数据库原理总结

1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 数据库概论 1.人工管理阶段,文件系统阶段,数据库阶段,高级数据库阶段(对象数据库技术,分布式数据库系统,开放数据库互连技术,xml数据库技术,现代信息集成技术)2.数据描述:概念设计中:实体,实体集,属性,实体标识符;逻辑设计中:字段,记录,文件,关键码;物理设计中:位,字节,字,块,桶,卷;3.概念模型,逻辑模型(层次,网状,关系,对象),外部模型,内部模型;4.三层模式(外模式,逻辑模式,内模式),两级映像(外模式/逻辑模式映像，逻辑模式/内模式映像)5.数据库系统：数据库，硬件，软件，数据库管理员第二章 关系模型和关系运算理论1.超键：能唯一标识元组的

2、属性或属性集。候选键：不含有多余属性的超键主键：用户选作元祖标识的候选键。外键：是其他模式的主键。实体完整性规则，参照完整性规则，用户定义的完整性规则关系模式的三层体系结构：关系模式，子模式，存储模式2.关系代数的5个基本操作：并，差，笛卡尔积，投影，选择；关系代数的4个组合操作：交，连接，自然连接，除法。关系代数的7个扩充操作：改名，广义投影，赋值，外连接，外部并，半连接，聚集操作3.关系代数表达式的启发式优化算法： 尽可能早的执行选择操作；尽可能早的执行投影操作；避免直接做笛卡尔积第三章 关系数据库语言SQL1.SQL的组成：数据定义语言，数据操纵语言，嵌入式，数据控制语言2.数据定义：数

3、据类型ok，数据库，数据表，索引的创建等ok。3.数据查询，数据更新ok。4，视图，嵌入式，动态SQL语句，存储过程。第四章 关系数据库的规范化设计1.定义1：函数依赖：设有关系模式R（U），U为属性集，x、y为U的子集，函数依赖（FD）是形为XY的一个命题，只要r是R的当前关系，对r中任意两个元组t和s,都有tX=sX蕴涵tY=sY,那么称FDXY在关系模式R(U)中成立。定义2：如果XY和YX同时成立，则可记为XY。定义3：设F是在关系模式R上成立的函数依赖的集合，XY 是一个函数依赖。如果对于R的每个满足F的关系r也满足XY ，那么称F逻辑蕴涵 XY，记为F XY。定义4：设F是函数依赖

4、集，被F逻辑蕴涵的函数依赖全体构成的集合，称为函数依赖集F的闭包（closure），记为F+。即 F+ = XY | 记为F XY 定义5：对于FD XY，如果YÍX，那么称XY是一个“平凡的FD”，否则称为“非平凡的FD”。定义6：设关系模式R的属性集是U，X是U的一个子集。如果XU在R上成立，那么称X是R的一个超键。如果XU在R上成立，但对于X的任一真子集X1都有 X1U不成立，那么称X是R上的一个候选键。定义7：设F是属性集U上的FD集，X是U的子集，那么（相对于F）属性集X的闭包用X+表示，它是一个从F集使用FD推理规则推出的所有满足XA的属性A的集合： X+ = 属性A |

5、 XA 在F+中 定义8：如果关系模式R（U）上的两个函数依赖集F和G，有F+=G+，则称F和G是等价的函数依赖集。定义9：如果函数依赖集G满足下列三个条件，则称G是最小依赖集： G中每个FD的右边都是单属性； G中没有冗余的F，即G中不存在这样的函数依赖XY，使得G XY与G等价； G中每个FD的左边没有冗余的属性，即G中不存在这样的函数依赖XY，X有真子集W使得G XYWY与G等价。定义10：设有关系模式R(U)，属性集为U，R1、Rk都是U的子集，并且有R1R2RkU。关系模式R1、Rk的集合用表示，=R1，Rk。用代替R的过程称为关系模式的分解。定义11：在泛关系模式R分解成数据库模式

