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数据库基础知识(第1、2章)概念模型一、模型的三个世界二、实体及属性三、实体间的联系:四、概念模型(常用E-R图表示)
数据模型一、层次模型:用树型结构表示实体之间的联系。二、网状模型:用图结构表示实体之间的联系。三、关系模型:用二维表表示实体之间的联系。
数据库系统结构一、数据库系统的模式结构
数据库管理系统一、基本概念
数据库设计 (第3章)一、数据库设计的步骤概念结构设计局部E-R图设计合并成总体E-R图
逻辑结构设计一、联系的属性和主码E-R图向关系模型的转换
三 关系数据库 (第4章)一、域笛卡尔积关系
关系的完整性关系代数一、传统的集合运算二、专门的关系运算
关系数据库规范化理论(第7章)函数依赖一、有关概念:二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖
关系模式的规范化一、问题提出二、范式三、关系模式的规范化
数据库保护技术(第8章)索引视图事务处理与并发控制数据的锁定**一、并发操作与数据不一致性**1.数据不一致性包括三类2.产生数据不一致性的原因
二、并发控制的目标、方法一、 封锁(Locking)
四、死锁和活锁1.死锁:2.活锁:
写在最后
数据库基础知识(第1、2章)
概念模型
一、模型的三个世界
现实世界信息世界:即根据需求分析画概念模型(即E-R图),E-R图与DBMS无关。机器世界:将E-R图转换为某一种数据模型,数据模型与DBMS相关。
注意:信息世界又称概念模型,机器世界又称数据模型 二、实体及属性 实体:客观存在并可相互区别的事物。属性:实体的特性或联系的特征都称为属性。关键词(码、key):能唯一标识每个实体又不含多余属性的属性组合。一个表的码可以有多个,但主码只能有一个。 例:借书表(学号,姓名,书号,书名,作者,定价,借期,还期) 规定:学生一次可以借多本书,同一种书只能借一本,但可以多次续借。 实体型:即二维表的结构 例 student(no,name,sex,age,dept)实体集:即整个二维表 三、实体间的联系:1.两实体集间实体之间的联系 1:1联系 1:n联系 m:n联系 2.同一实体集内实体之间的联系 1:1联系1:n联系m:n联系 四、概念模型(常用E-R图表示)实体型:□ 属性:○ 联系: ◇ 说明: ① E-R图作为用户与开发人员的中间语言。 ② E-R图可以等价转换为层次、网状、关系模型。 举例:学校有若干个系,每个系有若干班级和教研室,每个教研室有若干教员,其中有的教授和副教授每人各带若干研究生。每个班有若干学生,每个学生选修若干课程,每门课程有若干学生选修。用E-R图画出概念模型。 1.重要术语: 关系:一个关系就是一个二维表:元组:二维表的一行,即实体:关系模式:在实体型的基础上,注明主码。关系模型:指一个数据库中全部二维表结构的集合。2.特点: 关系模型是建立在严格的数学理论的基础上的;关系模型的存取路径对用户透明:查找关系数据库中的记录,速度最慢。小结:数据中有三种类型,DBMS就有三种类型,DB亦有三种类型。 数据库系统结构 一、数据库系统的模式结构模式:是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。 模式只涉及数据库的结构; 模式既不涉及应用程序,又不涉及数据库结构的存储; 外模式:是模式的一个子集,是与一个应用程序有关的逻辑表示。特点:一个应用程序只能使用一个外模式,但同一个外模式可为多个应用程序使用。 内模式:描述数据库结构的存储,但不涉及物理记录。 2.两级映象 1. 外模式/模式映象:保证数据库的逻辑独立性; 2. 模式/内模式映象:保证数据库的物理独立性; 3.两级映象的意义 使数据库与应用系统完全分开,数据库改变时,应用系统不必改变。数据的存取完全由DBMS管理,用户不必考虑存取路径。 数据库管理系统DBMS的功能:负责对数据库进行统一的管理与控制。 数据定义:即定义数据库中各对象的结构;数据操纵:包括对数据库进行查询、插入、删除、修改等操作。数据控制:包括安全性控制、完整性控制、并发控制、数据库恢复。 一、基本概念 码:能够唯一标识元组的属性集。候选码:一个属性集既能唯一标识元组,且又不含多余属性,一个关系模式可以有多个候选码。主码:任选候选码中的一个。非主属性:不包含在主码中的各个属性。外码:设F是关系R的一个属性,不是R的主码,但却是另一个关系S的主码,则F是关系R的外码。例如:student ( sno, sname, ssex, sage, sdept) Sc ( sno, cno, grade) Sc的主码为:(sno,cno);外码为:sno 数据库设计 (第3章) 一、数据库设计的步骤 需求分析:了解分析用户的需要、要求。概念结构设计:根据需求分析的结果画概念模型(即E-R图).逻辑结构设计:将E-R图转换为某一种数据模型,并优化。