大学数据库课本：数据库知识点

第一章 1 数据库管理系统 DBMS 数据定义语言 DDL 数据操纵语言 DML 2 数据库系统 DBS 由数据库 数据库管理系统 应用程序和数据库管理员组成 3 数据库管理技术的产生和发展 1 人工管理阶段 2 文件管理阶段 3 数据库管理阶段 各区别见 P7 表 重 数据库系统与文件系统的本质区别 数据库系统实现整体数据的结构化 4 物理独立性和逻辑独立性的概念 P13 5 数据库系统的核心和基础 数据模型 6 两类数据模型 第一类概念模型 第二类逻辑模型和物理模型 逻辑模型 物理模型 由数据库系统完成 7 概念模型的表示方法 实体 联系方法 E R 方法 P16 8 数据模型的组成要素 数据结构 数据操作 完整性约束条件 9 按数据结构的类型来命名数据模型 层次模型 网状模型 关系模型 10 关系模型的数据结构 关系 表 元组 一行 码 域 分量 元组中的 一个属性值 关系模式 表示为 关系名 属性 1 属性 2 11 模式是相对稳定的 实例时相对变动的 12 三级模式 模式 外模式 内模式 模式 是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述 外模式 子模式或用户模式 数据库用户能够看见和使用的局部数据的 逻辑结构和特征的描述 内模式 储存模式 是数据物理结构和存储方式的描述 13 二级映像 1 模式 外模式映像 保证数据和程序的逻辑独立性 对于每一个外模式 都有一个 2 模式 内模式映像 保证数据和程序的物理独立性 第二章 1 域 具有相同数据类型的值的集合 不同取值个数个数称为域的基数 2 笛卡尔积 所有域的所有不同组合 P38 3 关系 R D1 D2 Dn n 是关系的目或度 关系的候选码 主属性 主码 全码 4 关系有三种类型 基本关系 基本表或基表 查询表 视图 虚表 5 基本关系具有的性质 1 列是同质的 2 不同的列可以出自同一个域 3 分量必须去原子值 即每一个分量都必须是不可分的数据项 6 关系模式是型 关系是值 7 关系操作包括两大部分 查询操作和更新操作 插入 删除 修改 查询操作分为选择 投影 并 差 笛卡尔积 5 种基本操作 连接 除 交 操作的对象和结果都是集合 该操作方式也称 一次一集合方式 非关系数据模型的数据操作方式称 一次一记录方式 8 关系数据语言的分类 关系代数语言 关系演算语言 元组关系演算语言 域关系演算语言 具有关系代数和关系演算双重特点的语言 结构化查询语言 结构化查询语言是集查询 数据定义语言 数据操作语言和数据控制语言 于一体的关系数据语言 关系完备性 一个关系数据语言能够表示关系代数可以表示的查询 9 外码 自身不是主码 取值会参照另外一张表 也可同一张表 的主码的取 值 外码不一定要与相应的主码同名 10 关系的完整性 1 实体完整性 主属性不能取空值 2 参照完整性 关系中的外码或取空值或取等于它参照的关系的主码值 3 用户定义的完整性 11 集合运算 1 传统的关系运算 并 RUS 差 交 笛卡尔积 A B 关系 A B 分别有 k1 k2 个元组 则 A B 有 k1 k2 个元组 2 专门的关系运算 投影 选择 连接 除运算等 A 投影后会取消相同的元组 B 连接 等值连接 含自然连接 符号 查询常用到 非等值连接 自然连接中被舍弃的元组称为悬浮元组 外连接 左外连接 右外连接 P55 C 除运算 待定 D 查询练习 P53 P56 57 重 第 4 章 数据库安全性 1 数据库安全性主要包括 用户身份鉴别 多层存取控制 审计 视图 数据 加密等技术 2 数据库管理系统提供的最外层安全保护措施 用户身份鉴别 方法 静态口令鉴别 动态口令鉴别 生物特征鉴别 