数据库基础理论知识复习资料

数据：数据是记录下来的可以鉴别的符号。

数据模型：数据模型就是一种对客观事物抽象化的表现形式。分为（层次模型，关系模型，网络模型）

数据库：长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。数据库系统：指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员构成。数据库优点：数据库中的数据按照一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的独立性和易扩展性，并能为多个用户所共享。

为什么要使用数据库？（1）数据结构化:数据结构化是数据库与文件系统的根本区别。在文件系统中独立的文件的记录内部是有结构的。传统文件的最简单形式是等长同格式的记录集合。在数据库系统中，实现了整体资料的结构化，把文件系统中简单的记录结构变成了记录和记录之间的联系所构成的结构化资料。在描述资料的时候，不仅要描述资料本身，还要描述资料之间的联系，把相关的资料有机地组织在一起。(2)资料共享性好,冗余度低，易扩充。(3)数据独立性好：数据库系统有三层结构：用户(局部)资料的逻辑结构、整体资料的逻辑结构和资料的物理结构。在这三层结构之间数据库系统提供了两层映象功能。首先是用户资料逻辑结构和整体资料逻辑结构之间的映象，这一映象保证了资料的逻辑独立性；当数据库的整体逻辑结构发生变化时，通过修改这层映象可使局部的逻辑结构不受影响，因此不必修改应用程序。另外一层映象是整体资料逻辑结构和资料物理结构之间的映象，它保证了资料的物理独立性：当资料的存储结构发生变化时，通过修改这层映象可使资料的逻辑结构不受影响，因此应用程序同样不必修改。(4)资料存取粒度小：文件系统中，资料存取的最小单位是记录；而在数据库系统中，资料存取的粒度可以小到记录中的一个数据项。因此数据库中资料存取的方式非常灵活，便于对资料的管理。(5)数据库管理系统(DBMS)对数据进行统一的管理和控制：DBMS不仅要有基本的数据管理功能，还要有如下的控制功能：①资料的完整性：保证资料的正确性，要求资料在一定的取值范围内或相互之间满足一定的关系。②资料的安全性：让每个用户只能按指定的权限访问资料，防止不合法地使用资料，造成资料的破坏和丢失。比如学生对于课程的成绩只能进行查询，不能修改。③并发控制：对多用户的并发操作加以协调和控制，防止多个进程同时存取、修改数据库中的资料时发生冲突、造成错误。④数据库的恢复：当数据库系统出现硬件软件的故障或者遇上误操作时，DBMS应该有能力把数据库恢复到最近某个时刻的正确状态上来。(6)为用户提供了友好的接口：用户可以使用交互式的命令语言。第 2 章 关系数据库

一、关系模型的组成：关系模型是关系数据库系统的基础模型。

关系模型：由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束三部分组成。

关系模型：资料以关系的形式表示，也就是以二维表的形式表示，其数据模型就是所谓的关系模型。在关系模型中，无论是从客观事物中抽象出来的实体，还是实体之间的联系，都是单一的结构类型——关系来表示。

数据模型：首先，要真实地反映现实世界．否则就没有实际意义了；其次，要易于理解，和人们对外部事物的认识相一致，最后，要便于实现，因为最终是要由计算机来处理。关系数据结构：关系模型的数据结构其逻辑形式是一张二维表。这种二维表的结构可描述现实世界的实体以及实体间的各种联系，且结构单一。

关系操作：关系操作采用集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。常用的关系操作包括：选择、投影、连接、除、并、交、差等查询操作和增、删、改操作两大部分。

完整性约束：关系模型定义了三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。其中实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束，由关系数据库系统强制执行。

主码：若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，而其真子集不行，则该属性组为候选码，若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码。

二、关系的性质： ①同一列中的分量是同一类型的数据。不同列可以取相同的数据类型。

②关系中的列又称为属性，并赋予属性名。不同列的属性名不同。③列的次序可以任意交换。④行的次序可以任意交换。⑤任意两个元组的候选码不能完全相同。⑥列具有原子性，即每一列值是不可分的数据项。

第4章 关系数据库设计理论

数据依赖：是一个关系内部属性与属性之间的一种约束关系。这种约束关系是通过属性间值的相等与否体现出来的数据间相关联系。函数依赖与属性之间的关系：设R(U)是属性集U上的关系模式。X,Y是U的子集。若对于R(U)的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而在Y上的属性值不等，则称X函数确定Y，记X→Y.

关系的规范化：数据库一般的设计原则是：1数据的冗余度尽量低。2不出现插入、删除等操作异常；

3能尽量如实反映现实世界的实际情况，而且又易懂。

这些原则要求关系数据库中的关系应满足一定的要求。我们把满足不同要求的关系称为范式。又按照要求条件的宽严的不同逐级分为第一范式（满足最低要求）、第二范式（满足第一范式中进一步的要求）、第三范式等，并用1NF、2NF、3NF表示。进行关系的规范化:规范化：一个低一级范式的关系模式，通过模式分解可以转换为若干个高一级范式的关系模式的集合的过程。

第5章 数据安全

数据库的恢复：数据库管理系统必须具有把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态(亦称为一致状态或完整状态)的功能，这就是数据库的恢复。

事务：事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么不做，是一个不可分割的工作单位。

特性：原子性、一致性、隔离性、持续性。恢复的技术：数据转存储和日志文件。

日志文件：用来记录事务对数据库更新操作的文件。

日志文件作用：1）事务故障恢复和系统故障恢复必须用日志文件。2）在动态转储方式中必须建立日志文件，后备副本和日志文件结合起来才能有效地恢复数据库。3)在静态转储方式中，也可以建立日志文件。

故障种类：事务内部故障，系统故障，介质故障，计算机病毒。

并发操作带来的数据不一致性包括三类：1丢失修改；2不可重复读；3读“脏”数据。

保证事务的隔离性和一致性。

第六章 数据库设计

数据库设计的步骤：1）需求分析阶段：了解分析用户需求包括数据与处理；2）概念结构设计阶段：对用户需求进行综合。归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型。3）逻辑结构设计阶段：将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化。4）物理设计阶段：为逻辑数据模型选取一个最合适应用环境的物理结构。5）数据