数据库系统概论复习大纲

《数据库系统概论》复习大纲

一、考试范围

第一章绪论、第二章关系数据库（只涉及2.1、2.2、2.3、2.4内容；关系演算不考）、第三章关系数据库标准语言SQL、第四章数据库安全性、第五章数据库完整性、第七章数据库设计、第十章数据库恢复技术（基本概念）、第十一章并发控制（基本概念）。

二、试卷结构

一、单项选择（40分）；二、填空（10）；三、简答（20）；四、SQL语句综合应用（15）；

五、数据库设计综合应用（15）。

三、考试重点

第一章：

1.数据库管理系统的定义及功能。

数据库管理系统（DBMS）：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件；用于管理数据集合的计算机软件系统。

主要功能：

●数据定义功能：对数据库中的数据对象进行定义；

●数据操纵功能：实现对数据库的基本操作，如查询、插入、删除和修改等；

●数据库的运行管理：保证数据的安全性、完整性、多用户对数据的并发使用及发生

故障后的系统恢复；

●数据库的建立和维护功能：包括数据库初始数据的输入、转换功能，数据库的转储、

恢复功能，数据库的重组织功能和性能监视、分析功能等。

2.数据管理技术的发展阶段及比较。

人工管理阶段：数据不保存、应用程序管理数据、数据不共享、数据不具有独立性。

文件系统阶段：数据长期保存、文件系统管理数据、共享性差、冗余度大、数据独立性差。

数据库系统阶段：数据结构化、数据共享性高、冗余度低、易扩充、数据独立性高、数据由DBMS统一管理和控制。

3.数据模型的组成要素。

1）数据结构：所研究的对象类型的集合；常用的数据结构有层次结构、网状结构和关系结构；对系统静态特性的描述。

2）数据操作：对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合；对系统动态特性的

描述。

3）数据的约束条件：一组完整性规则的集合；用于保证数据的正确、有效、相容。

4.理解三类常用数据模型（根本区别、各自特征）。

层次模型

层次模型的定义：1）有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点；2）根以外的其他结点有且只有一个双亲结点。

优点：

●层次数据模型本身比较简单

●对于实体间联系是固定的

●提供了良好的完整性支持

缺点：

●对联系的表达不灵活

●对插入和删除操作的限制比较多

●查询子女结点必须通过双亲结点

●由于结构严密，层次命令趋于程序化

网状模型

网状模型的定义：1）允许一个以上的结点无双亲；2）一个结点可以有多于一个的双亲。

4.网状数据模型的优缺点

优点：

●能够更为直接到描述现实世界

●具有良好的性能，存取效率较高

缺点：

●结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利

于最终用户掌握

●其数据定义语言和数据操作语言复杂，用户不易使用

关系模型

定义：在关系模型中，数据的逻辑结构是一张二维表，它由行和列组成。

优点：

●建立在严格的数学概念的基础上的

●关系模型的概念单一

●关系模型的存取路径对用户透明

缺点：

●查询效率不如非关系数据模型

5.数据库系统的三级模式及二级映像。

外模式、模式、内模式

外模式/模式映像

模式/内模式映像

6.数据库系统的组成以及成员职责

组成：

1.硬件平台及数据库

2.软件

3.人员

职责：

●数据库管理员

●系统分析员和数据库设计人员

●应用程序员

●用户

第二章：

1.关系模型的相关概念（关系、元组、属性、域、关系模式、候选码、主码、主属性、

外码、全码）

域：一组具有相同数据类型的值的集合。

关系：

关系模式：关系的描述

候选码：关系中的某一属性组的值能唯一的标识一个元组；

主码：当一个关系有多个候选码，应选定其中一个候选码为主码；

主属性：主码的诸属性；

非码属性：不包含在任何候选码中的属性；

全码：关系中只有一个候选码，且这个候选码中包括全部属性，则这种候选码为全码。

2.关系的性质

1）列是同质的；

2）不同的列可出自同一个域；

3）列的顺序无所谓；

4）任意两个元组不能完全相同；

5）行的顺序无所谓；

6）分量必须取原子值。

3.关系的完整性规则（实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性）

1.实体完整性

实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值。

对于实体完整性规则，说明如下：

●实体完整性规则是针对基本关系而言的

●现实世界中的实体是可区分的

●相应的，关系模型中以主码作为唯一标识

●主码中的属性不能取空值

2．参照完整性

设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码。如果F与基本关系S的主码Ks 相对应，则称F是基本关系R的外码，并称基本关系R为参照关系，基本关系S为被参照关系或目标关系。

参照完整性规则：

若属性F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为：

●或者取空值

●或者等于S中某个元组的主码值。

参照完整性规则就是定义外码与主码之间的引用规则。

3.用户定义的完整性

用户定义的完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件，它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

4.专门关系运算的类型及应用

（*记号说明：

1）关系模式、关系、元组和分量

2）域列和域列非

3）元组连串

4）属性的象集）

1.选择，又称限制。

在关系R中选择满足给定条件的诸元组；

选择操作是从行的角度进行的运算。

2.投影。

关系R上的投影是从R中选择出若干属性列组成新的关系；

投影操作是从列的角度进行的运算。

3.连接。

从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组；

连接可分为等值连接、自然连接和外连接（左外连接和右外连接）；

连接操作是从行和列的角度进行的运算。

4.除。（了解）

给定关系R（X，Y）和S（Y，Z），其中X，Y，Z为属性组。

R与S的除运算得到一个新的关系P（X），P是R中满足下列条件的元组在X属性列上的投影：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上的投影的集合。

