数据库系统概论知识点总结

还有一周就期末考试了 ，是时候开始复习了，懒得写字，就在这里写写复习笔记记录些自己认为是重点的东西吧。

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数据库的四个基本概念

1.数据（Data）

描述事务的符号记录称为数据。 数据的含义称为语义，数据与其语义是不可分的。

2.数据库（DataBase，DB）

长期存储在计算机内，有组织的，可共享的大量数据的集合。

数据库数据特点：1.永久存储  2.有组织   3.可共享

3.数据库管理系统（DataBase Management System,DBMS）

位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。数据库管理系统和操作系统一样是计算机的基础软件。

4.数据库系统（DataBase System,DBS）

数据库系统由数据库（DB），数据库管理系统(DBMS)，应用程序和数据库管理员(DBA)组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

数据管理技术的三个阶段：

1.人工管理阶段

特点：数据不保存，应用程序管理数据，数据不共享，不具有独立性，应用程序管理数据。

2.文件系统阶段

特点：数据可以长期保存，由文件系统管理数据，但是数据共享性差，冗余度大，独立性差。

3.数据库系统阶段

特点：数据结构化，数据的共享性高，冗余度低且易扩充，数据独立性高（包括物理独立性和逻辑独立性），数据由数据库管理系统统一管理和控制。

数据模型是对现实世界数据特征的抽象，数据模型是数据库系统的核心和基础。

数据模型通常由数据结构，数据操作，数据的完整性约束条件三部分组成。

根据模型应用的不同目的，数据模型可以分为两大类，分别属于两个不同层次。

1.概念模型

 也称信息模型，主要用于数据库设计。

概念模型实际上是现实世界到机器世界的一个中间层次。

概念模型用于信息世界的建模。

信息世界的基本概念：

1.实体：客观存在并可相互区别的事物。

2.属性：实体所具有的某一特征。

3.码：唯一标识实体的属性集。

4.实体型：用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体，称为实体型。

5.实体集：同一类型实体的集合。

6.联系：实体内部联系指组成实体的各属性间的联系，实体间的联系可分为一对一，一对多，多对多三种。

概念模型的表示方法很多，最常用的为实体-联系方法(Entity-Relationship approach），该方法用E-R图来描述概念模型。E-R方法也成为E-R模型

2.逻辑模型和物理模型。

 逻辑模型主要包括层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型和对象关系数据模型等。主要用于数据库管理系统的实现。

 物理模型是对数据最底层的抽象。

 1.层次模型

概念：有且只有一个结点没有双亲结点，称为根节点。根结点以外的其他结点有且只有一个双亲结点。

IBM公司的IMS数据库关系系统采用的是层次模型。

优点：1.数据结构简单清晰，2.查询效率高，3.良好的完整性支持。

缺点：1.现实世界很多联系是非层次的，2.对用户要求较高，用户必须清楚所用数据库的层次结构。

2.网状模型

概念：允许一个以上的结点无双亲，一个结点可以有多于一个双亲。

优点：1.可以更为直接的描述现实世界，2.具有良好的性能，存取效率高。

缺点：1.结构比较复杂，且随着应用环境的扩大，结构会越来越复杂，不利于用户掌握。

2.网状数据库的数据定义语言（DDL）和数据操作语言（DML）比较复杂，要求用户掌握数据库结构和存取路径，不容易使用。

3.关系模型

关系模型是最重要的一种数据模型.

概念：关系模型由关系数据结构，关系操作集合，关系完整性约束三部分组成。

在用户观点下，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。

关系模型中的一些术语：

1.关系：一个关系对应通常说的一张表。

2.属性：表中的一列即为一个属性。

3.域：属性的取值范围。

4.元组：表中的一行即为一个元组。

5.码：也称码键。表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组。

6.分量：元组中的一个属性值。

7.关系模式：对关系的描述，一般表示为 关系名（属性1，属性2，.....，属性n）

关系模型要求关系必须是规范化的，关系的每一个分量必须是一个不可分的 数据项。

关系模型的数据操纵主要包括查询、插入、删除和更新数据。

优点：1.关系模型与非关系模型不同，它具有严格的数学基础。

2.概念单一，所以其数据结构简单，清晰，用户易懂易用。

3.存取路径对用户透明（隐藏），具有更高的数据独立性，安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作。

缺点：最主要的是由于存取路径对用户透明，所以查询效率往往不如非关系数据模型。

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模式：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

