（ROLLBACK）：回退可以撤消已进行的操作。当应用中出现错误，或是运行程序的终端用户决定不保存对数据库数据进行的修改时，就需要进行回滚。回滚事务使用ROLLBACK命令。回退终止用户的事务处理，撤消用户已经进行的对数据的所有改变，读取用户存储在回滚段或UNDO表空间中的信息，将数据库块恢复到用户处理之前的状态，且释放会话所占用的所有锁定. 设置保存点（SAVEPOINT）：用户在处理较大事务时中可以建立保存点（SAVEPOINT），用于在必要时取消部分事务。用户可以在单个事务中拥有多个保存点，当使用ROLLBACK TO SAVEPOINT时，可以让用户有选择地回滚到事务处理中的某特定位置 .4. 并发控制的概念、并发操作引起的问题（丢失修改、不可重复读、读“脏”数据）5. 封锁：封锁类型、三级封锁协议，活锁、死锁，解决死锁的方法*6. 数据恢复：数据库故障类型及恢复方法，概念：静态转储、动态转储、海量转储、增量转储1事务故障：指由于事务内部的逻辑错误(如运算溢出、记录找不到等)或系统错误所引起的故障，导致事务未运行至正常终止点就夭折了。2系统故障 ：由于各种软硬件故障、突然停电等造成系统运行停止，致使正在运行的事务非正常终止，导致数据丢失。3介质故障 ：存储数据库的磁盘受到物理损坏导致数据无法读出数据库转储（备份）1事务故障的恢复：事务故障可以利用日志文件撤销事务对数据库的修改，使得事务像根本没有启动过一样。（1）反向扫描文件日志（即从最后向前扫描日志文件），查找该事务的更新操作。（2）对该事务的更新操作执行逆操作。（3）重复执行（1）和（2），恢复该事务的其他更新操作，直至读到此事务的开始标记，事务故障恢复就完成了。 2系统故障的恢复：系统故障造成数据库不一致状态的原因：一是未