數(shù)據(jù)庫原理簡答重點歸納

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 1. 為什么要使用數(shù)據(jù)庫？因為數(shù)據(jù)管理技術經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)三個階段。人工管理階段的數(shù)據(jù)面向應用程序，一個數(shù)據(jù)集只能對應于一個程序，缺點是無法共享利用，存在大量冗余數(shù)據(jù)；文件系統(tǒng)階段在操作系統(tǒng)之上建立的文件系統(tǒng)已經(jīng)成熟并廣泛應用，數(shù)據(jù)由專門的軟件進行統(tǒng)一管理。缺點是共享性差、獨立性差、數(shù)據(jù)獲取困難存在安全性問題、原子性問題、并發(fā)訪問異常。因此引發(fā)展到了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它可以有效地管理的數(shù)據(jù)，并可以解決文件處理系統(tǒng)中存在的問題，所以使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點數(shù)據(jù)結構化：一是指數(shù)據(jù)不僅僅是內部結構化，而是將數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系統(tǒng)一

2、管理起來，使之結構化。 二是指在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不是僅僅針對某一個應用，而是面向全組織的所有應用。數(shù)據(jù)的共享度高，冗余度低，易擴充數(shù)據(jù)獨立性高數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)統(tǒng)一管理和控制3. 數(shù)據(jù)獨立性指什么數(shù)據(jù)獨立性：描述數(shù)據(jù)與應用程序之間的依賴程度，包括數(shù)據(jù)的物理獨立性和數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。物理獨立性：指用戶的應用程序與存儲在磁盤上數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是相互獨立的邏輯獨立性：指用戶的應用程序與數(shù)據(jù)庫的邏輯結構是相互獨立的。數(shù)據(jù)的獨立問題是通過3級模式結構和兩層映像功能解決的。3級模式是指模式，對應于邏輯層，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結構和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。外模式，對應于視圖層，是數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)

3、視圖，是保證數(shù)據(jù)庫安全性的一個有力措施。內模式，對應于物理層數(shù)據(jù)抽象，它是數(shù)據(jù)的物理結構和存儲方式的描述，是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫內部的表示方式。兩層映像是指外模式/模式映像，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨立性。模式/內模式映像，保證了數(shù)據(jù)的物理獨立性 4. 數(shù)據(jù)模型的分類數(shù)據(jù)模型是一個描述數(shù)據(jù)語義、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間聯(lián)系(數(shù)據(jù)結構)，數(shù)據(jù)操作，以及一致性(完整性)約束的概念工具的集合。根據(jù)數(shù)據(jù)抽象的不同級別，將數(shù)據(jù)模型劃分為3類：概念模型：概念層次的數(shù)據(jù)模型。常用的概念模型有實體-聯(lián)系模型(E-R模型)和面向對象模型(OO模型) 邏輯模型：用于描述數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的整體邏輯結構。常用的邏輯模型有層次模型、網(wǎng)狀模型、XML模

4、型物理模型：用來描述數(shù)據(jù)的物理存儲結構和存取方法 5. 數(shù)據(jù)模型的組成要素數(shù)據(jù)模型的組成要素有：數(shù)據(jù)結構：描述數(shù)據(jù)庫的組成對象(數(shù)據(jù))以及對象之間的聯(lián)系 數(shù)據(jù)操作：指對數(shù)據(jù)庫中各種對象(型)的實例(值)允許執(zhí)行的操作集合，包括操作及有關的操作規(guī)則 完整性約束：用以限定符合數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)以及狀態(tài)的變化，以保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確、有效和相容6. 關系數(shù)據(jù)模型的完整性約束條件：實體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性 7. 數(shù)據(jù)抽象的層次：物理層抽象：最低層次的抽象，描述數(shù)據(jù)實際上是怎樣存儲的邏輯層抽象：描述數(shù)據(jù)庫中存儲什么數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)之間的關系 視圖層抽象：最高層次的抽象，只描述數(shù)據(jù)庫的