实例：模式的一个具体值。

模式是相对稳定的，实例是相对变动的。

数据库的三级模式结构是指数据库是由外模式，模式，内模式三级构成。

外模式：也称子模式或者用户模式，是数据库用户能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。

模式：也称逻辑模式，数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

内模式：也称存储模式，一个数据库只有一个内模式，它是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的组织方式。

外模式/模式映像：保证数据与程序的逻辑独立性，简称数据的逻辑独立性。

模式/内模式映像：保证数据的物理独立性

数据库系统的组成：

1.硬件平台及数据库

2.软件

3.人员（数据库管理员、系统分析员、数据库设计人员、应用程序猿、最终用户）

  

关系数据库系统是支持关系模型的数据库系统。

关系模型的数据结构非常简单，只包含单一的数据结构——关系。

在用户看来，关系模型中数据的逻辑结构是一张扁平的二维表。

关系数据结构的形式化定义

1.域：一组具有相同数据类型的值的集合。

2.笛卡尔积：域上的一种集合运算。一个域允许不同取值个数称为这个域的基数

3.关系：D1×D2×.......×Dn的子集叫做所在域D1，D2，.....,Dn上的关系，表示为R(D1，D2，.....Dn)

这里R表示关系的名字，n是关系的目或度。

关系中的每个元素是关系的元组，通常用t表示。

n=1时，该关系为单元关系，或一元关系。

n=2时，为二元关系。

若关系中的某一属性组的值能够唯一地标识一个元组，而其子集不能，则称该属性组为候选码。

若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码。

候选码的诸属性称为主属性，不包括在任何候选码中的属性称为非主属性，或非码属性

在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。在最极端的情况下，关系模式的所有属于是这个的候选码，称为全码

关系可以有三种类型：基本关系（通常又称为基本表或基表）、查询表和视图表

基本表是实际存在的表，查询表是查询结果对应的表，视图表是由基本表和其他视图表导出的表，是虚表。

基本关系具有以下6个性质：

1、列是同质的，即每一列中的分理是同一类型的数据，来自同一域。

2、不同的列可出自同一个域，称其中的每一列为一个属性，不同的属性要给予不同的属性名。

3、列的顺序无所谓，即列顺序是无关紧要的

4、任意两个 元组的候选码不能取相同的值

5、行的顺序无所谓，即行的顺序可以任意交换。

6、分量必须取原子值，即每一个分量都必须是不可分的数据项

关系的描述称为关系模式。它可以形式化的表示为 R（U,D,DOM,F）
其中R为关系名、U为组成关系的属性名集合、D为U中属性所来自的域。DOM是属性向域的映像集合、F 为属性间数据的依赖关系集合

关系模型的关系操作

基本的关系操作

关系模型中常用的关系操作包括查询、插入、删除、修改

查询又可以分为选择、投影、连接、除、并、差、交、笛卡尔积等、其中选择、投影、并、差、笛卡尔积是5 种基本的操作

关系操作的特点是集合操作方式，即操作的对象的结果都是集合

关系模式与关系的区别：关系模式是型，关系是值，是关系模式的实例。

关系模式是对关系的描述，关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。

关系的完整性约束

关系模型中的三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性

1.实体完整性

实体完整性规则：若属性（指一个或一组属性）A是基本关系R的主属性，则A不能取空值。

对于实体完整性规则说明如下：

1、实体完整性规则是针对基本表关系而言的。一个基本表通常对应现实世界一个实体集。

2、现实世界中的实体是可区分的。即它们具有某种唯一性标识。

3、相应地，关系模型中以主码作为唯一性标识

4、主码中的属性即主属性不能取空值

2.参照完整性

定义： 设F是基本关系R的一个或一组属性，但不是关系R的码、K是基本关系S的主码。如果F与K相对应，则称为F是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（或属性组)F是基本关系R的外码，它与基本准关系S的主码K相对应，则对于R中第一个元组F上的值必须：

1、或者取空值

2、或者等于S中某个元组的主码值

在参照完整性中，如果外码属性不是其所在关系的主属性，外码属性的值才可以取空值。

3.用户定义完整性

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。

反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

关系代数（这里不方便记录，但是重点！！！）

1、并(union)

U并S： t属于U或者属于S

2、差（excepte）

R 差S：t属于R且不属于S

3、交

R交S：r属于R且也属于S

4、笛卡尔积

R笛卡尔S： R中任意与S任意进行组合

专门的关系运算

1、选择：对行进行操作，

2、投影：对列进行操作

3、连接运算

自然连接：是一种特殊的等值连接，它要求两个关系中进行比较的分量必须是同名的属性组，并且在结果中把重复的属性列去掉。

4.除运算