數(shù)據(jù)庫基礎與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)(6頁)

1、1基礎知識計算機采用的是存儲程序控制原理。計算機功能部件-運算器存儲器控制器輸入設備輸出設備計算機指令類型總線 -數(shù)據(jù)總線-數(shù)據(jù)傳送類、算術(shù)邏輯類、判定控制類地址總線控制總線系統(tǒng)軟件包括-程序設計語言處理程序操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通用服務程序配置技術(shù)指標-運算速度MIPS主頻Hz字長存儲容量數(shù)據(jù)傳輸率bps計算機應用領域-科學和工程計算數(shù)據(jù)和信息處理過程控制計算機輔助系統(tǒng)人工智能網(wǎng)絡應用漢字代碼體系-輸入碼機內(nèi)碼交換碼(矢量點陣)網(wǎng)絡分類傳輸技術(shù)-廣播式網(wǎng)絡點一點是網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍-廣域網(wǎng)局域網(wǎng)(以太網(wǎng))城域網(wǎng)(FDDI)廣域網(wǎng)X.25-速率較低誤碼率高幀中繼-光纖傳輸速率高誤碼率高ISDN

2、-成本高線路利用率低ATM-滿足多媒體網(wǎng)絡A類IP地址空間長度7位主機地址長度24位B類IP地址空間長度14位主機地址長度16位C類IP地址空間長度21位主機地址長度8位(-55)超文本標注語言HTML超文本傳輸協(xié)議HTTPInternet服務提供者ISP標準的URL組成-主機名文件名與路徑協(xié)議類型ISDNADSLB用于小型公司DDN幀中繼適用于大型企業(yè)信息認證-數(shù)字簽名技術(shù)身份識別技術(shù)信息的完整性校驗技術(shù)計算機病毒-傳染性破壞性隱藏性潛伏性可激發(fā)性操作系統(tǒng)的安全-隔離分層內(nèi)控網(wǎng)絡安全主要涉及的內(nèi)容-安全攻擊安全服務安全機制2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)-

3、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)存儲結(jié)構(gòu)運算算法的代價ifn>NT(n)<=C*f(n)順序表-插入一個結(jié)點和刪除一個結(jié)點所需移動節(jié)點個數(shù)=n/2棧stackLIFOstackpush(S.x)pop(S)top(S.x)empty(S)makempty(S)隊列queueFIFOqueueenq(Q.x)deq(Q)front(Q.x)empty(Q)makempty(Q)頭變量Q。F存放進行刪除運算時應被刪除的元素的下標尾變量Q。R存放待插入新元素的空位置的下標定義TYPEstack=RECORDA;ARRAY1.mOFdatatypet;0.mVARS;stack棧的推入PROCEDUREpu

4、sh(VARs:stack;x:datatype)BEGINIFs.t=mTHENprint(overflow')ELSEBEGINs.t;=s.t+1;s.As.t;=x;ENDEND串最壞的情況下比較次數(shù)n-m+1二叉樹度-一個結(jié)點子樹的個數(shù)高度-葉結(jié)點的最大層數(shù)層-父節(jié)點層數(shù)（0）加1.完全二叉樹；只有最下面兩層度2,最后一層節(jié)點都在左邊。樹對應的二叉樹左結(jié)點是子女右結(jié)點是兄弟線索二叉樹；n個結(jié)點有n+1個空指針。擴充二叉樹（霍夫曼算法）的外部結(jié)點=二叉樹結(jié)點+1順序查找優(yōu)點；邏輯次序無要求，對存儲結(jié)構(gòu)無要求。缺點；平均檢索長度長。平均比較次數(shù)（n+1）/2.二分法平均檢索長度小

5、，平均比較次數(shù)log2n。缺點；需將線性表排序，存儲方式插入刪除不方便。處理碰撞的方法拉鏈法和開地址法二叉排列樹左子樹根結(jié)點右子樹最佳排序二叉樹除了最下面一層各層都是滿的。B樹-1，每個結(jié)點至多有m棵子樹2，根結(jié)點或為葉結(jié)點或至少有兩棵子樹3中間節(jié)點至少有m/2棵子樹4k（i）k（i+1）5葉結(jié)點出現(xiàn)在同一層B+-1每個結(jié)點至多有m個子女2每個結(jié)點至少有m/2個子女3根結(jié)點至少有2個子女4有l(wèi)個子女的結(jié)點必須有l(wèi)個關(guān)鍵碼直接插入排序平均比較i/2,總移動個數(shù)n*n/4.二分法比較次數(shù)nlog2n,移動個數(shù)n*n。shell排序法比較次數(shù)和移動個數(shù)為n（1.3）直接排序比較次數(shù)為n（n-1）/2

