二級公共基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)

1、11:35二級公共基礎(chǔ)知識二級公共基礎(chǔ)知識21:35考試大綱考試大綱1.1.數(shù)據(jù)庫的基本概念數(shù)據(jù)庫的基本概念：數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫管理系：數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫管理系 統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2.2.數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型, ,實體聯(lián)系模型及實體聯(lián)系模型及E-RE-R圖，從圖，從E-RE-R圖圖導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)模型。導(dǎo)出關(guān)系數(shù)據(jù)模型。3.3.關(guān)系代數(shù)運算關(guān)系代數(shù)運算, ,包括集合運算及選擇包括集合運算及選擇、投投影、連接運算，數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論。影、連接運算，數(shù)據(jù)庫規(guī)范化理論。4.4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和步驟數(shù)據(jù)庫設(shè)計方法和步驟：需求分析、概念：需求分析、概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的相關(guān)策略。設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理

2、設(shè)計的相關(guān)策略。31:35一個簡單Access數(shù)據(jù)庫注意后綴名.mdb注意后綴名 .mdb41:3551:3561:3571:3581:35知識點歸納數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本概念1. 數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) （1）數(shù)據(jù)（Data)：實際上就是描述事物的符號符號記錄。計算機中的數(shù)據(jù)一般可分為臨時性數(shù)據(jù)和持久性數(shù)據(jù)兩種。91:35（2）數(shù)據(jù)庫）數(shù)據(jù)庫 (Database，簡稱，簡稱DB)：是：是數(shù)據(jù)的集合數(shù)據(jù)的集合，它，它具有具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)形式并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)并存放于統(tǒng)一的存儲介質(zhì)內(nèi)，是多種數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應(yīng)用程序內(nèi)，是多種數(shù)據(jù)的集成，并可被各個應(yīng)用程序

3、所共享。所共享。101:35（3）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)）數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (Database Management System，簡稱，簡稱DBMS)：它是一種：它是一種系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中的，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)維護、控制及保護和數(shù)據(jù)服務(wù)等。數(shù)據(jù)服務(wù)等。111:35（4）數(shù)據(jù)庫管理員）數(shù)據(jù)庫管理員(Database Administrator，簡稱，簡稱DBA)：是專門：是專門從事數(shù)據(jù)庫規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視等工作的管理從事數(shù)據(jù)庫規(guī)劃、設(shè)計、維護、監(jiān)視等工作的管理人員。人員。DBA的主要工作：的主要工作：數(shù)據(jù)庫設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計(Da

4、tabase Design)數(shù)據(jù)庫維護數(shù)據(jù)庫維護(如系統(tǒng)恢復(fù)、數(shù)據(jù)定期轉(zhuǎn)存等如系統(tǒng)恢復(fù)、數(shù)據(jù)定期轉(zhuǎn)存等)改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)效率(如數(shù)據(jù)庫的重組、如數(shù)據(jù)庫的重組、重構(gòu)等重構(gòu)等)121:35（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DBS）：）：是指計算機系統(tǒng)中是指計算機系統(tǒng)中引進數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的整個系統(tǒng)構(gòu)成，引進數(shù)據(jù)庫技術(shù)后的整個系統(tǒng)構(gòu)成，由由數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫（數(shù)據(jù)）、（數(shù)據(jù)）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（軟件）、（軟件）、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用戶（人員）、（人員）、系統(tǒng)平臺之系統(tǒng)平臺之硬件平臺硬件平臺（硬件）（硬件）軟件平臺軟件平臺（軟件）（軟件） 共共五個部分五個部分構(gòu)成

