数据库系统原理及应用教程复习笔记（第3版）

数据库系统原理及应⽤教程复习笔记（第3版）最近在复习数据库相关知识点，过⼏天就要考试了；第⼀章数据库基础知识1、数据库管理是数据处理的基础⼯作，数据库是数据管理的技术和⼿段。数据库中的数据具有整体性和共享性。1.2、数据库系统的核⼼：数据库管理系统。1.3、数据库核⼼：数据模型。2、数据库（DB）是⼀个按数据结构来存储和管理数据的计算机系统软件。2.2、数据库是长期存储在计算机内的有组织，可共享的数据集合。3、数据管理系统（DBMS）能够为数据的库提供数据的定义（a.数据定义功能）、建⽴、维护、查询和统计（b.数据操纵功能）等操作功能，并完成对数据完整性、安全性进⾏控制的功能（c.数据库的建⽴和维护功能）（d.数据库的运⾏管理功能）。4、数据库管理系统的数据控制主要指对数据安全性和完整性的控制。数据安全性控制是为保证数据库的安全可靠，防⽌不合法的使⽤造成数据泄漏和破坏，即避免数据被⼈偷看、篡改或破坏；数据完整性控制是为了保证数据中的数据正确、有效和相容，以防⽌不合语义的错误数据被输⼊或输出。5、数据库管理技术经历了⼿⼯管理、⽂件管理（最⼩存取单位是记录）和数据库技术（最⼩单位是数据项）三个发展阶段。6、数据库分类：单⽤户（access、foxbase、FoxPro），多⽤户（SQLsever、oracle、Informix、Sybase、Delphos）7、数据库系统管理数据的特点①数据库系统以数据模型为基础②数据库系统的数据冗余度⼩，数据共享度⾼③数据系统的数据和程序之间具有较⾼的独⽴性④数据库系统通过DBMS进⾏数据安全性和完整性的控制⑤数据库中数据的最⼩存取单位是数据项8、数据系统的数据和程序之间的独⽴性：数据和程序之间的依赖程度低、独⽴程度⼤的特性称为数据独⽴性⾼。数据独⽴性可分为两级a．数据的物理独⽴性数据的物理独⽴性是指应⽤程序对数据存储结构的依赖度。数据物理独⽴性⾼是指当数据的物理结构发⽣变化时，应⽤程序不需要修改也可以正常⼯作。b．数据的逻辑独⽴性数据的逻辑独⽴性是指应⽤程序对数据全局逻辑结构的依赖程度。数据逻辑独⽴性⾼是指当数据库系统的数据全局逻辑结构改变时，它们对应⽤程序不需要改变仍可以正常运⾏。9、数据库系统是指带有数据并利⽤数据库技术进⾏数据管理的计算机系统。⼀个数据库系统应包括计算机硬件、数据库、数据库管理系统、应⽤程序系统及数据库管理员。10、数据库管理系统体系中由⽀持系统的计算机硬件设设备、数据库及相关的计算机软件系统、开发和管理数据库系统的⼈员3部分组成。11、数据库系统的⼈员组成及数据库管理员（DBA）的职责

A数据库管理员应参与数据库和应⽤系统的设计B数据库管理员应参与决定数据库的存储结构和存储策略C数据库管理员要负责定义数据的安全性要求和完整性条件D数据库管理员负责监视和控制数据库系统的运⾏，负责系统维护和数据恢复E数据库管理员负责数据库的改进和重组12、三级模式结构：外模式（⼦模式，多个）、模式（逻辑模式，⼀个）、内模式（存储模式，物理模式，⼀个）12.2、描述数据库中全局逻辑结构和特征的是：模式。12.3、⼦模式DDL⽤来描述：数据库的局部逻辑结构。13、数据库系统⼆级映像技术及作⽤数据库系统⼆级映像技术是指外模式和模式之间的映像、模式和内模式之间的映像技术，⼆级映像技术不仅在三级数据模式之间建⽴了联系，同时也保证了数据的独⽴性①外模式和模式之间的映像及作⽤：保证了外模式和数据模式之间的对应关系，也保证了数据的逻辑独⽴性。②模式和内模式之间的映像及作⽤：保证了数据的逻辑模式和内模式之间的对应关系，也保证了数据的物理独⽴性。14、要保证数据库的数据独⽴性，需要修改的是：三层模式之间的两种映射。第⼆章数据模型与概念模型1、概念模型是对信息世界的管理对象、属性及联系等信息的描述形式。概念模型不依赖计算机及数据库管理系统，它是对现实世界的真实、全⾯的反映。1.2、⾮关系模型中数据结构的基本单位是--基本层次联系。1.3、通过指针链接来表⽰和实体之间联系的模型是：层次和⽹状模型。1.4、层次模型不能直接表达m:n关系。2、实体间的联系：（1）两个实体之间的联系：1）⼀对⼀联系2）⼀对多联系3）多对多联系（2）多实体集之间的联系：1）多实体集之间的⼀对多的联系2）多实体集之间的多对多的联系（3）实体集内部的联系3、数据库中最常⽤的数据模型是层次模型、⽹状模型和关系模型4、数据模型具有数据结构、数据操作和完整性约束条件三要素5、关系模型中的主要术语：（1）关系：⼀个关系对应通常所说的⼀张⼆维表（2）元组：表中的⼀⾏称为⼀个元组（3）属性：表中的⼀列称为⼀个属性（4）码：表中的某个属性或属性组，它们的值可以惟⼀的确定⼀个元组，且属性组中不存在多余的属性，这样的属性或属性组称为关系的码。（5）域：属性的取值范围称为域。（6）分量：元组中的⼀个属性值称为分量（7）关系模式：关系的型称为关系模式，关系模式是对关系的描述