6、=R1，Rk时，泛关系r在的每一模式Ri（1in）上投影后再连接起来，比原来r中多出来的元组，称为“寄生元组”（Spurious Tuple）。定义12：设R是一个关系模式，F是R上的一个FD集。R分解成数据库模式= R1，Rk 。如果对R中满足F的每一个关系r，都有r=R1（r）R2（r） Rk（r），那么称分解相对于F是“无损连接分解”（lossless join decomposition），简称为“无损分解”，否则称为“损失分解”（lossy decomposition）。定义13：在无泛关系假设时，对两个关系进行自然连接中被丢失的元组称为悬挂元组。定义14：设F是属性集U上的FD集，

7、Z是U的子集，F在Z上的投影用Z（F）表示，定义为 Z(F)=XY|XYF+，且XY ÍÍZ。定义15：设=R1，Rk 是R的一个分解，F是R上的FD集，如果有Ri(F) F，那么称分解保持函数依赖集F。定义16：如果关系模式R的每个关系r的属性值都是不可分的原子值，那么称R是第一范式（first normal form，简记为1NF）的模式。定义17：对于FD WA，如果存在XW有XA成立，那么称WA是局部依赖（A局部依赖于W）；否则称WA是完全依赖。定义18：如果A是关系模式R的候选键中属性，那么称A是R的主属性；否则称A是R的非主属性。定义19：如果关系模式R是1NF

8、，且每个非主属性完全函数依赖于候选键，那么称R是第二范式（2NF）的模式。如果数据库模式中每个关系模式都是2NF，则称数据库模式为2NF的数据库模式。定义20：如果XY，YA，且Y不X和 A不Y，那么称XA是传递依赖（A传递依赖于X）。定义21：如果关系模式R是1NF，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R是第三范式（3NF）的模式。如果数据库模式中每个关系模式都是3NF，则称其为3NF的数据库模式。定义22：设F是关系模式R的FD集，如果对F中每个非平凡的FD XY，都有X是R的超键，或者Y的每个属性都是主属性，那么称R是3NF的模式。定义23：如果关系模式R是1NF，且每个属性都

9、不传递依赖于R的候选键，那么称R是BCNF的模式。如果数据库模式中每个关系模式都是BCNF，则称为BCNF的数据库模式。定义24：设F是关系模式R的FD集，如果对F中每个非平凡的FD XY，都有X是R的超键，那么称R是BCNF的模式。2. 定理1：FD推理规则A1、A2和A3是正确的。设U是关系模式R的属性集，F是R上成立的只涉及到U中属性的函数依赖集。FD的推理规则有以下三条：A1（自反性，reflexivity）：若YÍXÍU，则 XY 在R上成立。A2（增广性，augmentation）：若 XY在 R上成立，且ZÍU，则 XZYZ 在R上成立。A3（传递性

10、，transitivity）：若 XY 和YZ 在R上成立，则 XZ 在R上成立。定理2：FD的其他五条推理规则:(1) A4（合并性，union）： XY，XZ XYZ。(2) A5（分解性，decomposition）： XY，ZÍY XZ。(3) A6(伪传递性): XY，WYZ WXZ。(4) A7（复合性，composition）： XY，WZ XWYZ。(5) A8: XY，WZ X（WY）YZ。定理3：如果A1An是关系模式R的属性集，那么XA1An成立的充分必要条件是XAi（i=1，n）成立。定理4：XY能用FD推理规则推出的充分必要条件是YÍX+。定理5：

11、FD推理规则A1，A2，A3是完备的。定理6：设= R1，R2 是关系模式R的一个分解，F是R上成立的FD集，那么分解相对于F是无损分解的充分必要条件是:（R1R2）（R1R2）或（R1R2）（R2R1）。定理7：如果FD XY在模式R上成立，且XY=，那么R分解成=RY，XY 是无损分解。定理8：如果R是3NF模式，那么R也是2NF模式。定理9：如果R是BCNF模式，那么R也是3NF模式。3.算法1：求属性集X相对于FD集F的闭包X+。设属性集X的闭包为X+，其计算算法如下：X+ := X ；do old X+ := X+ ；for F中每个FD YZ doif Y ÍÍ