5、。構(gòu)成。131:352. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的發(fā)展 數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展至今已經(jīng)歷了三個階段：數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展至今已經(jīng)歷了三個階段：人工管理階段人工管理階段文件系統(tǒng)階段文件系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段。141:35151:353. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本特點 (1)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中按照多個應(yīng)用的需要組織全局的統(tǒng)一的在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中按照多個應(yīng)用的需要組織全局的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(即數(shù)據(jù)模式即數(shù)據(jù)模式)，而每個應(yīng)用的數(shù)據(jù)則是全局結(jié)構(gòu)中，而每個應(yīng)用的數(shù)據(jù)則是全局結(jié)構(gòu)中的一部分，稱為局部結(jié)構(gòu)的一部分，稱為局部結(jié)構(gòu)(即視圖即視圖)，這種全局與局部的結(jié)

6、構(gòu)，這種全局與局部的結(jié)構(gòu)模式構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成性的主要特征。模式構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成性的主要特征。 (2)數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性數(shù)據(jù)的高共享性與低冗余性由于數(shù)據(jù)的集成性使得數(shù)據(jù)可為多個應(yīng)用所共享，數(shù)據(jù)由于數(shù)據(jù)的集成性使得數(shù)據(jù)可為多個應(yīng)用所共享，數(shù)據(jù)的共享又可極大地減少了數(shù)據(jù)的冗余性，不僅減少了不必要的共享又可極大地減少了數(shù)據(jù)的冗余性，不僅減少了不必要的存儲空間，更為重要的是可以避免數(shù)據(jù)的不一致性。的存儲空間，更為重要的是可以避免數(shù)據(jù)的不一致性。 161:35 (3)數(shù)據(jù)獨立性數(shù)據(jù)獨立性(物理獨立性和邏輯獨立性物理獨立性和邏輯獨立性)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)獨立于應(yīng)用程序而不依賴于數(shù)據(jù)庫中的數(shù)

7、據(jù)獨立于應(yīng)用程序而不依賴于應(yīng)用程序。應(yīng)用程序。 (4)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理與控制主要包含以下三個方面：數(shù)據(jù)的完整性檢查、主要包含以下三個方面：數(shù)據(jù)的完整性檢查、數(shù)據(jù)的安全性保護、并發(fā)控制：數(shù)據(jù)的安全性保護、并發(fā)控制：171:354. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)體系(1) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的三級模式數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種表示形式，它具數(shù)據(jù)模式是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一種表示形式，它具有不同的層次與結(jié)構(gòu)方式。有不同的層次與結(jié)構(gòu)方式。 概念模式：概念模式：它放映了設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求。它放映了設(shè)計者的數(shù)據(jù)全局邏輯要求。 外模式外模式(子模式子模式或或用戶模式用戶模

8、式)：它反映了用戶對數(shù)據(jù)：它反映了用戶對數(shù)據(jù)的要求。的要求。 內(nèi)模式內(nèi)模式(物理模式物理模式)：它反映了：它反映了數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)在計算機物理結(jié)在計算機物理結(jié)構(gòu)中的構(gòu)中的實際存儲形式實際存儲形式。 181:35以概念模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫以概念模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫概念數(shù)據(jù)庫概念數(shù)據(jù)庫以外模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫以外模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫用戶數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)庫以內(nèi)模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫以內(nèi)模式為框架所組成的數(shù)據(jù)庫叫物理數(shù)據(jù)庫物理數(shù)據(jù)庫 物理數(shù)據(jù)庫是真實存在于計算機外存物理數(shù)據(jù)庫是真實存在于計算機外存191:35(2) 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的兩級映射 概念模式概念模式到到內(nèi)模式

9、內(nèi)模式的映射的映射 外模式外模式到到概念模式概念模式的映射的映射用戶數(shù)據(jù)庫1用戶數(shù)據(jù)庫2用戶數(shù)據(jù)庫n概念數(shù)據(jù)庫物理數(shù)據(jù)庫物理數(shù)據(jù)庫只有物理數(shù)據(jù)庫是真實存在于計算機外存中。兩種映射均由DBMS實現(xiàn)。201:35數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的基本概念數(shù)據(jù)模型的基本概念 數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)特征的抽象，是一個描述數(shù)據(jù)特征的框架。數(shù)據(jù)模型按不同的應(yīng)用層次分成三種類型：(1) 概念數(shù)據(jù)模型(簡稱概念模型 信息世界) 對客觀世界復(fù)雜事物的結(jié)構(gòu)描述，如E-R模型模型等。(2) 邏輯數(shù)據(jù)模型(簡稱數(shù)據(jù)模型 機器世界) 是一種面向數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的模型，如層次模型層次模型、網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷取?