6、关系操作包括数据查询和插⼊、删除、修改数据。关系中的数据操作是集合操作，⽆论操作的原始数据、中间数据或结果数据都是若⼲元组的集合，⽽不是单记录的操作⽅式。7、关系的完整性约束条件包括：事体完整性、参照完整性、⽤户⾃定义完整性（和域完整性）。第三章：数据库系统的设计⽅法1、数据库系统的设计内容：数据库的结构特性设计、数据库的⾏为特性设计、数据库的物理模式设计。2、新奥热量数据库设计：需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计。3、后续改：需求分析（分析各个⽤户的需求）、概念结构设计（在结构化分析⽅法中，常⽤数据流程图和数据字典来描述软件的逻辑模式，概念模型，E-R图，数据字典）、逻辑结构设计（数据模型，关系或⾮关系模型，逻辑模式，内外模式的确⽴）、物理结构设计（物理储存安排，存取路径的建⽴）、数据库实施、数据库的运⾏与维护。图⼀图⼆4、数据字典（概念结构设计阶段）：1）.数据项（不可再分的数据单位）2）.数据结构（数据间的组合关系）；3）.数据流；4）.数据储存；5）.处理过程。5、数据抽象的三种基本⽅法：分类、聚集、囊括（继承性）。6、概念信息模型：E-R图---->实体-联系图---->1.长⽅形：实体集名；2.椭圆形：实体集属性；3.菱形：（实体间）联系。7、E-R图合并的冲突：属性冲突、命名冲突、结构冲突。7.1、逻辑结构设计的任务就是把概念模型结构转化成某个具体的DBMS所⽀持的数据模型，并进⾏优化。7.2、数据库的物理结构设计是对于给定的逻辑数据模型，选取⼀个最适合应⽤环境的物理结构。数据库的物理结构指的是数据库在物理设备上的存储结构和存取⽅法，它依赖于给定的计算机系统。7.3、数据库物理结构设计的内容主要指选择存储结构和存取⽅法，包括确定关系、索引、聚簇、⽇志、备份等的存储安排和存储结构，确定系统配置等。7.4、关系数据库常⽤的存取⽅法有:索引⽅法、聚簇⽅法和HASH⽅法等。8、概念模型向关系模型的转换：将实体集、属性以及联系关系转换为相应的关系模式【职⼯（职⼯号，姓名，年龄）】，关系模型中标有下划线的属性为码（图3、4例题）。9、数据库的运⾏与维护最主要的⼯作是组织数据⼊库。10、两层结构的数据库系统有两种构造⽅式：客户机/服务器（Client/Server,简称C/S）结构和浏览器/服务器（Browser/Server，简称B/S）结构；Client也称为前端Front-End，Server也被称为后端Back-End。11、3层数据库系统结构减少了数据库服务器的⼯作量，并可在应⽤服务器上简化数据备份，提⾼了整个系统的⼯作性能与可靠性。12、数据库应⽤系统设计步骤与⽅法：需求分析（数据需求，功能需求）、系统设计（数据模式，功能结构，系统结构）、建⽴数据库（数据库，配置数据源）、程序设计（界⾯，菜单组件及结构）、编程与调试（单元与项⽬⽂件）。第四章关系数据库1、关系数据库为⽬前最⼴泛的数据库，以数学⽅法为基础的管理数据库。2、关系数据库模型三要素：关系结构、关系操作、关系完整性约束。3、关系中的3类完整性约束：实体完整性、参照完整性、⽤户定义完整性。4、关系数据库中的关系可以分为基本表、视图表、查询表3种类型。

