2022年数据库知识点--详细 .pdf

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1、学习必备欢迎下载一、数据库基础信息：客观世界在人脑中的反应，是实物运动状态或者存在方式的表征。数据：信息的载体。是描述事物的符号记录。信息是数据内容。（对信息的表述）数据管理：分类、组织、编码、存储、检索、维护。数据管理技术的发展：1.人工管理：（程序和数据混为一体）A. 数据长期保存在计算机中，用完就删除。B.应用程序管理数据，程序和数据一体。C.数据不共享，数据是面向程序的。（一组数据对应一个程序）2.文件系统阶段： （硬件有了磁盘，磁鼓）A. 数据以文件形式保存在计算机中。B.程序和数据间有了一定的独立性，一个文件可以被多个应用程序共享。C.数据文件彼此独立，不能反映数据间的联系，存在大

2、量的数据冗余。3.数据库系统阶段A. 数据结构化B.数据共享性高，冗余度低，易扩充。C.数据独立性强。D. 数据由数据库管理系统统一管理和控制。数据库管理系统(DBMS) ： （实际上有6 个功能）1.数据定义功能DDL (Data-Definition Language) 2.数据操纵功能DML (Data-Manipulation Language) 3.数据库的运行管理(完整性约束检查、访问控制、并发控制、故障恢复) 数据库系统 (DBS) 数据库 +数据库管理系统+开发工具 +数据库应用程序+数据库管理员 +用户程序集中式，分布式，并行式，CS 式， BS 式数据字典 (DD) 数据库

3、系统中，存放三级结构定义的数据库称为数据字典。数据字典是指对数据的数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理逻辑、外部实体等进行定义和描述，其目的是对数据流程图中的各个元素做出详细的说明。数据模型1. 结构数据模型（基本数据模型）-系统的观点-便于 DBMS 的实现A.层次模型 (hierarchical model) 1. 只能表示1：N 联系 ,M:N 联系表示复杂2. 层次顺序严格复杂，查询更新复杂，应用程序编写复杂。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页学习必备欢迎下载B.网状模型 (network model)

4、1.查询效率高2.数据结构复杂、编程复杂。C.关系模型 (relational model)- 二维表格表达实体集(实体间的联系) 三要素： 1.数据结构 、2.关系操作 、3.关系的完整性1.数据结构基本数据结构：表格（关系模型）(关系模型 是由若干 关系模式 组成的集合 ) 关系模式 ：行定义，如表student(name,id,age,class) 元组 ：行记录的值(相当于表格中一条记录)(关系 是由若干元组组成的集合) 关系 ：关系模型码/关键字： 唯一标识元组的属性(集 ) 候选码 (关键字 )： 一个表中存在的多个能唯一标识元组的属性(集) （不含非主码）主码 ：从候选关键字中指

5、定外键 ：在别人表的是关键字的属性，在本表里不是关键字，称为本表的外键。(记录间的联系通过键来实现) 2.关系操作 ：(两部分 )(其基础是 关系代数 (与 DBMS 实现并不完全一致) (操作的对象和结果都是集合或者“关系”) (关系模型中，存取路径对用户是隐蔽的。用户只需指出干什么而不用考虑怎么做)I. 查询操作 (query) A. 选择 (select) B. 投影 (project) C. 连接 (join) D. 除(divide) E. 并 (union) F. 交(intersection) G. 差 (difference) II. 更新操作A. 增加 (insert) B.

6、 删除 (delete) C. 修改 (update)III. 关系代数运算： （请去做习题）3.关系的完整性A. 实体完整性 (entity integrity rule) -主键不为空B. 参照完整性 (reference integrity rule)- 外键引用必须存在C. 用户自定义完整性约束(user-defined integrity rule) 根据应用领域来D.面向对象模型(Object oriented model) 2. 概念数据模型- 用户的观点-便于用户理解E-R 模型1.E-R 图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

7、 -第 2 页，共 9 页学习必备欢迎下载A.实体型B.属性C.联系 (菱形表示 )(可以有属性 ) 2.E-R 模型的三种冲突：A. 命名冲突 (重复、矛盾 )、B. 结构冲突 (实体在各个局部抽象程度不同，属性个数、次序不同)、C. 属性冲突 (类型 ,取值范围 ) 数据库的体系结构三层模式1.外模式 (子模式或者用户模式)- 局部A. 一个数据库可以有多个外模式。B. 每一个外模式都是为了不同的应用而建立的数据视图（用户只能看到和访问外模式中的数据， 数据库的其余数据是不可见的，保证了数据库的安全，以及 数据的逻辑独立性）2.模式 (逻辑模式 ) - 整体A. 数据库全体数据的逻辑视图。

