郑州大学数据库原理终极总结版

第一章数据库系统的基本概念数据库(Database，DB )是结构性、统一性、可共享性、统一管理的数据的集合。数据库管理系统(DataBase Management System，DBMS )是用于管理数据库的商业化软件。所有访问l数据库的请求都由DBMS执行。l DBMS提供了许多用于处理数据库的命令(语言)，即SQL语言。DBMS的主要功能：l数据定义的功能。 DBMS提供数据定义语言(DDL )。 使用DDL，您可以轻松定义数据库中的不同对象。 定义Students表格的结构。l数据操作的功能。 DBMS提供数据操作语言(Data Manipulation Language，DML )。 通过DML实现数据库中数据的基本操作。 在Students表中插入一行数据。l安全控制和同时控制的功能。 控制非法用户对数据库的访问。l数据库备份和恢复功能。 定义数据库备份，以便在数据库意外恢复。数据库系统配置数据库系统：数据库由多个相互关联的表组成。数据库系统组件之间的关系l用户与数据库应用程序(应用程序)交互l应用程序与DBMS交互l DBMS访问数据库中的数据并将其返回给应用程序l应用根据用户的习惯显示所得数据。数据库系统管理数据的特点：l数据被整合和共享。 -数据库系统中的所有数据都集中存储在一个数据库中。l数据重复较少。l数据独立性好。 -应用程序与数据结构和访问技术无关。l数据是结构化的，可以在用户视图中轻松查看。模式：数据的抽象描述。数据库的第3级模式：外部模式、概念模式和内部模式。1 .内部模式是数据库内的数据的存储结构、存储方法、访问策略等的记述，也称为物理模式、存储模式。2 .概念模型是数据库中数据的逻辑结构的描述，也称为模型、概念结构。3 .外部模式描述单个用户使用的数据逻辑结构，通常也称为视图或子模式。数据库只有一种内部和概念模式，但可以有多种外部模式。实际的物理数据库对应于内部模式，用户使用外部模式。二次映射1 )从外部模式到概念模式的转换表示为“外部模式/概念模式”映射。2 )从概念模型到内部模型的转换表示为“概念模型/内部模型”映射。数据库管理系统(DBMS )不仅提供第3级模式定义语言，还提供第2级映射机制，它是第3级模式之间互换的机制。外部模式/概念模式影像的用途：保证l数据的逻辑独立性如果概念架构发生变化，数据库管理员将修改相关外部架构/概念架构的映像，以防止外部架构发生变化应用程序是根据数据的外部模式写的，应用程序不需要修改，保证了数据和程序的逻辑独立性，简单地保证了数据的逻辑独立性。概念模式/内部模式影像的用途：保证l数据的物理独立性如果数据库的存储结构发生更改(例如，如果选择了另一个存储结构)，则数据库管理员将更改概念模式/内部模式映像，以防止概念模式发生更改应用程序不受影响。 保证数据和程序的物理独立性，简称数据的物理独立性。数据独立性的定义和内容数据隔离意味着应用程序不会因物理存储更改而改变。 数据独立性包括逻辑独立性和物理独立性。逻辑独立性是指概念模式变化时，外部模式不变化，应用程序不变化。 当数据库的概念模式变更时，DBMS如果变更从外部模式到模式的映射，则不变更外部模式。 不更改应用程序。物理独立性是指即使内部模式发生变化，概念模式也不会发生变化。 在数据库的存储装置和存储结构的变化等内部模式变化的情况下，DBMS只是将概念模式映射到内部模式，概念模式不变化，实现了数据的物理独立性。第二章关系数据库2.1关系模型的数据结构关系：如表2-1 Students关系所示，满足某个约束条件的二维表。 关系模型的数据结构是关系。元组：关系中的一行称为元组。 表的一行中，存在着客观的世界实体，如表Students关系的一行，存在着学生的数据。属性：关系列。 称为属性。 对应于表列。 属性表示实体的特征，表Students关系的Sno属性表示学生实体的学号特征。域：关系中属性的值范围。 例如，Ssex的值范围表示m、f，性别表示男性和女性。 