【数据库系统概念】第1-3章 数据库基础知识入门 知识总结

《数据库系统概念》第1-3章知识点总结

 

数据库：由一个互相关联的数据的集合和一组用以访问这些数据的程序组成。

元组：指代行

属性：指代列

在文件处理系统中存储组织信息的主要弊端：

（1）数据的冗余和不一致

（2）数据访问困难

（3）数据孤立

（4）完整性问题

所以我们要有数据库

数据结构的基础是数据模型

数据模型是一个描述数据、数据联系、数据语义以及一致性约束的概念工具集合。主要模型有以下四种：

（1）关系模型，relational model

（2）实体-联系模型，entity-relationship model

（3）基于对象的数据模型，object-based data model

（4）单结构化数据模型，semistructured data model；例如可扩展标记语言（XML）被广泛地用来表示半结构化数据

实体-联系模型

实体集：用矩形框表示，实体名在头部，属性名列在下面

联系集：用连接一对相关的实体集的菱形表示，联系名放在菱形内部

下面是一个例子：

row：行

column：列

record/taple：元组

attributes：属性（就是每一列）

domain：域，For each attribute of a relation ,there is a set of permitted values ,called the domain of that attribute.

atomic：原子性，For all relations r ,the domains of all attributes of r be atomic.

null：空，The null value is a special value that signifies that the value is unknown or does not exist.

database schema：数据库模式，is the logical design of the database.

database instance：数据库示例，is a snapshot of the data in the database at a given instant in time.

superkey：超码，is a set of one or more attributes that ,taken collectively ,allow us to identify uniquely a tuple in the relation.

candidate keys：候选码，the minimal superkeys are called candidate keys.

primary key：主码，one of the candidate keys is selected to be the primary key

foreign key：外码，a relation ,say r1 ,may include among its attributes the primary key of another relation ,say r2 .This attribute is called a foreign key form r1 ,referencing r2 .

referencing relation：外码依赖的参照关系，the relation r1 is called the referencing relation of the foreign key dependency

referenced relation：外码的被参照关系，r2 is called the referenced relation of the foreign key

 

超码：一个或多个属性的集合，这些属性的组合可以使我们在一个关系中唯一地表示一个元 组

候选码：最小超码。因为超码中可能包含无关紧要的属性，候选码中不存在无关紧要的属性。

主码：用来在一个关系中区分不同元组的候选码，应该选择那些值从不或极少变化的属性。 主码属性一般列在其他属性前面，且有下划线

外码：一个关系模式（如r1）可能在它的属性中包括另一个关系模式（如r2）的主码。这 个属性在r1上称作参照r2的外码。关系r1也称为外码依赖的参照关系，r2叫做外码 的被参照关系。

数据库中的常用的关系代数

初级SQL

The SQL language has several parts：

（1）Data_definition language(DDL，数据定义语言)

 ①defining relation schemas（定义关系模式）

 ②deleting relations（删除关系）

 ③modifying relation schemas（修改关系模式）

（2）Data_manipulation language(DML，数据操纵语言)

 ①query information from the database（查询信息）

 ②insert tuples into（插入元组）

 ③delete tuples from（删除元组）

 ④modify tuples（修改元组）

（3）Integrity（完整性）

（4）View definition（视图定义）

（5）Transaction control（事务控制）

（6）Embedded SQL and dynamic SQL（嵌入式SQL和动态SQL）

（7）Authorization（授权）

SQL的基本类型：

（1）char(n)：固定长度的字符串，全称character，输入字符数不足n时，追加空格

（2）varchar(n)：可变长度的字符串，全称character varying

（3）int：整数类型，全称integer

（4）smallint：小整数类型

（5）numeric(p,d)：定点数，这个数有p位数字，其中d位数字在小数点右边。

（6）real,double precision：浮点数与双精度浮点数

（7）float(n)：精度至少为n位的浮点数

 

以下是几个后面会用到的表

   

   

创建、定义关系

通用形式是：

create table r

    (A1 D1,

    A2 D2,

    ...,

    An Dn,

    <integrity-constraint1>,

    ...,

    <integrity-constraintk>);

r is the name of the relation

each Ai is the name of an attribute in the schema of relation r

each Di is the domain of attribute Ai

下面是一个具体的例子

 

primary key(A1,A2....)：声明属性A1,A2....为关系的主码

foreign key(A1,A2....) references：声明表示关系中任意元组在属性(A1,A2....)上的取 值必须对应于关系s中某元组在主码属性上的取值

not null：不允许空值

 

单关系查询

（1）

 

（2）删除重复：distinct

 

（3）不去除重复：all，不过一般这是默认的，不需要写出来

 

where：用于选出那些在from子句的结果关系中满足特定谓词的元组

where中可以使用逻辑连词and or not。

 

多关系查询

 

自然连接

运算作用于两个关系，并产生一个关系作为结果。只考虑那些在两个关系模式中都出现的属性上取值相同的元组对

from子句中的“instructor natural join teaches”表达式可以替换成执行该自然连接后所得到的关系

   ====

连接

join...using(A1,A2)  在t1.A1=t2.A1且t1.A2=t2.A2成立的前提下，来自r1的元组t1和来自r2的元组t2就能匹配

更名运算

old-name as new-name   as子句既可出现在select子句中，也可以出现在from子句中

 