12、X+ then X+ := X+Z ； while（X+ != old X+）；算法2：计算函数依赖集F的最小依赖集G。方法：具体过程分三步： 据推理规则的分解性（A5），得到一个与F等价的FD集G，G中每个FD的右边均为单属性。 在G的每个FD中消除左边冗余的属性。 在G中消除冗余的FD。算法3：无损分解的测试构造一张k行n列的表格，每列对应一个属性Aj，每行对应一个模式Ri。如果Aj在Ri中，那么在表格的第i行第j列处填上符号aj，否则填上bij。把表格看成模式R的一个关系，反复检查F中每个FD在表格中是否成立，若不成立，则修改表格中的值。修改方法如下：如果Y值中有一个是aj，那么另一个也

13、改成aj；如果没有aj，那么用其中一个bij替换另一个值（尽量把下标ij改成较小的数）。一直到表格不能修改为止。（这个过程称为chase过程）若修改的最后一张表格中有一行是全a，即a1a2an，那么称相对于F是无损分解，否则称损失分解。算法4：分解成2NF模式集的算法设关系模式R(U)，主键是W，R上还存在FD XZ，并且Z是非主属性和XW，那么WZ就是一个局部依赖。此时应把R分解成两个模式R1（XZ），主键是X；R2（Y），其中Y=U-Z，主键仍是W，外键是X(REFERENCES R1)。利用外键和主键的连接可以从R1和R2重新得到R。如果R1和R2还不是2NF，则重复上述过程，一直到数据

14、库模式中每一个关系模式都是2NF为止。算法5：分解成3NF模式集的算法设关系模式R（U），主键是W，R上还存在FD XZ。并且Z是非主属性，ZÍX，X不是候选键，这样WZ就是一个传递依赖。此时应把R分解成两个模式：R1（XZ），主键是X；R2（Y），其中Y=U-Z，主键仍是W，外键是X(REFERENCES R1)。利用外键和主键相匹配机制，R1和R2通过连接可以重新得到R。如果R1和R2还不是3NF，则重复上述过程，一直到数据库模式中每一个关系模式都是3NF为止。算法6:无损分解成BCNF模式集。对于关系模式R的分解（初始时=R），如果中有一个关系模式Ri相对于Ri（F）不是BCN

15、F。据定义4.24可知，Ri中存在一个非平凡FD XY，有X不包含超键。此时把Ri分解成XY和RiY两个模式。重复上述过程，一直到中每一个模式都是BCNF。算法7:无损分解且保持依赖地分解成3NF模式集。 对于关系模式R和R上成立的FD集F，先求出F的最小依赖集，然后再把最小依赖集中那些左部相同的FD用合并性合并起来。 对最小依赖集中，每个FD XY去构成一个模式XY。 在构成的模式集中，如果每个模式都不包含R的候选键，那么把候选键作为一个模式放入模式集中。第五章 数据库设计与ER模型定义5.1 把数据库应用系统从开始规划，设计，实现，维护到最后被新的系统取代而停止使用的整个期间，称为数据库系

16、统生存期。1.数据库设计的全过程：（1）规划阶段：系统调查，可行性分析，确定数据库系统的总目标。（2）需求分析阶段：分析用户活动，产生业务流程图；确定系统范围，产生系统关联图；分析用户活动涉及到的数据，产生数据流图；分析系统数据，产生数据字典。（3）概念设计阶段:进行数据抽象，设计局部概念模型；将局部概念模型综合成全局概念模型；评审。（4）逻辑设计阶段：把概念模型转换成逻辑模型；设计外模式；设计应用程序与数据库的接口；评价模型；修正模型。（5）物理设计阶段：存储记录结构设计；确定数据存放的位置；存取方法的设计；完整性和安全性考虑；程序设计。（6）数据库的实现：用DDL定义数据库结构；组织数据入库；编址与调试应用程序；数据库试运行。（7）数据库的运行于维护2.ER模型（1）基本元素：实