10、3) 物理模型 是一種面向計算機物理表示的模型，此模型給出了數(shù)據(jù)模型在計算機上物理結(jié)構(gòu)的表示。比較真實地模擬現(xiàn)實世界; 容易被人理解;便于在計算機上實現(xiàn);211:351. 層次模型層次模型用層次結(jié)構(gòu)表示實體及其之間的聯(lián)系，具有如下特點：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，操作簡單對于實體間聯(lián)系是固定的、且預(yù)先定義好的應(yīng)用系統(tǒng)，有較高的性能可以提供良好的完整性支持不適合表示非層次性的聯(lián)系，對于插入和刪除操作的限制比較多學(xué) 校院 系研究所部 處教研室班級學(xué)生教師科研室科室科研人員工作人員學(xué)校行政機構(gòu)層次模型圖221:352. 網(wǎng)狀模型網(wǎng)狀模型用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表示實體及其之間的聯(lián)系。網(wǎng)狀模型在結(jié)構(gòu)上較層次模型好，不像層次模

11、型那樣要滿足嚴(yán)格的條件。 網(wǎng)狀模型示意圖系1系2系3課程1課程2課程4課程3教師1教師3教師2231:353 關(guān)系模型關(guān)系模型（1）關(guān)系）關(guān)系在日常生活中，經(jīng)常用一張二維表格來描述在日常生活中，經(jīng)常用一張二維表格來描述實體實體及及實體間的實體間的聯(lián)系聯(lián)系。滿足如下要求的。滿足如下要求的二維表格二維表格稱為一個稱為一個關(guān)系關(guān)系。關(guān)系關(guān)系:一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表一個關(guān)系對應(yīng)通常說的一張表.元組元組:表中的一行即為一個元組表中的一行即為一個元組.屬性屬性:表中的一列即為一個屬性表中的一列即為一個屬性.主碼主碼(Key):能唯一確定一個元組的屬性組能唯一確定一個元組的屬性組.域域:屬性的取值范圍屬

12、性的取值范圍.分量分量:元組的一個屬性值元組的一個屬性值.關(guān)系模式關(guān)系模式:對關(guān)系的描述對關(guān)系的描述,一般表示為一般表示為: 關(guān)系名關(guān)系名(屬性屬性1,屬性屬性2,屬性屬性n)241:35關(guān)系的一個實例學(xué)號姓名性別年齡考試成績20050001張浩然男188420050002李云霞女197920050003王 偉男186520050004趙堅強男209720050005錢小麗女1876關(guān)系模式關(guān)系模式元組元組屬性屬性的分量關(guān)鍵字候選關(guān)鍵字上面的關(guān)系描述為上面的關(guān)系描述為: 學(xué)生學(xué)生(學(xué)號學(xué)號,姓名姓名,年齡年齡, 考試成績考試成績,性別性別)251:35（2 2）關(guān)系操縱）關(guān)系操縱(1) 實體完

13、整性約束(如關(guān)鍵字屬性的值不能為空值)(2) 參照完整性約束(外關(guān)鍵字不允許有不存在的值)(3) 用戶定義的完整性約束(如考試成績只能為0100)(1) 數(shù)據(jù)查詢(可以對一個關(guān)系或多個關(guān)系查詢)(2) 數(shù)據(jù)刪除(刪除指定關(guān)系內(nèi)的指定元組)(3) 數(shù)據(jù)插入(在指定關(guān)系中插入一個或多個元組)(4) 數(shù)據(jù)修改(在一個關(guān)系修改指定的元組與屬性)（3 3）關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束）關(guān)系中的數(shù)據(jù)約束261:35（1）實體。實體是現(xiàn)實世界中客觀存在的、能相互區(qū)別的任何事物。凡是有共性的實體可組成一個集合稱為實體集。（2）屬性。屬性是實體的特征。一個實體往往可以有若干個屬性。每個屬性可以有值，一個屬性的取值范圍稱為該