第三章：

1.创建数据表、联系以及表的各种约束。

2.熟练掌握Select语句。

3.熟练掌握数据更新的操作语句。

第四章：

1.自主存取控制的概念及方法。

概念：用户对不同的数据库对象有不同的存取权限，不同的用户对同一对象也有不同的权限，而且用户可将其拥有的存取权限转授给其他用户。

方法：在SQL标准，通过SQL语言的Grant语句和Revoke语句来实现。

2.SQL的授权与回收语句（GRANT、REVOKE）。

1.Grant格式：GRANT<权限>|all privileges [ON <对象类型><对象名>] TO <用

户>|Public… [WITH GRANT OPTION]；

?权限：操作类型

?All privileges:所有的对象权限

?对象名：表名、视图名和过程名等

?Public:所有的用户

?With grant option:获得权限的用户可以把该权限再授予别的用户

2.Revoke格式：REVOKE <权限>|all privileges [ON <对象类型><对象名>] FROM <用

户>|public [cascade| restrict]；

?ON:用于指定被收回特权的对象

?All privileges:收回所有的对象权限

?Public:所有的用户

?Cascade:收权没有限制条件

?Restrict:收权有限制条件

3.创建数据库模式的权限

格式：Create user

[with] [DBA| Resource| Connect];

?只有系统的超级用户才有创建一个新的数据库用户权限

?DBA：系统中的超级用户

?Resource：创建基本表和视图，成为创建对象的属主

?Connect：只能登录数据库，经其他权限用户或DBA授权后方可操作相应动作

第五章：

1.关系系统三类完整性的定义及实现。

5.1实体完整性

?实体完整性定义

在Create Table中用Primary Key定义。对单属性构成的码有两种定义，一种是列级约束条件，一种是表级约束条件；对多属性构成的码，只采用后者。

5.2参照完整性

?参照完整性定义

在Create Table中用Foreign Key短语定义哪些为外码，用References短语指明这些外码参照哪些表的主码。

5.3用户定义的完整性

在Create Table中定义属性的同时可以根据应用要求，定义属性上的约束条件：

?列值非空（Not Null）

?列值唯一（Unique）

?检查列值是否满足一个布尔表达式（Check）

第七章：

1.数据库设计的基本步骤：需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计、数据库物理设

计、数据库实施、数据库运行维护。

2.理解需求分析的任务和方法及结果（数据流图、数据字典）。

任务

通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统工作概况，明确用户的各种需要，然后在此基础上确定新系统的功能。

调查获得用户对数据库的要求信息：

?信息要求

?处理要求

?安全性与完整性要求

方法

调查清楚用户的实际要求。

具体步骤：

1.调查组织机构情况

2.调查各部门的业务活动情况

3.在熟悉了业务活动的基础上，协助用户明确对新系统的各种要求

4.确定新系统的边界

结果

提交给用户，征得用户的认可。

3.熟练掌握概念结构设计的方法（集成局部E-R图的步骤：合并、修改和重构），并

能画出E-R图。

四类方法：

?自顶向下：定义全局概念结构的框架，然后逐步细化为完整的全局概念结构

?自底向上：定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构的设计方法

?逐步扩张：定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，生成其他概念结构，直至完成总体概念结构

?混合策略：采用自顶向下与自底向上相结合的方法

最常采用的策略是自底向上，即自顶向下的进行需求分析，然后再自底向上的设计概念结构。概念结构设计的步骤

按照上图，自顶向下的进行需求分析与自底向上的设计概念结构方法，概念结构的设计可分为两步：第一步抽象数据并设计局部视图；第二步是集成局部视图，得到全局的概念结构。

4.熟练掌握逻辑结构设计的方法（将E-R图转换为关系模型的原则）和优化方法(关

系模式的合并与分解)。

第十章：

数据库恢复技术

把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态的功能。

事务的概念、事务的4个性质（原子性、一致性、隔离性、持久性）。

故障的类型及不同故障的恢复策略。

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

1.事务内部故障

2.系统故障

3.介质故障

4.计算机病毒

事务故障的恢复

事务故障：事务在运行至正常终止点前被终止，这时恢复子系统应利用日志文件撤销此事务已对数据库进行的修改。

事务故障的恢复是由系统自动完成的，对用户是透明的。

系统故障的恢复

系统故障的恢复就是要撤销故障发生时未完成的事务，重做已完成的事务。

系统故障的恢复是由系统在重新启动时自动完成的，不需要用户干预。

介质故障的恢复

介质故障的恢复需要DBA介入。但DBA只需要重装最近转储的数据库副本和有关的各日志文件副本，然后执行系统提供的恢复命令即可，具体的恢复操作仍由DBMS完成。

第十一章：

并发操作

为了保证事务的间隔性和一致性，DBMS对并发操作进行的正确调度。

并发操作带来的四类问题（丢失修改、不可重复读、读“脏”数据、幻觉读）。

基本的封锁类型及其相容矩阵

排它锁

共享锁

死锁的概念、诊断、解除。

概念：假设有两个事务T1和T2都对数据项U和V执行操作。

如果T1在U上拥有排他锁，而T2正在申请U上的共享锁，那么T2必须等待T1释放U 上的排他锁。

同样，如果T2在V上拥有排他锁，而T1正在申请V上的共享锁，那么T1必须等待T2释放V上的排他锁。

由于两个事务互相等待，哪一个事务都不继续执行下去，这种状态称为死锁状态。

诊断：超时法、等待图法

解除：A.使用死锁预防协议保证系统永不进入死锁状态

B.允许系统进入死锁状态，然后使用死锁检测和死锁恢复机制进行恢复