数据库原理第六章
数据库原理及应用SQL-Server 第6章-SELECT数据查询
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简单查询(2)
❖ 查询全部列
将表中的所有属性列都选出来，可以有两种方法。一种方法就是在 SELECT关键字后面列出所有列名；另一种方法是如果列的显示顺序与 其在基表中的顺序相同，也可以简单地将<目标列表达式>指定为“*”。
例 查询全体学生的详细记录。 USE JXGL GO SELECT * FROM S GO
2021/9/19
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带有WHERE子句的查询 (2)
确定范围
语句BETWEEN…AND…和NOT BETWEEN…AND…可以用来查找 属性值在（或不在）指定范围内的元组，其中BETWEEN后是范围的下 限（即低值），AND后是范围的上限（即高值）。
例 查询年龄在20～23岁（包括20岁和23岁）之间的学生的姓名、 系别和年龄。
基本语句SELECT—FROM—WHERE的含义是：根据WHERE子句 的条件表达式，从FROM子句指定的基本表或视图中找出满足条件的 元组，再按SELECT子句中的目标列表达式，选出元组中的属性值形 成结果表。
2021/9/19
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简单查询(1)
❖ 查询指定列
在很多情况下，用户只对表中的一部分属性列感兴趣，这时可以通 过在SELECT子句的<目标列表达式>中指定要查询的属性列。
USE JXGL GO SELECT SNAME,SEX FROM S WHERE SDEPT IN('CS','MA','IS') GO
2021/9/19
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带有WHERE子句的查询 (4)
字符匹配
运算符LIKE可以用来进行字符串的匹配。其一般语法格式如下： [NOT] LIKE ’<匹配串>’[ESCAPE ’<换码字符>’]
数据库原理课后答案第六章
第6章数据库设计一、选择题1、下列对数据库应用系统设计的说法中正确的是应用程序员可以不必参与数据库的概念结构设计2、在需求分析阶段，常用数据流图描述用户单位的业务流程。
3、下列对E-R图设计的说法中错误的是集成后所得的E-R图中可能存在冗余数据和冗余联系，应予以全部清除4、下列属于逻辑结构设计阶段任务的是将E-R图转换为一组关系模式5、将一个一对多联系型转换为一个独立关系模式时，应取多端实体型的关键属性为关键字。
6、将一个M对N（M>N）的联系型转换成关系模式时，应转换为一个独立的关系模式7、在从E-R图到关系模式的转化过程中，下列说法错误的是关系模式的规范化程度越高，查询的效率就越高8、对数据库的物理设计优劣评价的重点是时空效率A．B．动态和静态性能C．用户界面的友好性D．成本和效益9、下列不属于数据库物理结构设计阶段任务的是确定选用的DBMS10、确定数据的存储结构和存取方法时，下列策略中将表和索引存储在同一磁盘上不利于提高查询效率。
二、填空题1、在设计分E-R图时，由于各个子系统分别面向不同的应用，所以各个分E-R图之间难免存在冲突，这些冲突主要包括_命名冲突_、_属性冲突_和_结构冲突_三类。
2、数据字典中的_数据项_是不可再分的数据单位。
3、若在两个局部E-R图中都有实体“零件”的“重量”属性，而所用重量单位分别为公斤和克，则称这两个E-R图存在_属性_冲突。
4、设有E-R图如图6.18，其中实体“学生”的关键属性是“学号”，实体“课程”的关键属性是“课程编码”，设将其中联系“选修”转换为关系模式R，则R的关键字应为属性集_学号与课程编码__。
5、确定数据库的物理结构主要包括三方面内容，即：_确定数据存放位置和存储结构_、_确定数据存取方法_和_系统配置_。
6、将关系R中在属性A上具有相同值的元组集中存放在连续的物理块上，称为对关系R基于属性A进行_聚簇_。
7、数据库设计的重要特点之一要把_结构（数据）_设计和__行为（处理）_设计密切结合起来，并以_结构（数据）_为核心而展开。
数据库原理与应用教程第四版第六章答案
数据库原理与应用教程第四版第六章答案免责声明：私人学习之余整理，如有错漏，概不负责1.关系规范化中的操作异常有哪些？是由什么引起的？解决方法是什么？操作异常有数据冗余问题、数据更新问题、数据插入问题、数据删除问题。
其产生的原因是关系模式没有设计好，某些属性之间存在不良的函数依赖。
