数据库原理及应用学位辅导.docx
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数据库原理及应用学位辅导
数据库原理及应用学位辅导
以下几大部分:
第一部分:
数据库基本概念
第二部分:
关系代数
第三部分:
关系规范化
第四部分:
数据库安全性控制
第五部分:
数据库设计
第六部分:
SQL语句(重点)
第七部分:
sqlserver2000
第一部分:
数据库基本概念
一、数据库技术的发展阶段
1.手工管理阶段
人工管理
数据不独立,不共享,冗余度大。
2.文件系统阶段
数据保存在文件中,访问时通过操作系统来访问数据文件。
3.数据库系统阶段
数据有了独立性,数据共享,减少了数据冗余。
数据库管理系统(DBMS)用来管理和维护数据库的系统软件。
数据库管理系统的控制功能分为哪四种:
1)数据安全性控制
2)数据完整性控制
3)并发控制
4)数据恢复
特点:
1)数据结构化的
2)数据独立性高,共享性好
3)数据冗余度小。
独立性:
数据独立性分为两种:
数据物理独立性和数据逻辑独立性。
物理独立性:
存储结构发生变化,全局逻辑结构不变,从而应用程序不变。
逻辑独立性:
全局逻辑结构发生变化,局部逻辑结构不变,从而应用程序不变。
4)有统一的控制功能
二、数据库系统的组成
1.数据库
是存储在计算机内、有组织的,可共享的数据集合。
具有集成性、共享性等特点。
2.软件系统
包括数据库管理系统(DBMS)、操作系统等软件。
3.硬件系统
4.用户
用户分为终端用户、应用程序员、系统分析员和数据库管理员(DBA)
三、数据库系统的体系结构
一般是指内部体系结构,三级模式和二级映象
1.三级模式
1)内模式
存储模式,只有一个,叫物理级数据库。
2)模式
概念模式,只有一个,叫概念级数据库,它是数据库全体数据的逻辑描述。
全局逻辑结构。
3)外模式
用户模式,视图,局部逻辑结构,外模式有多个。
叫用户级数据库
内模式一个,模式一个,外模式多个。
内模式与模式是对应。
2.二级映象
1)模式/内模式
一个,保证数据的物理独立性。
2)模式/外模式
多个,保证数据的逻辑独立性
四、数据库管理系统(DBMS)
是一个系统软件,用来管理数据库的软件,它是数据库系统的核心部分。
它包括以下功能:
1.数据定义
DDL
定义模式,外模式,内模式。
2)数据操纵功能
DML
查询、添加、修改和删除记录。
3)数据控制功能
DCL
4)数据库运行和维护
5)数据库建立和维护
6)数据通信接口
五、数据模型
1.现实世界、信息世界和计算机世界
1)实体
2)属性
3)实体型
4)实体集
5)键
属性或属性组
6)域
7)联系******
一对一,一对多,多对多
2.计算机世界
1)字段
2)记录
3)关键字
4)域
3.数据模型三要素
数据结构(静态特性)、数据操作(动态特性)、完整性约束
逻辑数据模型:
4.数据模型的分类
这里数据模型的分类指的是逻辑模型。
分为三类:
1)层次模型
使用树结构描述实体以及实体之间的联系,有且只有一个结点没有父结点,叫根结点,其他结点有且只有一个父结点。
典型代表是IBM的IMS系统。
2)网状模型
使用有向图结构描述实体以及实体之间的联系。
特点有一个以上的结没有双亲,允许有两个个以上的双亲结点。
典型代表是DBTG系统。
3)关系模型
使用二维表结构描述实体以及实体之间的联系。
注意以上三种模型层次模型只能描述一对一,一对多的联系,网状模型可以描述一对一,一对多和多对多,关系模型只能描述一对一,一对多。
/
关系模型的代表:
sqlserver2000,oracle,db2,sysbase
面向对象的数据模型。
第二部分:
关系代数
一、广义笛卡尔积