5、某個部分8. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)是一組軟件，負責數(shù)據(jù)庫的存取、維護和管理DBMS的功能有數(shù)據(jù)定義數(shù)據(jù)組織、存儲和管理數(shù)據(jù)操縱數(shù)據(jù)庫的事務和運行管理 數(shù)據(jù)庫的建立和維護其他功能9. DBMS的組成：查詢處理器、存儲管理器、事務管理器10. 關系完整性約束條件實體完整性：主碼不能取空值，是一對一的聯(lián)系參照完整性：參照表的主碼要么為空，要么必須在被參照表的主碼中存在。可以實現(xiàn)一對多或多對多的聯(lián)系用戶自定義完整性：針對不同應用業(yè)務的不同語義而由用戶自己定義的一些完整性約束條件。11. 關系操作的分類有查詢操作和更新操作兩類。查詢操作是關系操作中最主要的部分，查詢操作分為選

6、擇、投影、連接、除、并、交、差、笛卡爾積等。更新操作包括插入、刪除、修改12. 數(shù)據(jù)庫設計過程需求分析：了解和分析系統(tǒng)將要提供的功能及未來數(shù)據(jù)庫用戶的數(shù)據(jù)需求概念設計：根據(jù)需求分析中得到的信息，運用適當?shù)臄?shù)據(jù)模型將這些需求轉化為數(shù)據(jù)庫的概念模式。邏輯設計：將數(shù)據(jù)庫的概念設計轉化為所選擇的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的邏輯數(shù)據(jù)模型。模式求精：分析并發(fā)現(xiàn)邏輯模式存在的問題，并進行改進和優(yōu)化。物理設計：考慮數(shù)據(jù)庫要支持的負載和應用需求，為邏輯數(shù)據(jù)庫選取一個最適合現(xiàn)實應用的物理結構。應用與安全設計13. 數(shù)據(jù)冗余導致的問題冗余存儲 、更新異常 、插入異常 、刪除異常14. 查詢優(yōu)化：處理一個給定的查詢，尤其是復

7、雜的查詢，通常會有許多種策略。查詢優(yōu)化就是從這許多策略中找出最有效的查詢執(zhí)行計劃的處理過程。 查詢優(yōu)化分3步進行：邏輯優(yōu)化：產(chǎn)生邏輯上與給定關系代數(shù)表達式等價的表達式；代價估計：估計每個執(zhí)行計劃的代價；物理優(yōu)化：對所產(chǎn)生的表達式以不同方式作注釋，產(chǎn)生不同的查詢執(zhí)行計劃。15. 數(shù)據(jù)庫完整性與安全數(shù)據(jù)庫的安全性：指保護數(shù)據(jù)庫以防止不合法使用所造成的數(shù)據(jù)泄密、更改或破壞。數(shù)據(jù)庫的完整性：防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義的數(shù)據(jù)，其防范對象是不合語義的、不正確的數(shù)據(jù)。16. 存取控制：決定用戶對數(shù)據(jù)庫中的哪些對象進行操作、進行何種操作。存取控制機制主要包括兩部分：定義用戶權限及將用戶權限登記到數(shù)據(jù)字典中；合

8、法權限檢查：當用戶發(fā)出操作請求后，DBMS查找數(shù)據(jù)字典并根據(jù)安全規(guī)則進行合法權限檢查，若操作請求超出了定義的權限，系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行此操作。17. 用戶權限：是指用戶可以在哪些數(shù)據(jù)對象上進行哪些類型的操作。它由兩個要素組成：數(shù)據(jù)對象和操作類型。18. 自主存取控制：用戶可自由地決定將數(shù)據(jù)的存取權限授予何人，決定是否將“授權”的權限授予別人。19. 授權分為數(shù)據(jù)庫級、表級和列級權限。20. 權限的授予與收回GRANT和REVOKE有兩種權限：目標權限和命令權限。命令權限的授予與收回：主要指DDL 操作權限，語法分別為：GRANT all | <command_list> TO publi