14、屬性的值域或值集。4.4.實體及其屬性的概念實體及其屬性的概念( (概念模型概念模型) )271:35 （3）實體之間的聯(lián)系）實體之間的聯(lián)系一對一聯(lián)系，簡記為一對一聯(lián)系，簡記為1：1(學(xué)校與校長學(xué)校與校長)一對多或多對一聯(lián)系，簡記為一對多或多對一聯(lián)系，簡記為1：M或或M：1 (宿舍與學(xué)生宿舍與學(xué)生 1：M)多對多聯(lián)系，簡記為多對多聯(lián)系，簡記為M：N(學(xué)生與課程學(xué)生與課程)281:35E-R方法ER方法通過E-R圖將現(xiàn)實世界的要求轉(zhuǎn)化成實體、聯(lián)系、屬性等幾個基本概念以及它們間的聯(lián)接關(guān)系，并且用圖形非常直觀地表示出來，再經(jīng)過適當(dāng)加工，從而構(gòu)造出數(shù)據(jù)模型。因此E-R方法是將現(xiàn)實世界的信息模型轉(zhuǎn)化到數(shù)

15、據(jù)模型的一個中間工具。1. E-R圖的基本圖素圖的基本圖素實體名(a)實體 (b)屬性 (c)聯(lián)系名 (d)連線聯(lián)系名屬性名291:35例例1由實體集學(xué)生、課程以及附屬于它們的屬性和它們間的聯(lián)系由實體集學(xué)生、課程以及附屬于它們的屬性和它們間的聯(lián)系選修以及附屬于選修的屬性課程成績構(gòu)成了一個學(xué)生選修以及附屬于選修的屬性課程成績構(gòu)成了一個學(xué)生-課程聯(lián)系課程聯(lián)系E-R圖，圖，如圖如圖6.1 所示。所示。 圖6.1 E-R圖的一個實例學(xué)號姓名年齡課程號課程名學(xué)分nm選修學(xué)生課程課程成績301:352. 設(shè)計E-R圖方法根據(jù)要求確定實體及實體間的聯(lián)系。畫出反映局部E-R圖。綜合各局部E-R圖，得出反映數(shù)據(jù)

16、庫整體概念的總體E-R圖。進一步修改完善。311:35例2假定某車間要建立信息管理系統(tǒng)，實際情況是該車間有多個職工；每個職工可能參加多個產(chǎn)品研制；一個產(chǎn)品由一個人負(fù)責(zé)；一個產(chǎn)品由多個零件組成；一個零件在多種產(chǎn)品中使用，某種零件和產(chǎn)品只存放在一個倉庫中等。那么各個用戶的局部E-R圖如圖6.14所示(為簡化起見，略去了實體的屬性)。321:351NMM111NNNNN車間職工擁有職工產(chǎn)品研制負(fù)責(zé)零件組裝產(chǎn)品倉庫產(chǎn)品存放倉庫零件存放圖6.14 各局部E-R圖331:35對上述局部E-R圖加以綜合,得到總體E-R圖如下圖6.15所示:341:35關(guān)系運算 關(guān)系運算即關(guān)系中元組的運算 常使用以下運算符：