解决方法是进行模式分解，把一个不良的关系模式分解为两个或多个关系模式。
2.第一、二、三范式的定义分别是什么？第一范式：不包含重复组的关系，即不包含非原子项的属性。
第二范式：属于第一范式，且每个非主属性都完全函数依赖于主码。
第三范式：属于第二范式，且所有非主属性都不传递依赖于主码。
3.什么是部分函数依赖？什么是传递函数依赖？举例说明。
部分函数依赖：在关系模式R(U)中，如果X→Y，并且存在X的一个真子集X0，使得X0→Y，则称Y对X部分函数依赖。
传递函数依赖：在关系模式R(U)中，设X，Y，Z是U的不同的属性子集，如果X确定Y、Y确定Z，且有X不包含Y，Y不确定X，（X∪Y）∩Z=空集合，则称Z传递函数依赖于X。
4.第三范式的关系模式是否一定不包含部分函数依赖？不一定。
可列举以下关系模式：关系模式（A,B,C,D）中AB和BC为候选码，AC相互依赖，D完全依赖于AB或BC，则ABC为主属性。
令AB为主码，此关系模式中各属性不可再分，且非主属性D完全依赖于主码，并不传递依赖于主码，则其为第三范式，但主属性C部分依赖于主码AB。
实际例子：（学号，课程号，身份证号，成绩）候选码：（学号，课程号）和（课程号，身份证号）主码：（学号，课程号）主属性：学号，课程号，身份证号非主属性：成绩5.对于主码只有一个属性组成的关系模式，如果它是第一范式，则它是否也一定是第二范式？第一范式主码只有一个属性，则不存在部分依赖关系，即一定是第二范式。
6.学生修课（学号，姓名，所在系，性别，课程号，课程名，学分，成绩）关系模式…。
指出候选码，判断是第几范式，转为第三范式并指出主码与外码。
数据库原理与应用教程第四版 第六章答案
免责声明：私人学习之余整理，如有错漏，概不负责1.关系规范化中的操作异常有哪些？是由什么引起的？解决方法是什么？操作异常有数据冗余问题、数据更新问题、数据插入问题、数据删除问题。
其产生的原因是关系模式没有设计好，某些属性之间存在不良的函数依赖。
解决方法是进行模式分解，把一个不良的关系模式分解为两个或多个关系模式。
2.第一、二、三范式的定义分别是什么？第一范式：不包含重复组的关系，即不包含非原子项的属性。
第二范式：属于第一范式，且每个非主属性都完全函数依赖于主码。
第三范式：属于第二范式，且所有非主属性都不传递依赖于主码。
3.什么是部分函数依赖？什么是传递函数依赖？举例说明。
部分函数依赖：在关系模式R(U)中，如果X→Y，并且存在X的一个真子集X0，使得X0→Y，则称Y对X部分函数依赖。
传递函数依赖：在关系模式R(U)中，设X，Y，Z是U的不同的属性子集，如果X确定Y、Y确定Z，且有X不包含Y，Y不确定X，（X∪Y）∩Z=空集合，则称Z传递函数依赖于X。
4.第三范式的关系模式是否一定不包含部分函数依赖？不一定。
可列举以下关系模式：关系模式（A,B,C,D）中AB和BC为候选码，AC相互依赖，D完全依赖于AB或BC，则ABC为主属性。
令AB为主码，此关系模式中各属性不可再分，且非主属性D完全依赖于主码，并不传递依赖于主码，则其为第三范式，但主属性C部分依赖于主码AB。
实际例子：（学号，课程号，身份证号，成绩）候选码：（学号，课程号）和（课程号，身份证号）主码：（学号，课程号）主属性：学号，课程号，身份证号非主属性：成绩5.对于主码只有一个属性组成的关系模式，如果它是第一范式，则它是否也一定是第二范式？第一范式主码只有一个属性，则不存在部分依赖关系，即一定是第二范式。
6.学生修课（学号，姓名，所在系，性别，课程号，课程名，学分，成绩）关系模式…。
指出候选码，判断是第几范式，转为第三范式并指出主码与外码。
数据库原理第六章习题答案
数据库原理第六章习题答案数据库原理第六章习题答案在数据库原理的学习中，习题是检验自己对知识掌握程度的重要方式。
第六章的习题主要涉及数据库设计和规范化的内容，下面将逐一给出习题的答案。
1. 什么是数据库设计？数据库设计是指根据用户的需求和系统的要求，设计出能够满足这些需求和要求的数据库结构和组织方式的过程。
它包括确定数据库的结构、定义数据的存储方式、确定数据之间的关系等。
2. 数据库设计的步骤有哪些？数据库设计的步骤主要包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计。
需求分析阶段主要是了解用户的需求和系统的要求；概念设计阶段主要是根据需求分析结果，设计出概念模型；逻辑设计阶段主要是将概念模型转化为逻辑模型，包括实体关系模型和关系模式；物理设计阶段主要是将逻辑模型转化为物理模型，包括数据库的存储结构和索引结构的设计。