9、c |<username_list> REVOKE all | <command_list> FROM public | <username_list>其中：<command_list>可以是create database、create default、create function、create procedure、create rule、create table、create view、create index、backup database和backup log等；目標權限的授予和收回：主要指DML操作權限，語法分別為：GRANT all

10、| <command_list> ON <objectName>?(<columnName_list>) TO public | <username_list> WITH GRANT OPTION?REVOKE all | <command_list> ON <objectName> (<columnName_list >) FROM public | <username_list> CASCADE | RESTRICT其中：<command_list>可以是update、select、

11、insert、delete、excute和all21. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供什么來維護數(shù)據(jù)庫的完整性數(shù)據(jù)庫的完整性是針對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行正確性的維護，防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義、不正確的數(shù)據(jù)。為維護數(shù)據(jù)庫的完整性，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)提供：1）完整性約束條件定義：完整性約束條件也稱為完整性規(guī)則 ，是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)必須滿足的語義約束條件；由SQL 的DDL 實現(xiàn)，作為模式的一部分存入數(shù)據(jù)庫中。2）完整性檢查方法：檢查數(shù)據(jù)是否滿足已定義的完整性約束條件稱為完整性檢查；3）違約處理：若發(fā)現(xiàn)用戶操作違背了完整性約束條件，應采取一定的措施，如拒絕操作等。22. 參照完整性違約處理的策略：1）拒絕（NO ACT

12、ION）執(zhí)行，是系統(tǒng)的默認策略： 當在被參照關系中刪除元組 時，僅當參照關系中沒有任何元組的外碼值與被參照關系中要刪除元組的主碼值相同時，系統(tǒng)才執(zhí)行刪除操作，否則拒絕此操作。2）級聯(lián)(CASCADE)操作。當刪除或修改被參照關系的某些元組造成了與參照關系的不一致時，則刪除或修改參照表中所有不一致的元組。23. 事務：是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中競爭資源、并發(fā)控制和恢復的基本單元。 事務結束的兩種類型：事務提交(commit) ：將成功完成事務的執(zhí)行結果(即更新)永久化 ，并釋放事務占有的全部資源。事務回滾(rollback) ：中止當前事務、撤銷其對數(shù)據(jù)庫所做的更新 ，并釋放事務占有的全部資源。24.

13、事務特性：原子性、一致性、隔離性、持久性24. 并發(fā)執(zhí)行出現(xiàn)的問題：讀臟數(shù)據(jù)、不可重復讀、丟失更新25. 串行調度：在調度S 中，如果屬于同一事務的操作都是相鄰的 ，則稱S是串行調度 。沖突操作：在一調度S中，如果Oi與Oj是不同事務在相同數(shù)據(jù)對象上的操作，并且其中至少有一個是寫操作，則稱Oi與Oj是沖突操作；否則稱為非沖突操作。沖突操作舉例：rT(X)和wT(X)，分別表示事務T讀和寫數(shù)據(jù)X沖突操作是指不同的事務對同一個數(shù)據(jù)的讀寫操作和寫寫操作Ri (x)與Wj(x) /* 事務Ti讀x，Tj寫x*/Wi(x)與Wj(x) /* 事務Ti寫x，Tj寫x*/沖突等價：如果一調度S可以經(jīng)過交換一

14、系列非沖突操作執(zhí)行的順序而得到一個新的調度S，則稱S與S是沖突等價的可串行化：假設調度S包含兩個事務Ti與Tj，若兩個相鄰操作OiTi，OjTj訪問不同的數(shù)據(jù)對象，則交換Oi與Oj不會影響調度中任何操作的結果。若Oi與Oj訪問相同的數(shù)據(jù)對象，并且有一個為寫操作時，則不能改變它們被調度執(zhí)行的順序。 沖突可串行化：如果一調度S與一串行調度是沖突等價的，則稱S是沖突可串行化的。沖突可串行化調度執(zhí)行結果一定是正確的，而正確的調度不一定都是沖突可串行化的。26. 優(yōu)先圖：設S是一個調度。由S構造一個有向圖，稱為優(yōu)先圖，記為G=(V, E)，其中V是頂點集，E是邊集。頂點集由所有參與調度的事務組成，邊集由