是指一个关系与另一个关系没有按条件进行相应的连接,且不去掉重复列和重复元组。
即关系R(5个元组)和关系S有(6个元组)则关系R与关系S的笛卡尔积是30个元组。
元组数是:
r*s
属性个数:
u1+u2
二、关系的性质
1.关系中的每个属性都是不可分割的数据项,即原子项。
2.关系中的每列不能重名,必须具有相同的数据类型。
3.关系中不允许出现完全相同的元组
4.关系中的行与列的顺序可以任意的。
三、关系的键与关系的完整性
1.候选键
一个属性或属性组能保证元组的惟一性,具有惟一性和最小性的特点。
学号+姓名能否保证学生的惟一。
但去掉姓名仍然惟一,
2.关系键
也叫关键字,主码,主键,一个关系只有一个主键,从候选键中选择一个作为添加、修改、删除的变量。
如果姓名不重复,则学生表中的候选键学号和姓名。
则选择学号作为学生关系的主码。
3.主属性和非主属性以及全码
1)主属性包含在主关系键中的属性叫主属性
2)非主属性:
是指不包括在候选键中。
3)全码
授课(学号,教师号)
4.关系的外键
在关系R中是主键,而在关系S中不是主键,在S中叫外键。
1)外键是用来联系两个关系的。
2)主键的R是主表,S是子表或从表。
3)S中外键列的值必须取自R中主键值。
四、关系的完整性
完整性就是保存数据的正确性、一致性和相容性,保证正确的数据存放到数据库中。
分为三种:
1.实体完整性
是指主关系键的值不能为空和重复。
主关系键来保证。
2.参照完整性
先建立和输入主表,再建立和输入从表。
3.用户自定义完整性
对具体关系中的某列必须满足的约束条件。
性别,年龄,月份。
五、关系代数
关系模型是由二维表构成的,一个二维表都是一个关系。
对关系的操作,操作的对象和结果都是关系。
1.关系运算的分类
1)传统的集合运算
并集、交集、差集、广义笛卡尔积
2)专门的关系运算
选取、投影、连接和除
2.运算符
3.传统的集合运算
如果两个关系R和S要进行传统的集合运算,要求两个关系的结构必须是相容的。
1)并运算
关系R与关系S的的元组合并,组成一个新的关系,去掉重复元组。
并运算的结构与原结构相同。
2)交运算
关系R与关系S的交,是指由属于R也属于S的元组构成。
3)差运算
关系R与关系S的差,是指属于R而不属于S的关系构成。
R-S与S-R是不同的。
R交S=R-(R-S)
4)广义笛卡尔积
并集、交集、差集要求关系R与关系S必须是相容的,而笛卡尔积不考虑是否相容的。
4.专门的关系运算
分为选取、投影、连接和自然连接、除
选取和投影是单目运算,连接和除是双目运算。
1)选取
是根据一定的条件在给定的关系R中选择若干个元组,组成一个新的关系。
这种运算是对行的运算。
σF(R)
如查询学生中性别为男的元组。
σ性别=’男’(学生)
2)投影
关系R的投影是从R中选择若干列组成一个新的关系。
∏列名或列号(R)
如从学生关系中查找学号,姓名和性别。
∏学号,姓名,性别(R)
∏1,2,3(R)
选择和投影组合使用时,必须先选取再投影。
查询学生中性别为男的学号,姓名。
∏学号,姓名(σ性别=’男’(学生))
3)连接
分为:
大于连接
小于连接
等值连接
以上三种,都不去掉重复属性。
且大于连接和小于连接在实际中没有意义。
连接是一个双目运算。
格式为:
R∞S
F
F表示连接条件
关系R与S的连接,就是从关系R与关系S的广义笛卡尔积中选择满足条件的元组。
4)自然连接
是最常用的一种连接,要求两个关系具有公共属性,它是一种去掉重复属性值的等值连接。
自然连接就是先进行笛卡尔积,再选择,再投影。
5)除
二目运算,选择,投影。
R(A,b,c,d)
S(C,D)
M元-n元:
R÷S=(A,B)
考虑元组。
必须都满足的。
R
A
B
C
D
A1
B2
C3
D5
A1
B2