3. 什么是规范化？规范化是指通过一系列的规则和算法，将非规范化的数据库设计转化为规范化的数据库设计的过程。
它的目的是消除冗余数据、提高数据的一致性和完整性，并减少数据的存储空间。
4. 数据库设计的规范化级别有哪些？数据库设计的规范化级别主要包括第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）和BC范式（BCNF）。
其中，第一范式要求数据表中的每个字段都是原子的；第二范式要求数据表中的非主键字段完全依赖于主键；第三范式要求数据表中的非主键字段不传递依赖于主键；BC范式要求数据表中的每个非主键字段都不能依赖于其他非主键字段。
5. 什么是函数依赖？函数依赖是指在关系模型中，一个属性或属性集合的值决定另一个属性或属性集合的值的关系。
如果一个属性或属性集合的值决定另一个属性的值，则称为单值函数依赖；如果一个属性或属性集合的值决定另一个属性集合的值，则称为多值函数依赖。
6. 什么是主属性和非主属性？在关系模型中，主属性是指能够唯一标识一个实体的属性，它是关系模型中的主键；非主属性是指不能唯一标识一个实体的属性，它依赖于主属性。
数据库原理第6章(最终稿)只是分享
SLC Sno
Grade Cno
Sdept Sloc
SLC的候选码为(Sno, Cno)
SLC满足第一范式。 非主属性Sdept和Sloc部分函数依赖于码(Sno, Cno)
SLC存在的问题
Sno 5001 5001 5001 5001 5002 5002 5002 5003 5003 5004 5004 5005
设计为关系模式 ： Student <U、F>
其中: U ＝｛ Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ｝
F是什么?
关系模式Student<U, F>中存在的问题
⒈ 数据冗余太大
见教材P171页
浪费大量的存储空间
例：每一个系主任的姓名重复出现、学生姓名也重复
⒉ 更新异常（Update Anomalies）
2.设计的工具:规范化理论
例:职员部门数据库的两种可能设计
方案一
方案二 冗余数据多 容易出现数据 不一致
第六章 关系数据理论
6.1 问题的提出 6.2 规范化 6.3 数据依赖的公理系统 *6.4 模式的分解
概念回顾
关系：描述实体、属性、实体间的联系。 从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡 尔积的一个子集。
本数据项，则R∈1NF。
第一范式是对关系模式的最起码的要求。不满足第 一范式的数据库模式不能称为关系数据库。
但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好的 关系模式。
例: 关系模式 SLC(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade)
Sloc为学生住处，假设每个系的学生住在同一 个地方。
数据库系统概论
An Introduction to Database System
数据库原理(第四版) 第6章 关系数据模型及其运算基础
关系模式 及其运算基础
第6章 关系数据模型及 其运算基础
1
主要内容
❖ 关系模型的基本概念 ❖ 关系数据结构及形式化定义
关系 关系模式
❖ 关系的完整性 ❖ 关系代数
传统的集合运算 专门的关系运算
2020/3/26
2
关系模型回顾
❖ E.F.Codd于70年代初提出关系数据理论，他因此 获得1981年的ACM图灵奖
❖ 集合内不能有相同的两个元素
每一分量必须是不可再分的数据
❖ 满足这一条件的关系称作满足第一范式（1NF）的
2020/3/26
7
关系模式
❖ 关系模式
关系的描述称作关系模式，包括关系名、关系中的属性 名、属性向域的映象、属性间的数据依赖关系等，记作 R(A1 , A2 ,…, An )
属性向域的映象一般直接说明为属性的类型、长度等 某一时刻对应某个关系模式的内容(元组的集合)称作关系 关系模式是型，是稳定的
RS={ rs | rR sS }
RS的度为R与S的度之和， RS的元组个数为R和S的
2020/3/26元组个数的乘积
30
r
s
AB
CDE
r×s
1 2
10 a 10 a 20 b 10 b
ABCDE
1 10 a 1 19 a 1 20 b 1 10 b 2 10 a 2 10 a 2 20 b 2 10 b
查询职工的姓名和职称。
∏Ename,Title(Employee) 或者∏2,6(Employee)
2020/3/26
20
并运算
❖ 定义