15、滿足下列3個條件之一的邊TiTj組成：Ti 執(zhí)行了Wi(Q)后Tj 執(zhí)行Rj(Q)；Ti 執(zhí)行了Ri(Q)后Tj 執(zhí)行Wj(Q)；Ti 執(zhí)行了Wi(Q)后Tj 執(zhí)行Wj(Q)。對于得到的優(yōu)先圖，如果圖中無環(huán)，則S是沖突可串行化的；如果有環(huán)，則S是非沖突可串行化的。測試沖突可串行化的算法為：構建S 的優(yōu)先圖； 采用環(huán)路測試算法 （如基于深度優(yōu)先搜索的環(huán)檢測算法）檢測S 中是否有環(huán) ； 若S 包含環(huán)，則S 是非沖突可串行化的 ，否則調度S 是沖突可串行化的 。例 調度S涉及三個事務T1、T2和T3。S：r2(A);r1(B);w2(A);r3(A);w1(B);w3(A);r2(B);w2(B)關

16、于A的動作 ，可找到t2<t3 的多個原因。如在S中,r2(A)在w3(A)前，w2(A)即在r3(A)前又在w3(A)前這兩種情況中的任一種足以證明圖9-9的優(yōu)先圖中從2到3的弧是正確的。關于B的動作 ，可找到T1<T2 的多個原因。如，r1(B)在w2(B)前，s的優(yōu)先圖中也有從1到2的弧。 S：r2(A);r1(B);w2(A);r3(A);w1(B);w3(A);r2(B);w2(B)S是沖突可串行化的。與該圖相符的結點順序或事務順序只有一個：(T1,T2,T3)S 中這一串行順序是：S'：r1(B); w1(B); r2(A);w2(A);r2(B); w2(B)

17、; r3(A); w3(A);例10.9 假設三個事務T1, T2, T3的操作按調度S1執(zhí)行：S1：R2(A); R1(B); W2(A); R3(A); W1(B); W3(A); R2(B); W2(B)(1) 畫出S1調度的優(yōu)先圖；(2) S1沖突可串行化嗎？若是，給出它的等價串行調度。(3) 將R2(B)移到R3(A)之前可得到新的調度S2：S2: R2(A); R1(B); W2(A); R2(B); R3(A); W1(B); W3(A); W2(B)。S2 沖突可串行化嗎？若是，給出它的等價串行調度。S1：R2(A); R1(B); W2(A); R3(A); W1(B); W

18、3(A); R2(B);W2(B)由R1(B) W2(B)、W1(B) R2(B)、W1(B) W2(B) 得到 T1->T2由R2(A)W3(A)、W2(A) W3(A)、W2(A)R3(A) 得到 T2->T3。 S1調度的優(yōu)先圖 T1->T2->->T3S1沖突可串行化，等價串行調度為R1(B); W1(B);R2(A); W2(A); R2(B); R3(A); W3(A); W2(B)(3) S2: R2(A); R1(B); W2(A); R2(B); R3(A); W1(B); W3(A); W2(B)。因為R2(A); R1(B); W2(A);

19、R2(B);中，進行沖突交換得到R2(A); W2(A);R1(B); R2(B); 但是R1(B); R2(B)不可以交換，所以該調度不是沖突可串行化的。由R2(A); W3(A); 得到 T2->T3。 R1(B) W2(B) 得到 T1->T2 R2(B); W1(B); 得到 T2->T1S1調度的優(yōu)先圖有環(huán)路，故不是沖突可串行化的。27. 基本鎖類型：共享鎖 ：如果事務T 獲得了數(shù)據(jù)對象Q 的共享鎖，則事務T可讀Q但不能寫Q 。排它鎖 ：如果事務T 獲得了數(shù)據(jù)對象Q 上的排它鎖，則事務T既可讀Q又可寫Q 。28. 兩階段封鎖協(xié)議要求每個事務分兩個階段完成封鎖操作:增長(申請鎖)階段和縮減(釋放鎖)階段：增長