17、并()、差(一)、交()、笛卡爾積()、投影()、選擇()、聯(lián)接(|)。1關(guān)系代數(shù)中的基本關(guān)系運算基本的關(guān)系運算指的是并、差、交、笛卡爾積四種運算，其中并、差、交要求參與運算的兩個關(guān)系模式相同。351:35(1)并：關(guān)系并：關(guān)系R與與S的并記為的并記為RS。其結(jié)。其結(jié)果是把兩個關(guān)系的所有元組合并在一起果是把兩個關(guān)系的所有元組合并在一起,消去重復(fù)元組所得到的集合。消去重復(fù)元組所得到的集合。361:35設(shè)關(guān)系R與關(guān)系S的結(jié)構(gòu)相同：(2)差：關(guān)系差：關(guān)系R與與S的差記作的差記作RS。其結(jié)。其結(jié)果是屬于果是屬于R而不屬于而不屬于S的所有元組的集的所有元組的集合。合。371:35(3)交：關(guān)系交：關(guān)系R

18、與與S的交記作的交記作RS。其結(jié)果。其結(jié)果是同時屬于是同時屬于R和和S的元組組成的集合。的元組組成的集合。381:35(4)笛卡爾積：關(guān)系笛卡爾積：關(guān)系R與與S的笛卡爾積記的笛卡爾積記作作RS。其結(jié)果是由屬于。其結(jié)果是由屬于R的每個元的每個元組和組和S的每個元組組成的集合。若關(guān)系的每個元組組成的集合。若關(guān)系R有有m個元組，關(guān)系個元組，關(guān)系S有有n個元組，則個元組，則關(guān)系關(guān)系RS有有mn個元組。個元組。391:35例2給定兩個關(guān)系R和S，如表6.9和表6.10所示，則RS的結(jié)果如表6.11所示。表6.9R表6.10S表6.11R S401:352關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系運算關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系運算(1)

19、選擇運算選擇運算選擇運算是將一個關(guān)系中滿足條件的元組抽出來構(gòu)成選擇運算是將一個關(guān)系中滿足條件的元組抽出來構(gòu)成新的關(guān)系。新的關(guān)系。例3:設(shè)有一個關(guān)系如表6.12所示，利用選擇運算把性別為女，專業(yè)為計算機的學(xué)生信息提取出來。結(jié)果形成一個表6.13所示的關(guān)系。表6.12 表6.13411:35 投影運算是從一個關(guān)系中選擇所需要的屬性重新排列，組成一個新關(guān)投影運算是從一個關(guān)系中選擇所需要的屬性重新排列，組成一個新關(guān)系。系。例4給定表6.12所示的關(guān)系，利用投影運算提取學(xué)生的學(xué)號、姓名和專業(yè)，結(jié)果如表6.14所示。表6.12 表6.14(2)投影運算投影運算421:35從兩個關(guān)系模式中抽取全部或部分屬性

20、拼接起來，形成新的關(guān)系稱為連接運算。在實際應(yīng)用中一般兩個相互連接的關(guān)系往往須滿足一些條件，所得到的新關(guān)系中只包含滿足連接條件的元組。 設(shè)有關(guān)系R、S，則R與S的連接運算可記為：R|S。表6.15R表6.16S表6.17R |S(3) 連接與自然連接運算連接與自然連接運算431:35例5給定兩個關(guān)系R和S，如表6.15和表6.16所示，則R|S(連接條件為R1S1)的結(jié)果如表6.17所示。441:35數(shù)據(jù)庫設(shè)計與管理1. 數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述數(shù)據(jù)庫設(shè)計概述設(shè)計一個能滿足用戶要求，性能良好的數(shù)據(jù)庫。基本任務(wù)：根據(jù)用戶對象的信息需求、處理需求和數(shù)據(jù)庫的支持環(huán)境設(shè)計出數(shù)據(jù)模式。兩種方法：以信息需求為主，兼顧處理需求（面向數(shù)據(jù)的方法）以處理需求為主，兼顧信息需求（面向過程的方法）451:35n面向數(shù)據(jù)的設(shè)計方法已成為主流方法面向數(shù)據(jù)的設(shè)計方法已成為主流方法n數(shù)據(jù)庫設(shè)計目前一般采用生命周期法，分若數(shù)據(jù)庫