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1、2021/4/21公共基础知识公共基础知识全国计算机等级考试全国计算机等级考试2021/4/221.数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。数据：是描述事物的符号记录数据：是描述事物的符号记录, 有型与值之分，如整型、实型、字符型等。有型与值之分，如整型、实型、字符型等。而数据的值给出了符合定型的值，如整型值而数据的值给出了符合定型的值，如整型值15。 数据处理的中心问题是数据管理数据处理的中心问题是数据管理 计算机数据管理经历了人工管理、文件系统、数据系统、分布式数据计算机数据管理经历了人工管理、文件系统、数据系统、分布式数

2、据系统和面向对象数据库系统系统和面向对象数据库系统数据库数据库(DB)：是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介：是数据的集合，具有统一的结构形式并存放于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序质内，是多种应用数据的集成，并可被各个应用程序共享共享。 特点特点:最小的冗余最小的冗余,独立性独立性(物理物理,逻辑逻辑),共享性共享性,安全性安全性(安全性控制安全性控制,完整完整性控制性控制,并发性控制，数据恢复并发性控制，数据恢复),一致性一致性.完整性：完整性：域完整性域完整性、实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性、实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性20

3、21/4/23 数据库管理系统数据库管理系统(DBMS)：一种系统软件，负责数据库中：一种系统软件，负责数据库中的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服的数据组织、数据操纵、数据维护、控制及保护和数据服务等，是务等，是数据库的核心数据库的核心。 数据库管理系统提供以下的数据语言：数据库管理系统提供以下的数据语言： （1）数据定义语言：负责数据的模式定义与数据的物理）数据定义语言：负责数据的模式定义与数据的物理存取构建；存取构建； （2）数据操纵语言：负责数据的操纵，如查询与增、删、）数据操纵语言：负责数据的操纵，如查询与增、删、改等；改等； （3）数据控制语言：负责数据完整性、安全性

4、的定义与）数据控制语言：负责数据完整性、安全性的定义与检查以及并发控制、故障恢复等。检查以及并发控制、故障恢复等。 数据库系统数据库系统(DBS)：由数据库（数据）、数据库管理系统：由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、（软件）、数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）、数据库管理员（人员）、硬件平台（硬件）、软件平台（软件）五个部分构成的运行实体。软件平台（软件）五个部分构成的运行实体。 2021/4/24 数据库系统的三级模式：数据库系统的三级模式： （1）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，）概念模式：数据库系统中全局数据逻辑结构的描述，全体用户公共数据视图；全体用户公共数据

5、视图； （2）外模式外模式：也称子模式与用户模式。是用户的数据视：也称子模式与用户模式。是用户的数据视图，也就是图，也就是用户所见到的数据模式用户所见到的数据模式； （3）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储）内模式：又称物理模式，它给出了数据库物理存储结构与物理存取方法。结构与物理存取方法。 关系的描述称为关系模式，如对学生关系数据可以描述为：关系的描述称为关系模式，如对学生关系数据可以描述为：xs(xh,xm,xb,csrq)2021/4/25 2.数据模型，实体联系模型及数据模型，实体联系模型及E-R图，从图，从E-R图导图导出关系数据模型。出关系数据模型。 数据模型的概念：是数

6、据特征的抽象，从抽象层次上描述了数据模型的概念：是数据特征的抽象，从抽象层次上描述了系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信系统的静态特征、动态行为和约束条件，为数据库系统的信息表与操作提供一个抽象的框架。描述了数据结构、数据操息表与操作提供一个抽象的框架。描述了数据结构、数据操作及数据约束。作及数据约束。 三种数据模型三种数据模型: 1、关系模型关系模型,是用二维表来表示实体集属性间的关系和实体之间联是用二维表来表示实体集属性间的关系和实体之间联系的形式化模型。数据以一张二维表的形式存储。系的形式化模型。数据以一张二维表的形式存储。 2、层次模型层次模型 ,有如一棵树有如一棵树，