5、在关系数据库中，实体集以及实体间的联系都是⽤关系来表⽰的。6、关系代数是⼀种抽象的查询语⾔。关系代数的运算对象是关系，运算结果也为关系。关系代数所使⽤的运算符包括4类：集合运算符、专门的关系运算符、⽐较运算符和逻辑运算符。7、关系代数的基本运算：并、差、选择、笛卡尔积、投影。8、关系代数表⽰检索的例⼦（结合课本例题理解）：[例]设教学数据库中有3个关系：学⽣关系S(SNO,SNAME,AGE,SEX)学习关系SC(SNO,CNO,GRADE)课程关系C(CNO,CNAME,TEACHER)下⾯⽤关系代数表达式和SQL语句分别表达每个查询语句。(1)检索学习课程号为C2的学⽣SNO与GRADE。πSNO，GRADE(σCNO=’C2′(SC))SELECTSNO,GRADEFROMSCWHERECNO=‘C2’(2)检索学习课程号为C2的学⽣SNO与SNAME.πSNO，SNAME(σCNO=’C2′(S|X|SC))由于这个查询涉及到两个关系S和SC，因此先对这两个关系进⾏⾃然连接，同⼀位学⽣的有关的信息，然后再执⾏选择投影操作。此查询亦可等价地写成：πSNO，SNAME（S）（πSNO(σCNO=’C2′(SC))）这个表达式中⾃然连接的右分量为”学了C2课的学⽣学号的集合”。这个表达式⽐前⼀个表达式优化，执⾏起来要省时间，省空间。SELECTSNO,SNAMEFROMSWHEREEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESNO=S.SNOANDCNO=‘C2’)（3）检索选修课程名为MATHS的学⽣学号与姓名。πSNO，SANME(σCNAME=’MATHS’(S|X|SC|X|C))SELECTS.SNO,SNAMEFROMS,SC,CWHERES.SNO=SC.SNOANDSC.CNO=C.CNOANDCNAME=‘MATHS’（4）检索选修课程号为C2或C4的学⽣学号。πSNO(σCNO=’C2’∨CNO=’C4′(SC))SELECTS.SNO,SNAMEFROMS,SC,CWHERES.SNO=SC.SNOANDSC.CNO=C.CNOANDCNAME=‘MATHS’（5）检索⾄少选修课程号为C2或C4的学⽣学号。π1(σ1=4∧2=’C2’∧5=’C4′（SC×SC）)SELECTSNOFROMSCASX,SCASYWHEREX.SNO=Y.SNOANDX.CNO=‘C2’ANDY.CNO=‘C4’这⾥（SC×SC）表⽰关系SC⾃⾝相乘的乘积操作，其中数字1，2，4，5都为它的结果关系中的属性序号。⽐较这⼀题与上⼀题的差别。（6）检索不学C2课的学⽣姓名与年龄。πSNAME，AGE（S）－πSNAME，AGE(σCNO=’C2′（S|X|SC）)这个表达式⽤了差运算，差运算的左分量为”全体学⽣的姓名和年龄”，右分量为”学了C2课的学⽣姓名与年龄”。SELECTSNAME,AGEFROMSWHERESNONOTIN(SELECTSNOFROMSCWHERECNO=‘C2’或SELECTSNMAE,AGEFROMSWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESC.SNO=S.SNOANDCNO=‘C2’)（7）检索学习全部课程的学⽣姓名。编写这个查询语句的关系代数过程如下：