此处重新命名的标识符被称作相关名称、表别名、相关变量、元组变量

 

字符串运算

用like操作符来实现模式匹配，以下是两个特殊的字符

百分号（%）：匹配任意子串

下划线（_）：匹配任意一个字符

转义字符：用escape来定义，放在特殊字符前面使特殊字符得以显示

例：like ‘ab \% cd %’ escape‘\’   匹配所有以ab % cd开头的字符串

 

select子句中的属性说明

星号‘*’可以用在select子句中表示“所有的属性”

 

 

元组的排序

order by xxx    表示按照xxx排序

desc表示降序

asc表示升序，没有说则默认为升序

 

where子句谓词

用between来表示一个区间，也可用not between

 

where子句谓词2

可以用记号（V1,V2,...,Vn）来表示一个分量值分别为V1,V2,...,Vn的n维元组

以下2段相等：

 

 

集合运算：并运算（union）、交运算（intersect）、差运算（except）

并运算

union运算自动去除重复，如果想保留所有重复，则用union all

 

交运算

intersect运算自动去除重复，如果想保留所有重复，则用intersect all

 

差运算

except运算自动去除重复，如果想保留所有重复，则用except all

 

空值null

算术运算：如果算术表达式的任一输入为空，则该算术表达式（+ - * /）结果为空。

比较运算：涉及空值的任何比较运算的结果视为unknown。unknown是除true和false之外的第三个逻辑值

集合运算：

and：true and unknown = unknown

   false and unknown = false

   unknown and unknown = unknown

or：true or unknown = true

   false or unknown = unknown

   unknown or unknown = unknown

not：not unknown = unknown

如果where子句谓词对一个元组计算出false和unknown，那么该元组不能被加入到结果中。

 

聚集函数

聚集函数是以值的一个集合（集或多重集）为输入，返回单个值的函数。

平均值：avg

最小值：min

最大值：max

总和：sum

计数：count

sum和avg的输入必须是数字集

 

基本聚集

找出Computer Science系教师的平均工资

 

找出在2010年春季学期讲授一门课程的教师总数（去除了重复）

 

找出course关系中的元组数

 

 

分组聚集

group by子句中的所有属性上取值相同的元组被分在一个组中

 

注意：任何没有出现在group by子句中的属性如果出现在select子句中的话，它只能出现在聚集函数的内部，否则错误。例如，下述查询是错误的，因为ID没有出现在group by子句中，但它出现在了select子句中，而且没有被聚集

 

 

having子句

having子句中的谓词在形成分组后才起作用，也就是针对group by子句构成的分组

找出教室平均工资超过42000美元的系

 

注意：任何出现在having子句中，但没有被聚集的属性必须出现在group by子句中，否则错误。

SQL语句的执行顺序

from语句——where语句——group by语句——having语句——select语句

对空值和布尔值的聚集

除了count(*)外所有聚集函数都忽略输入集合中的空集，空集的count运算值为0。

 

嵌套子查询

集合成员资格

连接词in测试元组是否是集合中的成员

找出在2009年秋季和2010年春季学期同时开课的所有课程

 

括号中为子查询

 

集合的比较

some（至少）：至少比某一个大—— >some

  <some  <=some  >=some  >some  =some  <>some

=some 等价于in

≠some 不等价于not in

找出满足下面条件的所有教师的姓名，她们的工资至少比Biology系某一个教师的工资要高

all（所有）：比所有的都大—— >all

  <all  <=all  >=all  >all  =all  <>all

=all 不等价于in

≠all 等价于not in

找出满足下面条件的所有教师的姓名，她们的工资比Biology系每个教师的工资都高

 

空关系测试

exists结构可测试一个子查询的结果中是否存在元组，非空时返回true值。

not exists结构测试子查询结果中集中是否不存在元组

可以使用not exists结构模拟集合的【包含】操作：我们可以将“关系A包含关系B”写成not exists（B except A）

请看下面例子：

找出选修了Biology系开设的所有课程的学生

 

重复元组存在性测试

unique结构，测试在一个子查询的结果中是否存在重复元组，如果作为参数的子查询结果中没有重复的元组，则返回true值

找出所有在2009年最多开设一次的课程

 

lateral关键词

在from子句嵌套的子查询中并不能使用来自from子句其他关系的相关变量，而from子句其他关系的相关变量可以使用嵌套的子查询中的变量。

在from子句中的子查询添加关键词lateral作为前缀，就可以访问from子句中在它前面的表或子查询中的属性，例如

打印每位教师的姓名，以及他们的工资和所在系的平均工资

with子句

with子句提供定义临时关系的方法，这个定义只对包含with子句的查询有效

找出具有最大预算值的系

 

with子句定义了临时关系max_budget，此关系在随后的查询马上被使用了

 

 

数据库的修改

删除：只能删除整个元组，而不能只删除某些属性上的值

 

插入：待插入元组的属性值必须在相应属性的域中，并且分量数必须是正确的，且元组属性值的排列顺序和关系模式中属性排列的顺序一致。

 

更新：在不改变整个元组的情况下改变其部分属性的值

 

 

case结构

 

 

 注：图片均来自《数据库系统概念》第6版——机械工业出版社