7、客观存在用于设计层次型数据库。，客观存在用于设计层次型数据库。 3、网络模型、网络模型 ,树型结构中同层次的结点连通后就构成网络模型。树型结构中同层次的结点连通后就构成网络模型。2021/4/26 E-R模型模型(实体实体-联系图联系图)提供了表示实体型、属性和联系的方提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型法，用来描述现实世界的概念模型 （1）实体）实体 现实世界中的事物现实世界中的事物,实体是概念世界中的基本单位实体是概念世界中的基本单位(用用矩形矩形表示，矩表示，矩形框内写明实体名形框内写明实体名 )； （2）属性）属性 事物的特性事物的特性,属性有属性域属性有属性

8、域,每个实体可取属性域内的值每个实体可取属性域内的值(用椭圆形表用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来示，并用无向边将其与相应的实体连接起来 )；一个实体的所有属；一个实体的所有属性值叫元组性值叫元组 （3）联系）联系 现实世界中事物间的关系。实体集的关系有一对一、一对多、多对现实世界中事物间的关系。实体集的关系有一对一、一对多、多对多的联系多的联系,(用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1 : 1，1 : n或或m : n) 。

9、 2021/4/272021/4/28 关系模型采用二维表来表示，简称表，由表关系模型采用二维表来表示，简称表，由表框架及表的元组组成。一个二维表就是一个框架及表的元组组成。一个二维表就是一个关系。关系。 在二维表中凡能唯一标识元组的最小属性称为键在二维表中凡能唯一标识元组的最小属性称为键或码。或码。 关键字和表之间的联系关键字和表之间的联系 超关键字：在一个关系中，能惟一标识元组的属性或属性集超关键字：在一个关系中，能惟一标识元组的属性或属性集称为关系的超键。称为关系的超键。 候选关键字：如果一个属性集能惟一标识元组，且又不含有候选关键字：如果一个属性集能惟一标识元组，且又不含有多余的属性，

10、那么这个属性集称为关系的候选键。多余的属性，那么这个属性集称为关系的候选键。 主关键字：若一个关系中有多个候选键，则选其中的一个为主关键字：若一个关系中有多个候选键，则选其中的一个为关系的主键。关系的主键。 外关键字：若一个关系外关键字：若一个关系R中包含有另一个关系中包含有另一个关系S的主键所对的主键所对应的属性组应的属性组F，则称，则称F为为R的外键。的外键。 2021/4/29 一致性和完整性一致性和完整性： （1）实体完整性：约束关系的主键中属性值）实体完整性：约束关系的主键中属性值不能为空值不能为空值(主键主键)； （2）参照完全性：是关系之间的基本约束）参照完全性：是关系之间的基本

11、约束(外外键键),有有更新规则更新规则(级联、限制和忽略级联、限制和忽略) ,删除规则删除规则(级联、限制和忽略级联、限制和忽略)，插入规则，插入规则(限制限制,忽忽略略) ； （3）域完整性）域完整性:用户定义的完整性约束用户定义的完整性约束,它反映它反映了具体应用中数据的语义要求了具体应用中数据的语义要求(字段字段)。2021/4/2103.关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范化理论。化理论。 关系的基本运算有两类：关系的基本运算有两类：一类是传统的集合运算（并、差、交、笛一类是传统的集合运算（并、差、交、

12、笛卡儿积等），另一类是专门的关系运算（选择、投影、联接等）卡儿积等），另一类是专门的关系运算（选择、投影、联接等）. 传统的集合运算传统的集合运算1、并（、并（UNION）设有两个关系）设有两个关系R和和S，它们具有相同的结构。，它们具有相同的结构。R和和S的并是由属于的并是由属于R或属于或属于S的元组组成的集合，运算符为的元组组成的集合，运算符为。记。记为为TRS。 2、差（、差（DIFFERENCE）R和和S的差是由属于的差是由属于R但不属于但不属于S的的元组组成的集合，运算符为。记为元组组成的集合，运算符为。记为TRS。 3、交（、交（INTERSCTION）R和和S的交是由既属于的交是