C4
D6
A2
B4
C1
D3
A3
B5
C2
D8
S
C
D
C3
D5
C4
D6
A
B
A1
B2
第二部分重点掌握关系的性质以各种键的概念、完整性和传统的集合以及专门的关系运算,必须会写关系代数表达式。
第三部分:
关系数据库理论
关系的规范化问题
一、规范化存在的问题
1.不合理的关系存在的问题
1)数据冗余
2)插入异常
3)更新异常
4)删除异常
学生(学号,姓名,性别,系号,系名,课号,课名,成绩)
2.合理的关系必须满足的条件
1)较小的数据冗余
2)没有插入异常
3)没有删除异常
4)没有更新异常
第3范式就满足的。
3)关系规范化的目的
就是将一个不合理的关系经过分解使其达到一个较少的数据冗余和消除了各种异常的合理的关系模式。
二、函数依赖
一个关系中各属性之间是相互联系、相互制约的。
属性之间的关系用数据依赖来表示。
数据依赖分为函数依赖,多值依赖和连接依赖。
函数依赖是指1-3和bc范式。
多值依赖是指4NF
连接依赖是指5NF。
1.函数依赖的定义
X->Y
一般在讨论函数依赖时,要先找出关系的主关系键。
学生关系的主键:
学号+课号
(学号,课号)->成绩
学号->姓名,学号->性别,学号->系号,系号->系名,课号->课程名
学号->课号
2.函数依赖的说明
1)平凡函数依赖和非平凡函数依赖
如果x->y,Y是x的子集,则称为平凡。
如果x->y,y不是x的子集,则称为非平凡依赖。
2)函数依赖是一个关系R一直保持的一种依赖关系,不是某一个条件下才保证的。
3)对于属性之间的1:
1,1:
n和m:
n的函数依赖
如果为1:
1,则x->y,y->x
如果为1:
n,则y->x,不是x->y
如果为m:
n,则x和y之间不存在函数依赖。
4)函数依赖是在一定的语义范畴
5)与时间无关
三、函数依赖的逻辑蕴涵
是从基本的函数依赖中导出的函数依赖。
x->y,y-z
x->z
闭包:
设F是函数依赖集,被F逻辑蕴涵的函数依赖的全体构成的集合,称为函数依赖集的闭包。
(学号,课号)->成绩
学号->姓名,学号->性别,学号->系号,系号->系名,课号->课程名
F
学号->系名
四、完全函数依赖、部分函数依赖、传递函数依赖
1.完全函数依赖:
只有当决定因素是多个属性的组合时,才讨论是完全,否则一定是完全函数依赖。
学号->姓名
(学号,课号)->成绩
如果R中存在x->y,对于任何一个X的子集,都不决定y,则称为y完全函数依赖于x。
2.部分函数依赖
是指当决定因素也是属性组时,才讨论。
(学号,课号)->姓名
如果R中存在x->y,对于给定一个x的子集,也能决定y,则称则Y部分依赖于x。
学号->姓名
3.传递函数依赖
如果关系R中,有函数依赖,x->y,y->z,则必有x->z,
对于给定一个关系判断是否有完全、部分、传递,必须先找出主关系键。
五、范式
范式:
是指一个关系要达到的标准规范。
根据一个关系满足的标准把关系分为1NF,2NF,3NF,BCNF,4NF,5NF
高一级范式必须先是低一级范式。
1.1NF
是指如果关系R中的所有属性都是不可分割的数据项,则称为R满足第1NF。
即第一范式要求关系的属性必须是原子项。
存在冗余和异常。
2.2NF
如果一个关系R是第一范式,如果非主属性对主关键字不存在部分函数依赖,则关系R满足第2范式。
第2范式:
就是消除部分函数依赖
主键:
学号和课号
分解原则:
“一事一地”的原则,即一个关系只表示一个实体或实体之间的联系。
学生(学号,姓名,性别,系号,系名)
课程(课号,课程名)
选课(学号,课号,成绩)
3.3NF
关系R是第2范式,如果所有非
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