所有至少出现在两个关系中之一的元组集合
RS ={ r | rR rS }
《数据库原理》第6章 (3)关系数据理论
C→E ，B→D。 于是X（1）= BC ∪ E D= BC E D。
练习1答案（函数依赖闭包）
(2)因为X（0）≠ X（1） ，所以再找出左部为BC E D子集的那些函数依 赖，又得到B→D，C→E，EC→B ，
于是X（2）=X（1）∪BDE=BCDE。 (3)因为X（2）= X（1） ，算法终止 所以（BC）F+ =BCDE。 思考题:请问BC→D, BC→E, BC→CD, BC→DE„„为F +所逻辑蕴涵 吗??(参考P122-P123)
关键字。
举例（候选关键字的求解）
[例2３]已知关系模式R<U，F>，其中 U={A，B，C，D}； F={D→B ，B→D，AC→D，AD→B}。 求R的所有候选关键字 。 解：L类属性有A和C，又(AC)F+ = ACBD （P132-P133练习） 所以AC是唯一的候选关键字。
候选关键字的求解理论和算法
所以R的候选码是QSI„„
5. 函数依赖集等价
定义5.14 如果G+=F+，就说函数依赖集F覆
盖G（F是G的覆盖，或G是F的覆盖），或
F与G等价。
函数依赖集等价的充要条件
引理5.3 F+ = G+ 的充分必要条件是
F G+ 和G F+
证: 必要性显然，只证充分性。 （1）若FG+ ，则XF+ XG++ 。 （2）任取X→YF+ 则有 Y XF+ XG++ 。 所以X→Y (G+）+= G+。即F+ G+。 （3）同理可证G+ F+ ，所以F+ = G+。
自考数据库系统原理(第6章)(代码：4735)练习题6
练习题66.1 名词解释1)事务：事务是构成单一逻辑工作单元的操作集合。
要么完整地执行，要么完全不执行。
2)数据库的一致性：一个事务独立执行的结果，应保持数据库的一致性，即数据不会因事务的执行而遭受破坏。
3)数据库的可恢复性：系统能把数据库从被破坏、不确定的状态，恢复到最近一个正确的状态，DBMS的这种能力称为数据库的可恢复性（Recovery）4)并发操作：在多用户共享系统中，许多事务可能同时对同一数据进行操作，这种操作称为并发操作。
5)封锁：封锁是系统保证对数据项的访问以互斥方式进行的一种手段。
6)X锁：事务T对某数据加了X锁后，其他事务要等T解除X锁后，才能对这个数据进行封锁。
7)S锁：事务T对某数据加了S锁后，仍允许其他事务再对该数据加S锁，但在对该数据的所有S锁都解除之前决不允许任何事务对该数据加X锁。
8)调度：事务的执行次序称为“调度”。
9)串行调度：多个事务依次执行，称为事务的串行调度。
10)并发调度：利用分时的方法，同时处理多个事务，则称为事务的并发调度。
11)可串行化调度：如果一个并发调度的执行结果与某一串行调度的执行结果等价，那么这个并发调度称为“可串行化的调度”。
12)不可串行化调度：如果一个并发调度的执行结果不与某一串行调度的执行结果等价，那么这个并发调度称为“不可串行化调度”。
6.2事务的COMMIT语句和ROLLBACK语句各做什么事情？答：COMMIT（提交）：语句表示事务执行成功地结束，此时告诉系统，DB要进入一个新的正确状态，该事务对DB的所有更新都已交付实施（写入磁盘）。
ROLLBACK（“回退”或“回滚”）：语句表示事务执行不成功地结束，此时告诉系统，已发生错误，DB可能处在不正确的状态，该事务对DB的所有更新必须被撤消，DB应恢复该事务到初始状态。
6.3试叙述事务的四个性质，并解释每一个性质由DBMS的哪个子系统实现？每一个性质对DBS有什么益处？答：①事务的原子性：是指一个事务对DB的所有操作，是一个不可分割的工作单元。
数据库原理与应用(SQL Server ) 第6章 创建数据库和创建表
数据库原理与应用（SQL Server）
12
6.2.2 修改数据库
在数据库创建后，用户可以根据需要对数据库进行以下修改： ● 增加或删除数据文件，改变数据文件的大小和增长方式。 ●增加或删除日志文件，改变日志文件的大小和增长方式。 ● 增加或删除文件组。 【例6.2】在test数据库(已创建)中增加数据文件testbk.ndf和日志 文件testbk_log.ldf。 （1）启动SQL Server Management Studio，在左边“对象资源管 理器”窗口中展开“数据库”节点，选中数据库“test”，单击鼠标右 键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令。
server.database.scheme.object