13、由既属于R又属于又属于S的的元组组成的集合，运算符为元组组成的集合，运算符为。记为。记为TRS。RSR（RS）。）。 2021/4/2114 、笛卡尔积、笛卡尔积(Extended Cartesian Product)两个分别为两个分别为n目和目和m目的关系目的关系R和和S的广义笛卡尔积的广义笛卡尔积是一个是一个(n+m)列的元组的集合。元组的前列的元组的集合。元组的前n列是关系列是关系R的一个元组，后的一个元组，后m列是关系列是关系S的一个元组。若的一个元组。若R有有k1个元组，个元组，S有有k2个元组，则关系个元组，则关系R和关系和关系S的广义的广义笛卡尔积有笛卡尔积有k1k2个元组个元组

14、 例例:给定两个域：教师名域给定两个域：教师名域张三，李四张三，李四，课程名域，课程名域软软件工程，数据库原理件工程，数据库原理。则两个域的笛卡儿积定义为集合：。则两个域的笛卡儿积定义为集合： D1D2 = (张三，软件工程张三，软件工程)(张三，数据库原理张三，数据库原理)(李四，李四，软件工程软件工程)(李四，数据库原理李四，数据库原理)。2021/4/212 选择运算选择运算 从关系中找出满足给定条件的那些元组称为选择。从关系中找出满足给定条件的那些元组称为选择。其中的条件是以逻辑表达式给出的，值为真的元组其中的条件是以逻辑表达式给出的，值为真的元组将被选取。这种运算是从水平方向抽取元组

15、。将被选取。这种运算是从水平方向抽取元组。 投影运算投影运算 关系模式中挑选若干属性组成关系模式中挑选若干属性组成新的关系新的关系称为投影。称为投影。这是从列的角度进行的运算，相当于对关系进行垂这是从列的角度进行的运算，相当于对关系进行垂直分解。直分解。2021/4/2132021/4/214 2021/4/215 联接运算联接运算 选择和投影运算都是属于一目运算，它们的操作对象选择和投影运算都是属于一目运算，它们的操作对象只是一个关系。只是一个关系。联接运算是二目运算，需要两个关系联接运算是二目运算，需要两个关系作为操作对象。作为操作对象。 1、联接、联接 是将两个关系模式通过公共的属性名拼

16、接成一个更宽的关是将两个关系模式通过公共的属性名拼接成一个更宽的关系模式，生成的新关系中包含满足联接条件的元组。通过系模式，生成的新关系中包含满足联接条件的元组。通过联接条件联接条件来控制的。联接是对关系的结合。来控制的。联接是对关系的结合。 2、自然联接、自然联接 是是去掉重复属性的等值联接去掉重复属性的等值联接。它要求两个关系中进行比较。它要求两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性的分量必须是相同的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉列去掉.它属于联接运算的一个特例，是最常用的联接运算。它属于联接运算的一个特例，是最常用的联接运算。 2021/4/216 设

17、图设图2.6（a）和（）和（b）分别为关系）分别为关系R和关系和关系S. 图图2.6（d）为等值连接为等值连接 的结果，图的结果，图2.6（e）为自然连接）为自然连接 的结果。的结果。 2021/4/217 数据库一般使用数据库一般使用3NF以上的关系以上的关系。满足较高条件者。满足较高条件者必满足较低范式条件。必满足较低范式条件。 如果关系如果关系R的所有属性都是不可再分的数据项，的所有属性都是不可再分的数据项，称该关系属于第一范式。称该关系属于第一范式。1NF (缺点：数据冗余大、缺点：数据冗余大、修改麻烦、插入异常、删除异常修改麻烦、插入异常、删除异常) 若关系若关系R属于属于1NF，且

18、它的每一非主属性都完，且它的每一非主属性都完全依赖于主键，则称全依赖于主键，则称R属于第二范式，属于第二范式，2NF 若关系若关系R属于属于2NF，且它的每一非主属性都不，且它的每一非主属性都不传递依赖于关键字，则称传递依赖于关键字，则称R属于第三范式，属于第三范式，3NF 2021/4/218 4.数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。逻辑设计和物理设计的相关策略。 数据库设计是数据应用的核心。数据库设计是数据应用的核心。 数据库设计的两种方法：数据库设计的两种方法： （1）面向数据：以信息需求为主，兼顾处理需求。）面向数据：以信息需求为主，兼顾处理需求。 （2）面向过程：以处理需求为主，兼顾信息需求。）面向过程：以处理需求为主，兼顾信息需求。