智能卡鉴别 3 存取控制机制主要包括 定义用户权限 合法权限检查 组成数据库管理系 统的存取控制子系统 定义用户权限 登记到数据字典中 这些定义称为安全规则 授权规则 4 自主存取控制 MAC 1 通过 SQL 的 GRANT 和 REVOKE 语句来实现 2 用户权限由两个要素组成 数据库对象和操作类型 3 定义存取权限称为 授权 4 GRANT ON TO 用户 详见 P141 P142 若用户后面再加 WITH GRANT OPTION 表示该用户可以将该权限授权给其 他 5 REVOKE ON FROM 用户 详见 P143 P14 若用户后面再加 CASCADE 表示级联回收了该用户之前对其他用户的授权 6 创建用户 CREATE USER WITH 3 个权限 3 个权限 CONNECT RESOURCE DBA 其区别见 P145 表 没有指定权限时 默认只是最低级权限 7 角色 是权限的集合 角色的创建 CREATE 和收回 REVOKE 见 P147 4 强制存取控制 DAC 1 数据库全部实体分为 主体 用户 进程 客体 文件 基本表 视图 等 2 给主体客体指派一个敏感度标记 绝密 机密 可信 公开 3 规则 不上读 不下写 P148 5 MAC 和 DAM 共同构成数据库管理系统的安全机制 系统先检查 MAC 再检查 DAC 6 视图机制的作用 A 提供数据的逻辑独立性 B 提供一定的安全性 创建 CREATE VIEW 视图名称 AS SELECT 选出的一张小表 创建后可以对用户在该视图上授权 P149 7 审计 事后检查的安全机制 1 功能 把用户对数据库的所有操作自动记录在审计日志里 2 分为 用户级审计 用户对自己创建的表或视图进行审计 系统级审计 监测登录要求 授权和回收等 3 通过 AUDIT 语句设置审计功能 NOAUDIT 语句取消审计功能 P151 4 审计设置和审计日志存放在 数据字典 8 数据加密 P151 第五章 数据库完整性 1 指数据的正确性和相容性 2 数据完整性和安全性的区别 P157 3 实体完整性 1 定义方法 2 种 P158 PRIMARY KEY 2 实体完整性检查 A 检查主码是不是唯一 全表扫描或在主码上建立索引如 B 树索引 B 检查主码的各属性是否为空 3 处理 都拒绝执行 3 参照完整性 1 定义方法 P160 FOREIGN KEY REFERENCES 表名 2 参照完整性检查 可能破坏参照完整性的情况 参照表增加或修改一个元组 被参照表删除或修改一个元组 P161 3 处理 拒绝 NO ACTION 级联 CASCADE 设置为空值 后 2 个是被参照表删除或修改时 对应的参照表删除或设为空值 后 1 个还要根据实际情况看是否可以设置为空值 4 默认操作是拒绝 可以自己设置 在定义外码后加 ON DELETE CASCADE 或 ON UPDATE CASCADE 等等 P162 4 用户定义完整性 1 属性上的约束条件定义 NOT NULL UNIQUE CHECK P163 164 2 元组上的约束条件定义 在最后用 CHECK 语句 适用范围所有元组 P165 3 处理 拒绝执行 5 完整性命令约束语句 CONSTRAINT 名字 P165 166 1 可以对约束条件命名 可以对 2 个属性联合进行约束 2 可以删除 DROP 或修改 ADD 修改前先删除 约束条件 6 触发器 事件 条件 动作规则 类似约束 但可实施更为复杂的检查和操 作 1 只有创建表的用户才可以在表上创建触发器 且数量有限 2 只能在表上创建 触发器的目标表 视图不可 3 定义 CREATE TRIGGER 触发器名 P170 触发时机 触发事件 