例如，DELL-PC.stsc.dbo.student即为一个完全限定名。
数据库原理与应用（SQL Server）
4
6.1.1 逻辑数据库
（2）部分限定名
使用完全限定名往往很繁琐且没有必要，经常省略其中的某些部
分。在对象全名的4个部分中，前3个部分均可被省略，当省略中间的部
创建多个，也可以没有，辅助数据文件的默认扩展名为.ndf。 （3）日志文件(Transaction Log) 日志文件用于保存恢复数据库所需的事务日志信息。每个数据库
至少有一个日志文件，也可以有多个，日志文件的扩展名为.ldf。
数据库原理与应用（SQL Server）
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6.1.2 物理数据库
3. 数据库文件组 在数据库中，为了管理和分配数据将多个文件组织在一起，组成 文 件 组 ， 对 它 们 进 行 整 体 管 理 ， 以 提 高 表 中 数 据 的 查 询 效 率 ， SQL Server提供了两类文件组：主文件组和用户定义文件组。 （1）主文件组。 包含主要数据文件和任何没有指派给其它文件组的文件，数据库 的系统表均分配在主文件组中。 （2）用户定义文件组。 包含所有使用 “CREATE DATABASE”或“ALTER DATABASE” 语句并用 “FILEGROUP”关键字指定的文件组。
数据库第六章
五、数据依赖对关系模式旳影响
[例1]建立一种描述学校教务旳数据库：
学生旳学号（Sno）、所在系（Sdept） 系主任姓名（Mname）、课程名（Cname） 成绩（Grade）
单一旳关系模式 ： Student <U、F>
U ＝｛ Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ｝
[例2]
关系模式S(Sno, Sdept, Sage)，单个属性Sno是码， SC（Sno，Cno，Grade）中，（Sno，Cno）是码 [例3]
关系模式R(P，W，A) P：演奏者 W：作品 A：听众 一种演奏者能够演奏多种作品 某一作品可被多种演奏者演奏 听众能够欣赏不同演奏者旳不同作品 码为(P，W，A)，即All-Key
❖ 函数依赖涉及： (Sno, Cno) F Grade Sno → Sdept (Sno, Cno) P Sdept Sno → Sloc (Sno, Cno) P Sloc Sdept → Sloc
2NF（续）
S-L-C
Sno
Sdept
Grade
Cno
Sloc
❖ S-L-C旳码为(Sno, Cno) ❖ S-L-C满足第一范式。 ❖ 非主属性Sdept和Sloc部分函数依赖于码(Sno, Cno)
例：S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) ∈1NF S-L-C(Sno, Sdept, Sloc, Cno, Grade) ∈2NF SC（Sno， Cno， Grade） ∈ 2NF S-L（Sno， Sdept， Sloc） ∈ 2NF
2NF（续）
❖ 采用投影分解法将一种1NF旳关系分解为多种2NF旳关系， 能够在一定程度上减轻原1NF关系中存在旳插入异常、删 除异常、数据冗余度大、修改复杂等问题。
数据库原理第六章关系数据理论
6.2 规范化
规范化理论正是用来改造关系模式，通过分解关系模式来消除其中不合适的数据依 赖，以解决插入异常、删除异常、更新异常和数据冗余问题。
6.2.1 函数依赖
一、函数依赖 二、平凡函数依赖与非平凡函数依赖 三、完全函数依赖与部分函数依赖 四、传递函数依赖
一、函数依赖
定义6.1 设R(U)是一个属性集U上的关系模式，X和Y
• 主属性与非主属性 • ALL KEY
外部码
定义6.5 关系模式 R 中属性或属性组X 并非 R的码，但 X 是另一个关系模式 的码，则称 X 是R 的外部码（Foreign key）也称外码
• 主码又和外部码一起提供了表示关系间联系 的手段。
6.2.3 范式
• 范式是符合某一种级别的关系模式的集合。 • 关系数据库中的关系必须满足一定的要求。满足
什么是数据依赖（续）
3. 数据依赖的类型
• 函数依赖（Functional Dependency，简记为FD） • 多值依赖（Multivalued Dependency，简记为MVD） • 其他
四、关系模式的简化表示
● 关系模式R（U, D, DOM, F） 简化为一个三元组：
R（U, F）
r r R ● 当且仅当U上的一个关系
注: 如果Y→X， 即X←→Y，则Z直接依赖于X。