的双曲馀弦值。关系的候选代码和主代码表中列(或列的最小组合)的值可以唯一标识以列或列组为候选代码的行。一个表中可能有多个候选代码。如果表中有多个候选代码，数据库设计者通常会选择这些候选代码之一作为分支办公室的唯一标识符，并将其称为主键(PK )。关系模式关系模式是关系的形式描述(没有具体值)。最简单的表现是关系名(属性名1、属性名2、属性名n )。关系数据库关系数据库是相互关联的表或关系的集合(DATABASE是Table的集合)。关系用关系模式来表示，所有关系模式的集合构成数据库模式，这是数据库整体逻辑结构的记述。2.2关系的完整性l关系模型的完整性是指完整性规则，是对关系的某种制约。l完整性规则有三个类别：实体完整性规则、引用完整性规则和用户定义的完整性规则。l实体完整性和引用完整性是关系模型必须满足的两个完整性规则。实体完整性规则：如果属性a (一个或一组属性)是基本关系r的主属性，则a不能为空。参照完整性规则：如果属性(或属性组) f是基本关系r的外部代码，并且与基本关系s的主代码Ks相对应，则r中每个元组的f值应为或者，取null (f的每个属性都为null )或者等于s元组的主代码值。使用者定义的完整性规则：表格设计者自订的规则，以确保表格的特定列与栏资料符合特定的应用程式需求。2.3关系模型的数据操作关系代数在l关系代数中，运算的对象是关系(表)，运算的结果是新的关系(表)。l关系的运算有传统集合运算和特殊关系运算两部分。l传统集合运算： (并行运算)、- (差运算)、(交叉运算)、(笛卡儿积运算)。l 4个特殊关系运算：(选择)、(投影)、(连接)、(除法)。1 )以往的关系运算两个表的兼容性。 兼容性是两个表的标题结构相同，并且对应列的数据类型相同。另外，需要两个表在差异和交叉运算中参加运算，且两个表兼容。2 )专业关系运算选择运算、投影运算、连接运算。选择运算：从指定的r表中选择符合条件的行，以配置新表。 记为f (r )投影运算：从指定的表r中选择特定的列，构成新表。 记为“A(R )”。连接运算：从r和s的笛卡儿积RS中选择满足连接条件的行。=记为=AB(RS )两个特殊连接：等效连接和自然连接。等值连接：连接条件用=、AB- A=B自然连接：等值连接的连接条件下列名相同，结果表中重复列被删除时，将该等值连接称为自然连接，记为RS。自然连接不需要标记连接条件。自然运算与等效连接的区别：对于自然连接，连接的两个表需要相同的列(公用列)，但不是等值连接。自然连接的结果表中删除了重复的列，但等效连接可能包含重复的列。笛卡儿积：简称积运算，也称二元运算。 也就是说，两个表需要参加运算，但这两个表不兼容。笛卡尔乘积运算定义：给定的两个表r和s，r和s的乘积运算结果是新的表，新的表的行是r的各行和s的各行的组合。 记为RS。 新表可能包含重复的列，因此不一定是相关的。用关系代数表示查询。 解题步骤：1 )根据说明的含义，通过确定要输出的列及其所在的表，确定要操作的表名，可以存在多个。2 )根据问题的含义，决定在选择条件和选择条件中使用的表，决定在此操作的表名。3 )根据1、2步骤中决定的表名，形成所有要操作的表名集合。4 )如果表名集只有一个表，则只需选择运算，如果要输出的列是该表的所有列，则首先选择它，然后选择要在投影中输出的(属性)行。5 )如果表名集合包含两个或更多个表，则通常使用自然连接将它们连接起来。如果不存在公共列(即，某些表不能自然连接)，则将一个或多个中间表放入表名集合中，并包含可以自然连接到中间表的公共列将选取条件套用至自然连接产生的新表格，以便表格名称集中的所有表格都可以自然连接，然后选取通常要在投影作业中输出的列。第三章关系数据库语言SQLSQL语言分为三种种子语言：数据定义语言(DDL )定义数据库、表、视图等。 主要是CREATE、ALTER和DROP语句。数据操纵语言(DML )用于插入、修改、删除和查询数据。 主要是INSERT、DELETE、UPDATE和SELECT语句。