数据库考点(河南理工大学)

数据库
（一）数据独立性的体现（三个模式，两个映射，如何保证独立性）
1、数据库系统的三级模式结构指数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成
2、一个数据库只有一个模式
外模式通常是模式的子集，一个数据库可有多个外模式
一个数据库只有一个内模式
3、数据库管理系统在三级模式之间提供了二级映像，二级映射保证了数据库系统中数据具有较高的逻辑
独立性和物理独立性：
（1）外模式/模式映射：同一个模式可以有多个外模式，对每一个外模式，数据库系统都有一个
外模式/模式映射，保证了数据与程序的逻辑独立性
（2）模式/内模式映射：数据库只有一个模式，一个内模式，所以模式/内模式映射是唯一的，保
证了数据与程序的物理独立性
（模式独立于其他层次，所以应首先确定模式，内模式依赖于模式，独立于外模式，外模式依赖于
模式，独立于内模式和存储设备）
（二）关系运算（选择，投影，连接，并，差、、、、、、）
（三）SOL语言（给5个查询，可能查询，可能添加语句，字段，修改等）
（四）查询优化的原因
1、查询优化极大地影响RDBMS的性能
2、由DBMS进行查询优化的好处
（1）优化器可以从数据字典中获取许多统计信息，优化器可以根据这些信息选择有效的执行计划，而用户程序则难以获得这些信息。

（2）如果数据库的物理统计信息改变了，系统可以自动对查询进行重新优化以选择相适应的执行计划。

（3）优化器可以考虑数百种不同的执行计划，而程序员一般只能考虑有限的几种可能性。

（4）优化器中包括了很多复杂的优化技术，这些优化技术往往只有最好的程序员才能掌握。

系统的自动优化相当于使得所有人都拥有这些优化技术。

（五）范式的判断和分解（最高几范式eg:108 6 分解到第三范式）
1NF：表中没有重复列，且列不可再分
2NF：若关系模式R∈1NF, 并且每一个非主属性都完全函数依赖于R的码，则R∈2NF。

表中每行都有唯一标识，也就是有主键（数据库书上叫主码，管它的。

）即，不能存在部分依赖。

（一张表中多个字段做主键时，不是主键的字段不能依赖于依赖于主键的一部分。

）3NF：关系模式R<U, F>中若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z (Z Y), 使得X→Y,Y X, Y→Z成立, 则称R<U, F>∈3NF。

（A表中如果有B表主键作为一列（即A的外键是B的主
键），那么A中就不能有其他能唯一标识B表某行的列（也就是B的候选键））
1、若R∈3NF, 则R的每一个非主属性既不部分函数依赖于候选码也不传递函数依赖于候选
码。

2、如果R∈3NF, 则R也是2NF。

BCNF：消除传递依赖，接3NF的例子，A中也不能有传递依赖到B的候选键的列。

4NF：消除多值依赖，即不能有一对多的关系，也不能有传递依赖导致的一对多的关系
5NF：把表切碎！切得更碎！！切到每个表只有一个自然主键，没有任何候选键！！
【3NF与BCNF的关系】
如果关系模式R∈BCNF, 必定有R∈3NF。

如果R∈3NF, 且R只有一个候选码, 则R必属于BCNF
例如: C(CNO, CNAME, PCNO)的码只有一个CNO, C是3NF, 也属于BCNF
又如SC(SNO,CNO,GRADE)的码为(SNO,CNO), SC是3NF, 也是BCNF
如果R∈3NF, R的候选码多于一个, 但每个候选码只包含一个属性, 则R必属于BCNF。

假定SNAME唯一, S(SNO,SNAME,SDEPT,SAGE)有两个码SNO和SNAME, 但S是3NF, 也是BCNF
（六）数据库的设计步骤
1.总体规划
进行建立数据库的必要性分析及可行性研究，确定数据库系统在组织和信息系统中的地位，建立主题数据库模型，进行数据的分布分析以及可靠性规划。

2.需求分析阶段
–是整个设计过程的基础，是最困难、最耗费时间的一步
3.概念结构设计阶段
–是整个数据库设计的关键
4.逻辑结构设计阶段
–对其进行优化
5.数据库物理设计阶段
–为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）
6.数据库实施阶段
–运用DBMS提供的数据语言、工具及宿主语言，根据逻辑设计和物理设计的结果
7.数据库运行和维护阶段
–数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。

–在数据库系统运行过程中必须不断地对其进行评价、调整与修改。

（七）数据库故障恢复技术（四种故障———不同的恢复技术）掌握
1、事务内部的故障
可分为非预期和预期两种，可通过撤销事务来恢复数据库到正常状态
2、系统故障
引起内存信息丢失但未破坏外存中的数据从而使数据库处于不正常状态。

可系统重启时，回滚非正常的事务，把数据库恢复到正常状态。

（撤销故障发生时未完成的事务，重做已完成的事务）
3、介质故障
硬故障。

重装数据库，然后重做已完成的事务。

4、计算机病毒
计算机病毒是具有破坏性、可自我复制的计算机程序，可用恢复技术把数据库加以恢复。

（八）数据库并发控制（并发的三类问题，如何解决？、三级协议分别能解决哪些问题、活锁死锁问题是如何解决的）
1、并发的三类问题：
丢失更新问题、不可重复读、读“脏”数据
解决：①用并发控制的方法调度并发操作，避免造成数据不一致性
②对数据库应有时允许某些不一致性。

（降低一致性要求，以减少系统开支）
2、三级协议分别能解决哪些问题
一级封锁协议：事务T在修改数据前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。

可以有效防止“丢失更新”，不能保证可重复读和不读“脏”数据。

二级封锁协议：事务T对要修改数据必须先加X锁，直到事务结束才释放X锁；对要读取的数据必须先加
S锁，读完后即可释放S锁。

有效防止“丢失更新”，避免了读“脏”数据。

三级封锁协议：事务T在读取数据之前必须先对其加S锁，在要修改数据之前必须先对其加X锁，直到事务结束后才释放所有锁。

有效防止“丢失更新”，防止了不可重复读和读“脏”数据。

3、活锁死锁解决方法
解决活锁问题的方法是采用先来先服务。

即对要求封锁数据的事务排队，使前面的事务先获得数据的封锁
圈。

解决死锁问题的方法主要有两类：
⑴、预防死锁的发生
①有一次封锁法（要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行）
②顺序封锁法（顺序封锁法是预先对数据对象规定一个封锁顺序，所有事务都按这个顺序实行封
锁。

）
⑵、死锁的诊断与解除，即，允许发生死锁，然后采用一定手段定期诊断系统中有无死锁，若有则解除之。

①超时法（如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁）
②事务等待图法（并发控制子系统周期性地（比如每隔数秒）生成事务等待图，检测事务。

如果发
现图中存在回路，则表示系统中出现了死锁）
【解除死锁，选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消。

释放此事务持有的所有的锁，使其它事务能继续运行下去】
（九）数据的安全性与完整性（完整性约束包括的三个方面并可举例说明）
实体完整性（在关系数据库中主属性不能取空值）
参照完整性（在关系数据库中用外码来实现参照完整性）
用户定义的完整性（实际上就是指明关系中属性取值范围依旧是属性的域）。