例: 在关系Std(Sno, Sdept, Mname)中，有： Sno → Sdept，Sdept → Mname Mname传递函数依赖于Sno
6.2.2 码
定义6.4 设K为关系模式R<U,F>中的属性或属 性组合。若K ｆ U，则K称为R的一个侯选 码（Candidate Key）。若关系模式R有多个 候选码，则选定其中的一个做为主码（Prim ary key）。
(数据库原理)第6章E-R模型设计方法
它的三个基本元素分别是实体、属性和联系。
数据库原理与应用教程
6.1 E-R模型的基本元素
1.实体 实体（Entity）是指客观存在并且可以相互区别的 事物，它可以是具体的人、事、物，也可以是抽象 的概念或联系。。 由于具有相同属性的实体拥有一些共同特征和性质， 我们使用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类 实体，称之为实体型。 例如，学生（学号，姓名，出生日期，性别，系 别）、商品（商品号，商品名，产地，价格）都是 一个实体型。
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6.2.2 属性取值特点分类
1.单值属性 单值属性是指同一实体的某个属性只能取一 个值。 例如，学生的年龄只有一个值，因此年龄是 一个单值属性；学生的性别也只有一个值， 它也是一个单值属性。
数据库原理与应用教程
6.2.2 属性取值特点分类
2.多值属性 多值属性是指同一实体的某个属性可以取多 员工 个值。 例如，教师的学历可以有大学学历、研究生 学历，因此学历是一个多值属性；员工的电 员工号 部门 性别 年龄 职位 电话 话可以有移动电话、家庭电话和办公电话， 电话也是一个多值属性。
1 员工 拥有
n
电话
员工号
性别
年龄
部门
职位
电话性质
电话号码
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6.2.2 属性取值特点分类
3.空值 空值（NULL Value）表示无意义，或值存在但没 有该信息，或不能确定值是否存在。 例如，在登记某位员工的配偶信息时，可以在配偶 属性上使用NULL值填写，含义可以有以下3种情况： ① 该员工还没有结婚。 ② 该员工已经结婚，但配偶信息尚不清楚。 ③ 该员工是否结婚还不能确定。
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NoSQL数据库原理 第六章 Cassandra原理和使用
第6章 Cassandra原理和使用
6.1 概述
Cassandra的特点
ASF旗下开源软件，目前由Datastax公司（为主）进行维护
环形对等架构，没有主节点的概念，也没有主节点失效的问题 借鉴了亚马逊的Dynamo系统，在一致性模型等技术上有自己的特点， （在一些细节上存在差异）。 • Amazon公司的论文“Dynamo: Amazon's Highly Available Keyvalue Store”，介绍了其研发的Dynamo分布式数据存储系统的一 些关键问题。 底层仍是键值对结构 提供CQL语言，类似于SQL语言，简单易用
在实际应用中，经常设置为2、2、3
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第6章 Cassandra原理和使用
6.2 Cassandra的技术原理
6.2.1 Amazon Dynamo
4．数据一致性 Dynamo使用矢量时钟机制来记录数据对象更新
Sx负责写入 D1([Sx,1]) Sx负责写入 D2([Sx,2]) Sy负责写入 D3([Sx,2],[Sy,1]) Sz负责写入 D3([Sx,2],[Sz,1]) Sx负责写入和 版本协调 D5([Sx,3],[Sy,1],[Sz,1])
9
第6章 Cassandra原理和使用
6.2 Cassandra的技术原理
6.2.1 Amazon Dynamo
6．集群成员管理 Gossip协议：
在一个有界网络中，每个节点都随机地与其他节点交换信息，经过多轮无序
的信息交换，最终所有节点的信息状态都会达成一致。 每隔一秒随机寻找节点发起一次信息交换 可能产生逻辑分裂。 • 例如，A、B、C、D四个节点同时启动，此时A和B交换信息，C和D交换 信息，之后各个节点都认为信息已经同步，不再进行信息交换，此时集 群出现了两个孤岛。 引入种子节点机制（SeedNode） 各个节点还会定期通过Gossip协议向其他节点发送心跳信息（检查节点失效 情况）