包含在哪个表 REFERENCING 引用到的变量 触发动作间隔 WHEN 触发条件 触发动作体 触发时机 BEFORE AFTER 触发动作间隔 FOR EACH ROW 行级 FOR EACH STATEMENT 语句级 可引用的变量 对于行级 有 OLDROW NEWROW 对于语句级 有 OLDTABLE NEWTABLE 4 删除触发器 DORP TRIGGER 触发器名 ON 表名 第六章 1 函数依赖 平凡函数依赖和非平凡函数依赖 完全函数依赖和部分函数依赖 传递函数依赖 P182 2 1NF 2NF 不存在部分函数依赖 若码只有一个属性 则一定满足 3NF 非主属性对码不存在传递函数依赖 BCNF 决定因素都是码 4NF 不存在多值依赖 3 多值依赖 P187 4 多值依赖的性质 P187 188 5 规范化的目的 尽量消除插入 删除异常 修改复杂 数据冗余 6 采取 一事一地 的模式设计原则 7 练习题 P189 第 7 章 数据库设计 1 数据库设计的特点 1 数据库建设的基本规律 三分技术 七分管理 十二分基础数据 2 结构 数据 设计和行为 处理 设计相结合 2 数据库设计的方法 新奥尔良方法 基于 E R 模型的设计方法 3NF 设计方 法 面向对象的设计方法 统一建模语言 UML 方法 3 数据库设计的基本步骤 1 需求分析 2 概念结构设计 产生 E R 图 3 逻辑结构设计 转为某个数据库管理系统所支持的数据模型 如关系模型 4 物理结构设计 选取一个物理结构 包括存储结构和存取方法 5 数据库实施 6 数据库运行和维护 以上 3 4 步与所选的数据库管理系统密切相关 4 需求分析 1 调查的重点是 数据 和 处理 通过调查获得以下要求 信息要求 处理要求 安全性和完整性要求 2 分析需求的方法 结构化分析方法 SA 方法 采用自顶向下 逐层分解的方式分析系统 3 数据字典 即元数据 在需求分析阶段建立 包括数据项 数据结构 数据流 数据存储 处理过程 P213 5 概念结构设计 1 四类方法 自顶向下 自底向上 主要 逐步扩张 混合策略 2 E R 图的集成 A 合并 E R 图 生成初步 E R 图 B 消除不必要的冗余 设计基本 E R 图 3 合并 E R 图会产生 3 种冲突 属性冲突 属性域冲突 属性取值单位冲突 命名冲突 同名异义 异名同义 结构冲突 3 种 P228 4 消除冗余的方法 分析方法 即以数据字典和数据流图为依据 6 逻辑结构设计 1 E R 图转换为关系模式 1 1 关系 1 n 关系 m n 关系的转换方法 P232 重 2 数据模型的优化 通常以规范化理论为指导 方法 确定函数依赖关系 消除冗余 确定范式 确定是否要对某些模式 进行合并或分解 7 物理结构设计 1 常用的存取方法 索引方法 聚簇方法 都是针对某个属性列 2 索引方法 B 树索引 hash 索引 P236 重 代价 维护索引 查找索引要付出代价 3 聚簇方法 把属性上具有相同值的元组集中存放在连续的物理块中 聚簇的好处 A 大大提高查找的效率 B 减少访问磁盘的次数 C 减少存储空间 相同在聚集在一起 聚簇码只要存 1 次 一个关系只能有一个聚簇 何处建立聚簇 A 经常在一起进行连接操作的关系 B 经常出现在在相等条件比较中的属性 C 属性上的值重复率很高 学号肯定不适合 建立聚簇将导致元组移动其物理存储位置 此关系上原来建立的所有所有 无效 4 确定数据的存放位置 将易变部分和稳定部分 经常存取部分和存取频率 较低部分分开存放 A 表和索引放在不同的磁盘上 B 比较大的表分放在不同磁盘上 C 日志文件与数据库对象放在不同磁盘上 第八章 1 使用游标的步骤 P251 第 9 章 