6、起泡排序法比較次數(shù)最大為n（n-1）/2平均執(zhí)行時間nlog2n快速排序法最壞執(zhí)行時間n*n平均執(zhí)行時間nlog2n散列表的平均檢索長度不直接依賴于n按后根次序周游樹或樹林等同于按對稱次序周游樹對應的二叉樹3 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的特征-并發(fā)性共享性隨機性操作系統(tǒng)的功能-進程管理存儲管理文件管理設備管理用戶接口操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)客戶機/服務器結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)的硬件環(huán)境-中央處理器存儲體系I/O控制方式時鐘管態(tài)（R0）-特權(quán)態(tài)系統(tǒng)態(tài)核心態(tài)目態(tài)（R3）-普通態(tài)用戶態(tài)多到程序設計-允許多個程序同時進入內(nèi)存并運行-提高整個系統(tǒng)的效率系統(tǒng)吞吐量-單位時間內(nèi)系統(tǒng)所處理作業(yè)的道數(shù)進程-運行等待就緒死鎖-每

7、個進程要求的資源都已被另一進程占用，于是也就沒有一個進程能繼續(xù)運行進程由程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊組成，進程控制塊-調(diào)度信息現(xiàn)場信息線程-輕量級進程-調(diào)度和分配的基本單位解決進程之間的信息通信的方案-共享內(nèi)存消息機制管道通信（傳輸量大，速度較慢）死鎖的必要條件-互斥條件不剝奪條件部分分配循環(huán)等待文件目錄是文件控制塊的有序集合存儲共享的目的-節(jié)省內(nèi)存空間實現(xiàn)進程通信4 數(shù)據(jù)庫基礎人工管理階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)是指對數(shù)據(jù)的分類，組織，編碼，存儲，檢索和維護的技術(shù)數(shù)據(jù)庫的三件大事-1968,IBM推出IMS1969CODASYLt表DBTG報告1970E.F.Codd奠定關(guān)系數(shù)據(jù)庫

8、基礎數(shù)據(jù)庫管理軟件研究的目標是提高系統(tǒng)的性能和提高用戶的生產(chǎn)率數(shù)據(jù)模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(基礎)數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)約束組成數(shù)據(jù)模型分類概念層模型(ER)邏輯層模型物理層模型邏輯模型有層次模型IMS網(wǎng)狀模型DBTG關(guān)系模型RDBME面向?qū)ο竽Ｐ蚈DBMS對象關(guān)系模型(OracleDB2)模式-邏輯模式，概念模式內(nèi)模式-物理模式，存儲模式外模式-子模式，用戶模式外模式/模式映像-邏輯獨立性模式/內(nèi)模式-物理獨立性5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)模型由關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、關(guān)系操作集合、關(guān)系完整性約束組成關(guān)系完整性-域完整性實體完整性參照完整性插入操作-首先檢查實體完整性在檢查參照完整性最后檢查域完整性刪除操作-只需考慮參照完

9、整性基本操作-并差笛卡爾積投影選擇6 SQL結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL-數(shù)據(jù)查詢(SELECT)數(shù)據(jù)定義(CREATEDROPALTER)數(shù)據(jù)操作(INSERTUPDATEDELETE)數(shù)據(jù)控制(GRANTREVOKE)SQL特點-綜合統(tǒng)一高度非過程化面向集合的操作方式靈活的使用方式語言簡潔SQL語言數(shù)據(jù)定義語言DDL數(shù)據(jù)操彳語言DML數(shù)據(jù)控制語言DCL嵌入式和動態(tài)SQL規(guī)則SQL調(diào)用和會話規(guī)則模式SCHEMA索弓IINDEX域DOMAIN創(chuàng)建模式CREATESCHEMAS_SC_CAUTHORIZATIONJin刪除模式DROPSCHEMAS_SC_SCASCADE建表CREATETABLES_S

10、C_C.STUDENT完整性約束FOREIGNKEY(S#)REFERENCESSTUDENT(S#)修改表ALTERTABLESTUDENTADDtelephoneCHAR(12)刪除表DROPTABLESTUDENTRESTRICTcascade級聯(lián)模式-以表中數(shù)據(jù)創(chuàng)建的視圖索引全部消失restrict約束模式-只有先刪除表內(nèi)數(shù)據(jù)否則拒絕刪除表數(shù)據(jù)簡單查詢SELECT*FROMstudentbetweenSELECTsname,ageFROMstudentWHEREageBETWEEN20AND22likeSELECT*FROMstudentWHEREsnameLIKE'_'