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统计表 打印 名次表
教务
学生
查询分析
原始成绩表 最后成绩表 名次表 统计表
２ )数 据 字 典
数据字典（DD）提供对数据库数据 描述的集中管理，它的处理功能是存储和 检索元数据（即数据的描述，不是数据本 身）。对数据库设计来讲，DD是进行详 细的数据收集和数据分析所获得的主要结 果。
DD主要包括五个部分： （1）数据项 （2）数据结构 （3）数据流 （4）数据存储 （5）处理过程。
系主任（系主任名，年龄，性别，职称）
(2)若联系为1:N：
系
1
招收
N
学生
系(系编号，系名,电话,地址,系主任) 学生(学号, 系号, 姓名, 年龄, 性别)
(3)若联系为M:N：
学生
M
教师
M 成绩
选课
N
担任
N
日期
课程
C(C#, CN, CREDIT)
S(S#, , SN, AGE, SEX)
课程
5、参与设计的人员
(1) 系统分析人员和数据库设计人员：是 数据库设计的核心人员，自始至终参与数 据库设计，他们的水平决定数据库质量。 (2)用户和数据库管理员：主要参与需求分 析和数据库运行维护。
(3) 程序员：参与系统实施，负责编制程 序和准备软硬件环境。
6.数据库设计的特点
(1)数据库建设是硬件、软件、管理的结 合。数据库建设的基本规律：三分技 术、七分管理、十二分基础数据。 (2)整个设计过程中将结构(数据)设计和 行为(处理)设计密切结合起来。
教学重点 及难点：
第六章 数据库设计
第一节 第二节 数据库设计概述 需求分析*
第三节 第四节 第五节 第六节
概念结构设计* 逻辑结构设计* 物理设计 实施与维护
第一节
数据库设计概述
一、什么叫数据库设计
数据库设计指的是对于一个给定的应
用环境，构造一个最优的数据库模式,并据 此建立一个既能反映现实世界信息和信息 联系、满足用户对数据要求和加工要求， 又能被某个DBMS所接受的数据库及其应用 系统。
第二节
需求分析
对原系统的整个应用情况作全面的、 详细的调查，明确用户的各种需求， 确定用户的目标（新系统的功能），
新系统必须考虑将来的扩充和改变。
一、需求分析的步骤
调查的重点是“数据”和“处理”， 通过对用户的业务活动调查、收集与分析， 获得用户对数据库的如下要求： 信息要求: 即需要存储哪些数据 处理要求: 处理功能、响应时间、处理方式 安全性和完整性要求: 这个阶段分三步进行：
M
使用
库存量
N
材料 M 存放
N 仓库 仓库号
2、设计全局概念模型
（1）合并
将局部概念模型整理合并成全局概念模型， 并解决各种分E-R图之间的冲突问题，生成初 步E-R图。
（2）全局ER模型的优化（修改和重构）
消除不必要的冗余，生成基本E-R图。
（１）合并 1）确定公共实体类型 教师
M 担任 N
学生
数据库系统生存期每一阶段的任务和提交的文档
(1)规划阶段 进行建立数据库的必要性及可性性分析， 确定数据库系统在组织中和信息系统中的地 位，以及各个数据库之间的联系。
文档输出：
可行性分析报告
(2)需求分析阶段
通过调查研究，了解用户的要求，其中包括:
(a)信息要求 (b)处理要求 (c)安全性和完整性要求
第六章
数据库设计
问题的提出
数据库系统、关系数据库基本原理 理论
应用
SQL语言实现数据库应用系统
局部：什么样的关系模式是好的？ 全局：如何开发一个完整的数据库 应用系统？
实践
总结 指导
理论
数据库设计的基本概念； 教学内容： 数据库设计的方法; 数据库设计的内容与步骤。
要求学生 掌握：
1、数据库设计的生命周期法； 2、数据库设计每一阶段的主要 任务和提交的文档； 3、数据库设计每一阶段采用的 方法。 需求分析、概念结构设计、逻辑 结构设计
收集数据元素和数据流程需求信息
(３) 明确用户对计算机的数据要求和处理要
求、安全性完整性要求 (４)确定新系统的边界
确定哪些功能由计算机完成，哪些功能由人 工完成（人机界面），由计算机完成的功能就是 新系统应该实现的功能。
2、需求信息的分析和表达
SA方法(结构分析法)：用自顶向下、逐 层分解的方式分析系统，处理功能逐级分 解，直到将系统工作过程表达清楚为止。 SA方法将任何一个系统都可抽象为如图所 示的形式：
（２）全局ER模型的优化 (修改和重构) 一个好的全局ER模型除能准确、 全面地反映用户功能外，还应满足：
实体类型的个数尽可能少； 实体类型所含属性的个数尽可能少； 实体类型间联系冗余最小；
全局ER模型的优化原则：
1）实体类型的合并，如系主任和系 2）冗余属性的消除，如生日和年龄 3）冗余联系的消除
二、数据库系统生存期
１、定义