物理结构设计数据库实施数据库运行与恢复 概念结构设计 局部E-R图设计1.确定局部范围:通常把系统涉及的各个部门或各个主要功能作为局部。 2.确定实体与属性 ① 属性是不能再分的数据项;② 联系只发生在两实体之间;③ 原则上,能够作为属性,就不要作为实体。 合并成总体E-R图 消除各局部E-R图的冲突问题。按公共实体名合并,并生成初步E-R图。消除冗余的属性和冗余的联系,生成总体E-R图。 逻辑结构设计 一、联系的属性和主码(1)联系的属性:必须包含相关联的各实体型的主码。 1:1联系:可以是相关联的任一实体型的主码。 1:n联系:必须是n方实体型的主码。 m:n联系:必须是相关联的各实体型的主码之和。 E-R图向关系模型的转换(1)把每个实体型转换为一个关系模式。 (2)1:1联系:可以消化到相关联的任一实体型对应的关系模式中。 班长( XH, XM, NL,BH) 班级(BH,RS) (3)1:n联系:可以消化到n方实体名对应的关系模式中。 例:一个班级有多名学生,每名学生只能属于一个班级。每一个班级有一名班长,他是学生中的一员。 学生(XH,XM,NL,BH) 班级(BH,RS,XH) ↓ →班长的学号 (4)m:n联系:必须转换为一个关系模式,并且不能消化。 例: 学生(sno,sname, ssex, sage, sdept) 课程(cno, cname,credit) 选修(sno, cno, grade) (5)多元联系:不能消化 例: 例: 班级( 班名,人数) 学生(学号,姓名,性别,密码,班名) 在学生表中,班名的取值必须是班级表[班名]的值或空值。 关系代数 一、传统的集合运算设关系R、S的结构完全相同,则: R∪S:由属于R或属于S的元组组成。R∩S:由既属于R又属于S的元组组成。R-S:由属于R而不属于S的元组组成。思考:(R∩S)∪(R-S)=?(结果就是R) R×S:设R有m个属性,K1个元组;S有n个属性,K2个元组,则R×S含有(m+n)个属性,(K1×K2)个元组。 二、专门的关系运算选择:从关系R中选择满足条件的元组。记为: 投影:从关系R中选择若干属性组成新的关系,并把新关系的重复元组去掉。记为: 条件连接:将两关系按一定条件连接成一个新关系,记为: 说明:条件连接:两关系可以没有公共属性,若有公共属性,则新关系含有重复属性。 自然连接:将两关系按公共属性连接成一个新的关系,并把新关系的重复属性去掉。 记为:![]() 说明: ① 自然连接:两关系至少有一个公共属性。② 对于R的每个元组,S都从第一个元组开始判断,若两元组的公共属性值相同,则产生一个新元组添加到新关系中,最后把新关系中的重复属性去掉。 关系数据库规范化理论(第7章) 函数依赖 一、有关概念: 函数依赖:任给R(U),U为属性集,x、y为U的子集,如果对于x的每个值,y有唯一确定的值与之对应,则称x决定y,或y函数依赖于x。记为:x→y。完全函数依赖:若x→y,且对于x的所有真子集x′,都有x′ 不能决定y,则称x完全决定y,或y完全函数依赖于x。记为:![]() ![]() ![]() ![]() 设x→y,如果y是x的子集,则该依赖是平凡的。如: Sno,sname→sno 如果y中至少有一个属性不在x中,则该依赖是非平凡的。如: Sno,sname→sname,sdept 如果y中没有一个属性在x中,则该依赖为完全非平凡的。 关系模式的规范化 一、问题提出 HKKHKMXMDZCJ961-C1--OS--高明--D1--70-962-C2--DBS--高飞--D2--72-962-C4--AI--高飞--D2--80-962-C1--OS--高明--D1--75-963C1OS高明D190答:存在问题 ① 数据冗余大;② 修改麻烦;③ 插入异常:应该插入到DB中的数据插不进去。如:新开课程没有学生选修时,新开课程的课程号、课程名插不进去。 ④ 删除异常:不应该删除的数据被删掉。如选修某门课的学生毕业了,在删除学生信息的同时,把课程信息也删除掉。 结论:一个好的关系模式应满足: ① 冗余应尽可能少;② 应尽可能避免插入、删除异常;③ 消去关系中不合适的属性依赖关系。 二、范式什么叫范式? 答:指一个关系的非主属性函数依赖于主码的程度。 什么叫关系规范化? 答:指一个关系从低级范式向高级范式的转换过程。 应用:关系规范化理论应用在逻辑结构设计阶段。 三、关系模式的规范化1.第一范式(1NF) ① 定义:若关系R的所有属性不能再分,则R∈1NF2.第二范式(2NF) ① 定义:若关系R∈1NF,且它的每个非主属性都完全依赖于主码,则称R∈2NF。 ② 存在问题: 冗余大: R1必要冗余,R2冗余可以修改。修改麻烦插入异常:如新来的教师没有上课,则该教师的信息就没办法插入R2表中。删除异常:若某位教师只授一门课,当该门课不开时,该教师的信息亦被删除。③ 原因:存在非主属性对主码的传递依赖。 3.第三范式(3NF) ① 定义:若关系R∈2NF,且它的每个非主属性都不传递依赖于主码,则称R∈3NF。 ② 规范化过程 非规范关系 ↓使每个属性都不能再分 1NF ↓消去非主属性对主码的部分依赖 2NF ↓消去非主属性对主码的传递依赖 3NF BCNF:关系模式R中,如每一个决定因素都包含码,则R是BC范式。如果R属于BCNF 那么R一定属于3NF,反之未必。 4.结论 ① 若R∈1NF,且主码只含一个属性,则R一定为2NF。② 若R∈2NF,且只有0~1个非主属性,则R一定为3NF。③ 3NF一般控制了数据冗余,一般避免了操作异常。④ 范式并非越高越好,适可而止。 数据库保护技术(第8章)一、两种身份验证模式: 仅windows模式:用户只能使用windows登录名登录SQL Server混合模式:用户可以使用windows登录名或SQL Server登录名登录SQL Server二、两种身份验证: 用户登录到SQL Server时,必须使用特定的登录名和密码标识自己。 Windows身份验证:用户登录到SQL Server时,使用操作系统当前的登录名和密码。SQL Server身份验证:用户登录到SQL Server时,必须显式提供登录名和密码。常用安全性控制方法:用户标识和控制、存取控制、视图、审计、数据加密。 索引一、索引的概念: ①索引使用户能快速访问数据表的特定信息。② 索引必须依附于某个基本表,不能单独存在。二、索引的类型: 聚集索引:影响数据表的记录顺序非聚集索引:不会影响数据表的记录顺序注:一个表只能建立一个聚集索引,但可以建立若干个非聚集索引。 三、创建索引 1.自动创建索引: 如果在数据表的某个属性设置主键约束或唯一约束,则系统将在这些属性上自动创建唯一索引。自动创建的索引随约束的存在而存在,随约束的消失而消失。 视图一、视图的特点: ①视图只有结构,没有记录,是虚表;②一个视图总对应着一个select语句;③对视图的查询、更新,实际上是对基本表的查询、更新。 事务处理与并发控制1.什么叫事务? 答: 事务是用户定义的一组操作序列。 ③ 事务是并发控制的基本单位。④ 一个事务包含的诸操作要么都执行,要么都不执行1. 事务的属性 原子性:指事务中包含的诸操作要么都执行,要么都不执行。一致性:事务必须使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。隔离性:一个事务的执行不能被其他事务干扰。持久性:该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中,并不会被回滚 数据的锁定 一、并发操作与数据不一致性 1.数据不一致性包括三类 丢失修改:指事务1与事务2从数据库中读入同一数据并修改,事务2的提交结果破坏事务1提交的结果,导致事务1的修改被丢失。不可重复读:指事务1读取数据后,事务2执行更新操作,使事务1无法再现前一次读取结果。读脏数据:指事务1修改某一数据后,事务2读取该数据,事务1由于某种原因被撤销,这时数据又恢复到原值,事务2读到的数据与数据库中的数据不一致,称为“脏”数据。 2.产生数据不一致性的原因 并发操作破坏了事务的隔离性。 二、并发控制的目标、方法目标:确保DB中的数据一致性。 并发事务正确性的原则 :几个事务的并发执行是正确的,当且仅当其结果与任何一个串行执行的结果相同。 并发控制的方法 DBMS一般采用“封锁”技术,保证并发操作的可串行化。 一、 封锁(Locking)1. 什么叫封锁? 答:SQL Server自动强制封锁,并且会将封锁粒度控制在合适的级别,用户不必考虑封锁问题。 2. 封锁类型 排它锁(X锁):事务T对数据A加X锁,其它事务不能再对A加锁,即其它事务不能读取和修改A。共享锁(S锁):事务T对数据A加S锁,其它事务只能再对A加S锁,即其它事务只能读A,不能修改A。3. 封锁粒度 封锁对象可以是属性列、元组、关系、整个数据库。封锁对象的大小称为封锁粒度。封锁粒度越小,并发度越高,但并发控制的开销越大。 4. 封锁协议 事务T在修改数据A之前,必须对其加X锁,直到事务结束才释放。 事务T在读取数据A之前,必须对其加S锁,直到事务结束才释放。 遵循封锁协议,可以解决三种数据不一致性问题: 丢失修改不可重复读读“脏”数据 四、死锁和活锁封锁技术可以解决并发操作的不一致性问题,但也带来新的问题,即死锁和活锁。 1.死锁:① 定义:两个事务已经各自锁定一个数据,但是又要访问被对方锁定的数据,造成了循环等待,称为死锁。 避免死锁的方法: 顺序封锁法:若规定封锁顺序为A,B,则T1,T2只能先封锁A,再封锁B。 2.活锁: ① 定义:若多个事务请求封锁同一个数据时,其中的某个事务总处于等待状态,则称为活锁。② 避免活锁的方法:先来先服务事务可串行化调度:两段锁协议. 写在最后只有把抱怨环境的心情化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰 |
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