(a)学⽣选课情况可⽤πSNO,CNO(SC)表⽰；(b)全部课程可⽤πCNO(C)表⽰；(c)学了全部课程的学⽣学号可⽤除法操作表⽰。操作结果为学号SNO的集合，该集合中每个学⽣（对应SNO)与C中任⼀门课程号CNO配在⼀起都在πSCO，CNO（SC）中出现（即SC中出现），所以结果中每个学⽣都学了全部的课程（这是”除法”操作的含义）：πSNO,CNO(SC)÷πCNO(C)(d)从SNO求学⽣姓名SNAME，可以⽤⾃然连结和投影操作组合⽽成：πSNAME(S(πSNO,CNO(SC)÷πCNO(C)))这就是最后得到的关系代数表达式。SELECTSNAMEFROMSWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMCWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESC.SNO=S.SNOANDSC.CNO=C.CNO))（8）检索所学课程包含S3所学课程的学⽣学号。注意：学⽣S3可能学多门课程，所以要⽤到除法操作来表达此查询语句。学⽣选课情况可⽤操作πSNO,CNO(SC)表⽰；所学课程包含学⽣S3所学课程的学⽣学号，可以⽤除法操作求得：πSNO,CNO(SC)÷πCNO(σSNO=’S3′(SC)）SELECTDISTINCTSNOFROMSCXWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCYWHEREY.SNO=‘S3’ANDNOTEXISTS(SELECT*FROMSCZWHEREZ.SNO=X.SNOANDZ.CNO=Y.CNO))（9）将新课程元组（’C10′,’PHYSICS’,’YU’）插⼊到关系C中(C∪(‘C10′,’PHYSICS’,’YU’))INSERTINTOCVALUES(’C10′,’PHYSICS’,’YU’)（10）将学号S4选修课程号为C4的成绩改为85分。（SC-（’S4′,’C4′,)∪(‘S4′,’C4′,85)）修改操作⽤代数表⽰分两步实现：先删去原元组，再插⼊新元组。题⽬中未给出原先的成绩，所以⽤””代替，检索时可忽略。UPDATESCSETGRADE=85WHERESNO='S4'ANDCNO='C4'第五章：关系数据库标准语⾔--SQL1、SQL语句按实现的功能分为三类：（1）数据定义语句（数据模式定义、删除、修改）（2）数据操纵语句（数据查询与维护）（3）数据控制语句（数据存取控制授权与收权）2、SQL语句的三个特点：（1）SQL具有⾃主式语⾔和嵌⼊式语⾔两种使⽤⽅式（2）SQL具有语⾔简洁、易学易懂的特点（3）SQL⽀持三级数据模式结构1）全体基本表构成了数据库的全局逻辑模式（⼀个）2）视图和部分基本表构成了数据库的外模式（⼦模式）（多个）3）数据库的存储⽂件和索引⽂件构成了关系数据库的内模式（⼀个）3、SQL的数据控制语句包括授权、收权和拒绝访问

例题：⽤SQL语句创建如下三个基本表：学⽣表(Student)、课程表（Course）、学⽣选课表（SC），结构如下所⽰Student表结构列名说明数据类型约束主码⾮空Sno学号字符串，长度为7Sname姓名字符串，长度为10Ssex性别字符串，长度为2取‘男’或‘⼥’Sage年龄整数取值15～45Sdept所在院系字符串，长度为20默认为‘计算机系’CreatetableStudent(Snovarchar(7)primarykey,Snamevarchar(10)notnull,Ssexchar(2)check(Ssex=‘男’orSsex=’⼥’),Sageintcheck(Sagebetween15and45),Sdeptvarchar(20)default(‘计算机系’))Course表结构列名说明数据类型约束Cno课程号字符串，长度为10主码Cname课程名字符串，长度为20⾮空Ccredit学分整数取值⼤于0Semester学期整数取值⼤于0Period学时整数取值⼤于0Createtablecourse(Cnovarchar(10)primarykey,Cnamevarchar(20)notnull,Ccreditintcheck(Sctedit>0),Semesterintcheck(Semester>0),Periodintcheck(Period>0))SC表结构列名说明数据类型约束Sno学号字符串，长度为7主码，引⽤Student的外码Cno课程号字符串，长度为10主码，引⽤Course的外码Grade成绩整数取值0～100CreatetableSC(Snovarchar(7)foreignkeyreferencesstudent(Sno),Cnovarchar(10)foreignkeyreferencescourse(Cno),Gradeintcheck(Gradebetween0and100),Primarykey(Sno,Cno))5、SQL进⾏表数据查询：看实验报告第六章SQLServer关系数据库管理系统考试不做要求，所以没整理，如果有整理后续补充。第七章；关系数据库理论1、关系数据理论包括两个⽅⾯的内容（1）关系数据库设计的理论——关系规范化理论和关系模式分解⽅法

（2）关系数据库操作的理论——关系数据的查询和优化的理论2、关系模式规范化是解决关系数据库中插⼊、删除数据冗余⽽引⼊的概念第⼋章数据库保护技术1、数据