数据控制语言(DCL )用于管理数据库用户对数据库表、视图等的使用权限。 主要有GRANT、REVOKE语句。3.1查询语句的基本结构语法：选择目标列表名称FROM数据源表WHERE查询条件GROUP BY组列HAVING组选择条件按顺序排序列3.2单表查询单表查询是指在源表中查找所需的数据。 因此，对于单个表查询，FROM子句中的数据源表只指定一个源表名称。WHERE子句WHERE查询条件查询条件中常用的运算符：比较和逻辑运算符。#比较运算符比较两个数字之间的大小是否相等。 典型的比较运算符为=(等于)、(大于)、(小于)、=(大于)、=(小于)、=or (不相等)、 (不太大)、 总计九种。#逻辑运算符主要包括范围比较运算符： BETWEEN AND，NOT BETWEEN AND集合比较运算符： IN，NOT IN字符匹配运算符： LIKE，NOT LIKEIS NULL比较运算符： IS NULL，IS NOT NULL条件组合运算符： AND，OR，NOT3.3多表连接查询多表查询是指从多个源表中检索数据。 因此，对于多表查询，FROM子句中的数据源表用逗号分隔所有源表名称。多表查询的FROM子句格式FROM源表名集例如，如果查询使用三个表，则表名称为Students、Enrollment和Courses。FROM子句如下来自students，Enrollment，Courses多表查询的WHERE子句多表查询通常具有多表连接条件。 当然，也有一个或多个表行选择条件，这些条件通过AND运算符进行组合。3.4子查询子查询是SELECT查询语句，但嵌套在子查询语句(如SELECT、INSERT、UPDATE和DELETE语句)中。子查询包括非相关子查询和相关子查询。3.5数据更新使用SQL插入语句(INSERT语句)、修改语句(UPDATE语句)和删除语句(DELETE语句)在表中插入、修改和删除数据。3.6视图创建、查询和更新视图第四章数据库安全l实现数据库系统安全的技术和方法访问控制技术视图技术审计技术l自主访问控制功能用SQL的GRANT和REVOKE语句实现l辊使用角色管理数据库权限可简化审批流程CREATE ROLE语句创建角色将GRANT语句授予角色第五章数据库完整性l数据库完整性数据准确性和兼容性l数据的完整性和安全性是两个不同的概念数据完整性防止数据库中存在不符合意义的数据，也就是防止数据库中存在非法数据防范对象：不符合意思、错误的数据数据安全性保护数据库免受恶意破坏和未经授权的访问防范对象：非法用户和非法操作要保持数据库完整性，DBMS必须执行以下操作1 )提供定义完整性约束的机制2 )提供完整性检查的方法3 )违约处理第六章规范化归一化理论是为了改造关系模型，通过分解关系模型消除其中不恰当的数据依赖，解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗馀问题。1 .函数的依赖关系定义6.1 :关系模式R(U )，r是关系的名称，u是关系r的所有属性的集合，x和y是属性集合u上的子集。 如果y上的唯一值对应于任意元组x上的任意值，则x函数确定y，或y函数取决于x，记为XY。 x被称为该函数所依赖的决定因子。2 .平凡函数依赖和不平凡函数依赖定义6.2 :关系模式R(U )，r为关系的名称，u为关系r的所有属性的集合。 如果x和y是属性集合u上的子集，并且XY和y是x的子集，则XY是平凡的函数相关性。 如果y不是x的子集，则XY依赖于平凡的函数。3 .完全函数依赖和局部函数依赖定义6.3 :关系R(U )，r是关系的名称，u是关系r的所有属性的集合，x和y是属性集合u上的子集。 如果XY同时是x的真实子集x，并且可以以函数方式确定y，即，xy的存在，则x部分函数确定y，或者y部分函数依赖于x。否则，如果可以用函数确定x也就是y，那么x完全函数确定y，或者y完全函数依赖于x，这是因为不存在真实的子集x。 记住。4