8、B. 一个数据库对应一个(逻辑 )模式。C. 模式不涉及存储细节和应用程序3.内模式 (存储模式 )- 物理A. 一个数据库只有一个内模式B. 数据的物理结构、存储方式、存取策略C. 保证了数据的物理独立性（外模式 -视图； 模式 -基本表；内模式 -索引）两级映像1.外模式 -模式映像(存在于外模式的描述中)(映像可以有多个) 数据库结构 (如表结构 )发生改变时， DBA 只需要对 各个外模式 -模式 映像做相应的调整，使外模式保持不变。（应用程序是基于外模式编写的）2.模式 -内模式映像 (1:1 存在 )(全局逻辑结构和物理结构的对应关系) 数据库内模式发生改变时(如存储设备的变更)，

9、 由于 模式 -内模式 映像，数据的 (逻辑 )模式保持不变，应用程序不变。保证了程序和数据的物理独立性。数据库独立性：数据库有保持数据的独立性，所谓数据独立 ，是指存储在数据库中的数据独立于 处理数据的所有应用程序而存在。 也就是说， 数据是客观实体的符号化标识，它就是一个客观存在，不会因为某一项应用的需要而改变它的结构，因此是独立于应用而存在着的客观实体。而某一项应用是处理数据获取信息的过程，也就是应用程序只能根据客观存在着的数据来设计所需要的数据处理方法，而不会去改变客观存在着的数据本身。SQL(structured query language) 根据标准， SQL 语句按其功能的不同

10、可以分为以下6 大类：数据定义语句（Data-Definition Language，DDL）；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页学习必备欢迎下载数据查询语句（Data-Query Language，DQL）；数据操作语句（Data-Manipulation Language，DML）；数据控制语句（Data-Control Language，DCL）；操作管理语句（Transaction-Management Language，TML）；游标控制语句（Cursor-Control Language，CCL）。DDL

11、 ：（数据库 (SQL 模式)、表格、视图、索引）CREATE DATABASE - 创建新数据库ALTER DATABASE - 修改数据库CREATE TABLE - 创建新表ALTER TABLE - 变更（改变）数据库表DROP TABLE - 删除表CREATE INDEX - 创建索引（搜索键）DROP INDEX - 删除索引DQL+DML 又称为 DML （数据操纵）DQL ：selectdistinct/all from where group byhaving；DML ：增加元组： insert into() values()；修改数据： update set= where

12、；删除元组： delete from where；sno 学号Clno 班级号Cno 课程号DCL ： （访问控制 &数据控制）包含事务控制语句？访问控制所控制的是权限（创建、撤销、查询、增、删、改的权限）。访问控制主要包括授权和检查权限两部分。授权：GRANT ON 对象类型对象名TO 用户WHERE GRANT OPTION REVOKE ON 对象类型对象名FROM 用户经常考到：视图的用法、动态SQL 视图：一个视图是从一个或多个关系（基本表或已有视图）导出的关系。导出后，数据库中只存有此视图的定义（在数据字典中），但并没有实际生成此关系，视图是虚表。SQL 一般不提供修改视图定义的语

13、句；对视图数据更新有限制。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页学习必备欢迎下载动态 SQL：关系数据理论（关于 “关系数据库的逻辑设计”问题） （消除操作异常、冗余等问题）1.数据依赖 (FD) （数据模式设计的核心）A. 函数依赖概述B. 函数依赖分类a.平凡和非平凡函数依赖b.完全函数依赖和部分函数依赖c.传递函数依赖X -Y , 当 Y !-X 且 Y 不是 X 子集时，若有Y-Z ，则 Z 传递函数依赖于X d.多值依赖关系 R(U) 的属性集X,Y,Z ,存在 Y=U-X-Y ，R(U) 上任意关系r (相当

14、于元组 ),给定一组值 (x,z)对应一组y 值，但是 y 仅仅由 x 决定 (即对于不同的y 值 x 不变 )，与 z 无关，那么就有X-Y.(Y 多值依赖于X)2.范式 (NF)( 关系数据库的规范化) (按照属性间的依赖情况来划分关系规范化的程度) A. 第一范式 (1NF) (满足 1NF 的关系成为规范化的关系) 关系中 每一个 属性都不可分。例子：关系 (模式 )：学生 1(学号，姓名，性别，家庭成员) 此时“ 学生 1” 不满足1NF, 因为“家庭成员”可以再分解决方法：把“家庭成员”单独作为一个关系(模式 )，而不是当属性B. 第二范式 (2NF)关系中 每一个 非主属性完全依