数据库应用系统从开始规划、分 析、设计、实现、投入运行后的 维护到最后被新的系统取代而停 止使用的整个期间称为数据库系 统的生存期。
２、数据库系统生存期的七个阶段
(1)规划阶段 (2)需求分析阶段 (3)概念设计阶段 (4)逻辑设计阶段 (5)物理设计阶段 (6)实现阶段 (7)运行维护阶段
T(T#, TN, AGE)
C(C#, CN, CREDIT)
SC(S#,C#,G)
TC(T#, C#, DATE)
举例：完成图书借阅系统的业务流程图、 数据流图、数据字典、ER图及数据模型。 假设某图书馆要求DB支持以下处理业 务：办借书证，查询馆藏图书和查询逾 期未还的读者。
1、 E-R模型向关系模型的转换
转换时遵循下列原则：
1） 一个实体型转换为一个关系模式，实体 的属性就是关系的属性，实体的码即为关系 的码。
如：学生（学号，姓名，年龄） 2） 一个联系转换为一个关系模式，有三种 情况：
(1)若联系为1:1：
系主任
1 任职年月
担任
1
系
系(系编号,系名,电话,地址,系主任名，任职年月)
3、评审
确认某一阶段的任务是否全部完成， 以避免重大的疏漏或错误。 评审常常导致设计过程的回溯与反 复，即需要根据评审意见修改所提交的 阶段设计成果，有时修改甚至要回溯到 前面的某一阶段，进行部分乃至全部重 新设计，然后再进行评审，直至达到全 部系统的预期目标为止。
需求分析阶段小结
1)对合理性、可行性、技术性、经济 性进行分析和比较论证；
文档输出：
数据流程图和数据字典
(3)概念设计阶段
建立概念模型，画ER图（独立于计算机和DBMS)。
文档输出：
实体联系(ER)图
(4)逻辑设计阶段 建立结构数据模型，将ER模型转化成依 赖于计算机和DBMS所支持的结构数据模型; 分为DB逻辑结构设计(静态）和应用程序设计 (动态，可放在第6步)。
（2）不受特定的DBMS的限制，也独立于存储 安排和效率方面的考虑，因此比逻辑模式更 为稳定；
（3）概念模型不含具体的DBMS所附加的技术 细节，更容易为用户所理解，因而才有可能 准确地反映用户的信息需求。
二、概念模型与数据模型的关系
现实世界
客观事物
认识、抽象
信息世界
概念模型
机器世界
DBMS所支持的 数据模型
2)征求用户的许可和支持；
3)用户参与，是数据库设计的特点； 4)要充分考虑可能的扩充和改变；
第三节 概念设计
将需求分析得到的用户需求 抽象为信息结构（概念模型）的 过程就是概念结构设计（独立于 计算机硬件和DBMS ）。
一、将概念设计从设计过程中 独立出来的好处
（1）各阶段的任务相对单一化，设计复杂程 度大大降低，便于组织管理；
文档输出：
关系模式
(5)物理设计阶段 设计存储结构和存取方法，包括： (a)确定DB的存储安排； (b)存取路径的选择和调整； (c)确定系统的配臵，如硬件和OS、 DBMS等； 文档输出： 物理设计说明书
(6)实现阶段 输入数据，调试程序并运行、验收；
文档输出：
程序代码
(7)运行维护阶段 安全性、完整性的维护，性能监督与 改进，功能的扩充、改错和升级；
文档输出：
维护报告
3、数据库设计过程的输入和输出
输入：
（1）总体信息需求 （2）处理需求 （3）DBMS的特征 （4）硬件和OS的特征
输出：
(1)完整的数据库结构（包括逻 辑结构和物理结构）； (2) 基于数据库结构和处理需求 的应用程序的设计原则;
以说明 书的形 式输出。
4、数据库设计方法学
为了保证数据库系统的设计质量， 减少系统运行后的维护代价，数据库 设计应采用规范化设计方法。 规范化设计方法是运用软件工程 的思想和方法，根据数据库设计的特 点，提出的各种设计准则与设计规程。MFra bibliotek选课N
其中公共实体 类型为课程
课程
课程
2）局部ER模型的合并
A. 选出最大或核心的一个分E-R图作 为基础，将其它分E-R图逐一合并上去。 （逐步集成） B. 多个E-R图一次集成。
例如：学生管理的ER图合并
教师
M 担任
教师
M 担任 N
学生
M
N
+
选课 N
课程
P 选课 N
课程
课程
学生
例如：工厂管理的ER图合并： 产品号 价格 产品 M 组成 N 零件 材料名 耗用量 零件量 性能参数 材料名 价格
M
使用
零件数
N
材料 M 存放
N 库存量 仓库 仓库号
用量
3）消除冲突
(a)属性冲突,如属性值的类型、取值范围及取 值单位，生日和年龄，cm和m，学生编号的 方式； (b)结构冲突，如在某局部ER图中课程是属性， 而在另一局部ER图中课程是实体； (c)命名冲突， 包括实体、属性和联系命名； 同名异义：教室和宿舍均称为房间； 异名同义：如教材和课本。