关系查询处理和查询优化 1 查询处理分为四个阶段 查询分析 查询检查 查询优化 查询执行 1 查询分析 语法规则 2 查询检查 语义检查 根据数据字典中的用户权限和完整性约束定义对 用户的存取权限进行检查 转换成关系代数表达式 查询树 语法分析树 3 查询优化 包括代数优化和物理优化 代数优化 关系代数表达式的优化 物理优化 存取路径和底层操作算法的选择 4 查询执行 优化器 执行策略 查询执行计划 代码生成器 代码 2 选择操作的查询算法 1 简单的全表扫描算法 2 索引扫描算法 通过索引找到满足条件的元组指针 元组 对于范围选择的 可以用 B 树索引 3 连接操作的查询算法 1 嵌套循环算法 2 排序 合并算法 外 内表都要排好序 各扫描一遍 3 索引连接算法 在内表建立索引 各扫描一遍 4 hash join 算法 把连接属性作为 hash 码 第一步 划分阶段 扩建阶段 扫描一个较少元组的表进入哈希桶 第二步 试探阶段 连接阶段 扫描另外一个表 条件 第一阶段那个表能够完全放入内存的 hash 桶 4 查询优化例子 P281 重 引入索引的是属于物理优化 5 查询树的启发式优化 P284 285 6 物理优化可以选择的方法 1 基于规则的启发式优化 2 基于代价估算的优化 3 两者结合的优化方法 7 基于启发式规的优化 1 选择操作的启发式规则 什么时候用全表扫描 什么时候用索引扫描 P286 287 2 连接操作的启发式规则 选择算法考虑顺序 有序选 2 算法 有索引的 选 3 算法 选 4 算法 选嵌套循环算法 选小的表作为外表 7 基于代价估算的优化 P288 重 1 全表扫描算法 2 索引扫描算法 3 嵌套循环连接算法 4 排序 合并算法 8 语义优化法 P289 略看即可 第十章 数据库恢复技术 1 事务 恢复和并发控制的基本单位 4 个特性 原子性 一致性 隔离性 持续性 事物以 BEGIN TRANSACTION 开始 以 COMIT 或 ROLLBACK 结束 2 三种写入硬盘的策略 force no force steal 3 故障的种类 1 事务内部的故障 非预期的 如运算溢出 并发事务发生死锁 处理 UNDO 撤销 2 系统故障 软故障 CPU 故障 操作系统故障 DMBS 代码错误 断 电 处理 未提交的 UNDO 已提交的 REDO 重做 3 介质故障 硬故障 磁盘损坏 4 计算机病毒 4 恢复的基本原理 冗余 5 建立冗余数据 恢复的实现 最常用的技术 数据转储 登记日志文件 6 数据库恢复中采用的基本技术 数据转储 通过后备副本或后援副本 7 转储类型 1 静态转储 优点 保持数据一致性 缺点 转储必须等待 新事务的开始要等待 降低了数据库的可用性 2 动态转储 缺点 数据不一致 解决 建立日志文件登记转储期间各事务对数据库的操作 3 海量转储 4 增量转储 8 登记日志文件 P298 299 9 恢复策略 1 事务故障的恢复 UNDO 步骤 A 反向扫描日志文件 B 对该事务的更新操作执行逆操作 C 重复 2 系统故障的恢复 UNDO 或 REDO 步骤 A 正向扫描日志文件 找出已提交的事务记入重做队列和未完成的事务 记入撤销队列 B 分别对 2 个队列进行处理 3 介质故障的恢复 重装数据库 重做已完成的事务 步骤 A 装入最新的后备副本 对于动态转储 还要装入日志文件副本 B 装入相应的日志文件副本 重做已完成的事务 10 具有检查点的恢复技术 1 隔一段时间在日志文件中建立检查点 在另一个文件 重新开始文件 中 记录各个检查点的地址 2 检查点记录的内容 P302 3 将缓存中的所有日志记录写入磁盘的日志文件 建立检查点 缓存中 所有数据记录写入磁盘的数据库 将检查点地址写入重