11、;_表示任意單個字符%表示和任意長字符串集合查詢并union交intersect差except7 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化理論與數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)依賴-函數(shù)依賴多值依賴合并規(guī)則由X-YX-Z,有X-YZ偽傳遞規(guī)則XfY,WY-Z有XW-Z分解規(guī)則X-YZ屬于Y有X-Z1NF元組每個分量必須是不可再分的數(shù)據(jù)項2NF每個非主屬性完全函數(shù)依賴于碼3NF每個非主屬性不傳遞依賴于馬BCNF對于每個非平凡的函數(shù)依賴X-Y都有X包含碼4NF對于每個非平凡的多值依賴2fY都有X包含碼模式分解的等價標準-無損連接性保持函數(shù)依賴無損連接不一定保持函數(shù)依賴保持函數(shù)依賴不一定無損連接具有無損連接性一定達到BCNF保持函數(shù)依賴可

12、以3NF比一定BCNF數(shù)據(jù)庫設計-結(jié)構(gòu)特性設計行為特性設計概念模型設計常用自底向上的設計策略8 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能-數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)存儲和管理事務管理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分為-存儲管理器查詢處理器事務管理器支持對于所要求的數(shù)據(jù)進行快速定位的附加的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱作索引-順序索引散列索引順序索引支持點查詢和范圍查詢散列索引支持點查詢不支持范圍查詢?yōu)榱藢⒋笮〔煌挠涗浗M織在同一個磁盤塊中，常常采用分槽的頁結(jié)構(gòu)提高訪問效率的方法-減少磁盤和內(nèi)存之間傳輸?shù)膲K數(shù)目查詢優(yōu)化-選擇邏輯查詢計劃選擇物理查詢計劃查詢執(zhí)行的最基本的動作是關(guān)系代數(shù)運算的執(zhí)行事務是構(gòu)成單一邏輯工作單元的操縱集合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)事

13、務特征-原子性一致性隔離性持久性保持一致性是應用程序員責任保持原子性持久性是故障恢復機制責任系統(tǒng)故障類型-事務故障（邏輯錯誤系統(tǒng)錯誤）系統(tǒng)故障磁盤故障并發(fā)執(zhí)行可能出現(xiàn)的問題-丟失更新對未提交更新的依賴不一致的分析并發(fā)控制最常用方法-封鎖-共享鎖（可讀不可寫）排他鎖（可讀可寫）保證可串行性協(xié)議-兩階段封鎖協(xié)議-增長階段（可獲得鎖不可釋放鎖）減縮階段（可以釋放鎖不可獲得新鎖）9 主流關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)理論研究-20.70初期實用階段-20.70后期成熟和發(fā)展20.80開始成熟階段-完整性客戶機/服務器環(huán)境擴充OS功能網(wǎng)絡的互聯(lián)選用時考慮因素-1模型類型和用戶個數(shù)2速度3軟硬件性價比4開發(fā)使用者的經(jīng)

14、驗5安全性SQLserver2000-客戶端組件服務器端組件通信組件客戶端組件-企業(yè)管理器查詢分析器數(shù)據(jù)傳輸服務聯(lián)機叢書客戶端網(wǎng)絡使用工具服務器組件-SQL服務器服務SQL服務器代理分布師事務協(xié)調(diào)服務服務器網(wǎng)絡實用工具SQLserver2000使用T-SQL語言SQLserver2000約束包括-主鍵約束外鍵約束唯一性約束條件約束非空值約束用windows2000和IIS5用作Internet平臺使用ISAPI（函數(shù)調(diào)用集）AsP（服務器端腳本環(huán)境）Xml（擴展標記語言）Oracle-對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（ORDBMS）基本概念-Oracle數(shù)據(jù)庫Oracle實例Oracle數(shù)據(jù)庫定義涉及模

15、式對象和一個或多個表空間Oracle數(shù)據(jù)庫的物理存儲按數(shù)據(jù)塊盤塊和段組織Oracle數(shù)據(jù)庫實例由系統(tǒng)全局區(qū)用戶進程Oracle進程Oracle數(shù)據(jù)庫允許用用戶的編程語言CJavaDeveloper/2000應用開發(fā)工具集Designer/2000提供CASEX具幫助對復雜問題建模分析和設計Discoverer/2000支持數(shù)據(jù)倉庫Oracle解決數(shù)據(jù)倉庫的方案是OracleOLAP產(chǎn)品Oracle針又Internet的產(chǎn)品是OracleWebserverOracl的對象關(guān)系特性-使用可變長度數(shù)組嵌套抽象的數(shù)據(jù)類型創(chuàng)建表對象視圖構(gòu)建虛對象管理大對象BLOB二進制數(shù)據(jù)大對象CLOB?符數(shù)據(jù)型大對象

16、BFILE只讀二進制數(shù)據(jù)文件NCLOB固定寬度的CLOB安全性-保密性完整性可用性可控性權(quán)限-Oracle分為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)權(quán)限數(shù)據(jù)庫對象權(quán)限SQLServer分為服務器權(quán)限數(shù)據(jù)庫權(quán)限三級身份認證系統(tǒng)登錄數(shù)據(jù)庫連接數(shù)據(jù)庫對象訪問10 新一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工具數(shù)據(jù)庫管理工具包（onlyforDBA）-加載工具備份工具文件重組工具性能監(jiān)控工具for（數(shù)據(jù)庫設計者，用戶，DBA）-CASE（計算機輔助軟件工程）應用開發(fā)環(huán)境通訊接口信息系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)-表現(xiàn)性應用邏輯性數(shù)據(jù)邏輯性優(yōu)點-易維護可伸縮高可靠性低成本瀏覽器/服務器模式-以Web服務器為中心以應用服務器為中心以數(shù)據(jù)庫服務器為中心服務器擴展程序主要使用C

17、GI（公共網(wǎng)關(guān)接口）WebAPI兩種編程接口編寫基于構(gòu)件方式客戶機瀏覽器-Web服務器（應用服務器）-數(shù)據(jù)庫服務器-企業(yè)內(nèi)部系統(tǒng)開發(fā)基于腳本方式客戶機瀏覽器-Web服務器-應用服務器-數(shù)據(jù)庫服務器-電子商務系統(tǒng)開發(fā)以數(shù)據(jù)庫為中心的軟件結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)庫服務器和HTTP服務器緊密的結(jié)合起來數(shù)據(jù)庫建模工具PowerDesigner-集成業(yè)務建模技術(shù)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫分析與設計UML對象模型PowerDesigne主要模塊ProcessAnalyst-用于數(shù)據(jù)分析或數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)DataArchitect-用于雙層，交互式的數(shù)據(jù)庫設計和構(gòu)造AppModeler-用于物理建模和應用對象及數(shù)據(jù)敏感組件的生成MetaWor

18、ks-高級的團隊開發(fā)信息的共享和模型的管理WarehuseArchitect-數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市的建模和實現(xiàn)Viewer-用于只讀的圖形化方式訪問整個企業(yè)的模型信息兩種數(shù)據(jù)庫模型圖-數(shù)據(jù)庫邏輯圖數(shù)據(jù)庫物理圖可視化程序開發(fā)工具Delphi-第四代編程語言用高度結(jié)構(gòu)化的ObjectPascal語言結(jié)構(gòu)清晰高效優(yōu)化提供了可視化應用程序開發(fā)環(huán)境可擴展數(shù)據(jù)庫功能主窗口+對象檢視器+窗體窗口+代碼窗口Delphi在開發(fā)兩層結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)時-BDEADOdbExpressInterBase應用開發(fā)工具PowerBuider-隨帶的SYBASESQLAnywher勁能強大PowerBuider10.0為

19、使用NET開發(fā)工具的用戶提供了DataWindow。NET數(shù)據(jù)窗口的操作的核心是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)窗口包括數(shù)據(jù)窗口對象數(shù)據(jù)窗口控件。支持的數(shù)據(jù)源-快速選擇SQL選擇查詢對象外部數(shù)據(jù)源存儲過程VisualStadio平臺應用程序開發(fā)環(huán)境特點-快速的應用程序開發(fā)高效的團隊協(xié)作突破性的用戶體驗VisualStadio2008允許開發(fā)人員針對多個。NETFramework版本開發(fā)的VisualStadio版本。VisualStadio2008實現(xiàn)了Dreamwaver網(wǎng)頁編輯的功能11數(shù)據(jù)庫技術(shù)發(fā)展數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-層次模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)狀模型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-支持關(guān)系模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-新的數(shù)據(jù)庫一個用領域集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)不與其他計算機系統(tǒng)交互的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，所有的DBMS功能，應用程序的執(zhí)行和用戶界面處理都在同一臺計算機上進行。分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)-一個系統(tǒng)一個節(jié)點這些節(jié)點通過某種類型的網(wǎng)絡連接在一起分布式數(shù)據(jù)庫中可將出具庫分割成被稱片段的邏輯單位查詢處理比較復雜客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)由大量的個人人計算機和工作站以及少量的中心主機型機器組成通過網(wǎng)絡連接。客戶程序訪問標準-開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)ODBC標準面向Java程序語言的相關(guān)