15、赖于关键字。（1NF 的基础上）例子：选课1(学号，课程号，系部代码，成绩) 此时“选课1”不满足2NF，因为(学号 ,课程号 )-成绩，但是 (学号 )-系部代码。 (存在某些属性部分函数依赖于关键字的子集) 解决方法：（分解上述关系为多个关系-投影分解）即：选课1(学号，课程号，成绩)；学生 (学号，系部代码) C. 第三范式 (3NF)任意一个 非主属性 都不传递依赖于候选码(关键字集合 )(1NF 的基础上）例子：学生2(学号，姓名，性别，系名，入学时间，系宿舍楼) 此时“学生2”不满足3NF，因为“系宿舍楼”完全依赖于“学号”, 即 “学号” -“系宿舍楼” ，但同时“学号”-“系名

16、” - “系宿舍楼”亦即，存在非主属性传递依赖于关键字。解决方法：（还是把 1 个关系分解为俩关系，把“问题属性”拿出去）即 学生 2(学号，姓名，性别，系名，入学时间) 宿舍楼 (系名，宿舍楼 ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页学习必备欢迎下载D. 扩充的第三范式(BCNF)- 巴克斯范式(3NF 的基础上 )消除 主属性(任何候选码中都有的属性)对码的部分函数依赖、传递函数依赖。(通俗理解： 每一个决定因素中要有码 (关键字 )例子：教学 (学生，教师，课程) (一个关系表述了2 件事 ：学生选教师(先不涉及

17、学生选课)，老师任课；可能有问题) 每个教师教一门课。每门课由多名教师教。(学生选定一门儿课就选定了教师) 此时“教学”不满足BCNF ，因为1.从主属性对码的传递性依赖上看：（决定因素确定后，后面的属性就确定了）(学生， 教师)-课程 ，但是 (学生， 课程 )- 老师 ，即：学生 -课程 -老师；主属性“学生”对(候选 )码“教师”存在传递函数依赖即存在关键字决定关键字的情况2.从主属性对码的部分依赖上看(学生 ,教师 )- 教师，以及上面得出的学生- 教师 . 即主属性“教师”部分依赖于候选码(学生，教师 ) 3.从每一个决定因素中要有码 (关键字 )上看(学生， 课程 )- 老师， 不

18、含有有 关键字 (学生，教师 ) 即决定因素“(学生，课程 )”中不含有关键字(唯一确定一组元组的)解决方法：（把事儿分开）选教师 (学生，教师 ) 任课 (教师，课程 ) E. 第四范式 (4NF)每一个非平凡多值依赖X-Y(Y !-X且 Y 不是 X 的子集 )，X 都含有关键字。例子：授课 (课程，教师，参考书) 每位教师可以交多门课，每门课可以选多门参考书，每门课可以由多个老师教授。非平凡多值函数依赖：课程 - 教师课程 - 参考书而决定因素“课程”不是关键字，这里的关键字(唯一决定元组 )是“ (课程，教师 )”解决方法：任课 (课程，教师 ) 教参 (课程，参考书 ) 3.(规范化

19、 )模式设计方法规范化过程：(把低一级的关系模式分解为若干个高一级的关系模式) 通过对 关系模式的分解来实现的。单一化：逐步消除数据依赖中不合适的部分，使关系模式达到“一个关系表示一事”规范化过程 (单一化过程 ) 消除非主属性的非平凡函数依赖的过程-(A) - 1NF- (B)- - 2NF- -(C)- 3NF- (D) - BCNF - (E)- 4NF- 过程：(A) ：无重复列（属性不可再分）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页学习必备欢迎下载(B)：消除非主属性对码的部分函数依赖。(C)：消除 非主属性 对

20、码的传递函数依赖。(D)：消除 主属性 对码的部分函数依赖、传递函数依赖。（从 2FN 到 BCNF ，相当于，消除所有属性 对码的部分函数依赖、传递依赖）(E)：消除 非平凡多值函数依赖（小结：只要一个关系里面包含了多件事儿，就可能有问题，不符合某个范式）数据库设计6 个阶段：1需求分析收集和分析获取用户对数据库的信息 (数据 )要求 、处理要求 、安全性完整性要求分析方法：数据业务流程分析-数据流图数据分析统计- 输入、存储、输出分别统计数据的各种处理功能- 系统功能结构图阶段性成果：系统需求说明书(包括数据流图、数据字典、系统功能结构图) 2概念结构设计（视图模式化；视图分析和汇总）E-

21、R 概念设计步骤：设计局部E-R 模型，设计全局E-R 模型，全局E-R 模型优化3逻辑结构设计（模式初始设计；子模式设计；应用程序设计；模式评价；模式求精（转化规则、 DBMS 特性，规范化） ）逻辑结构设计的步骤：A.将概念模型转化为关系模型B.将关系模型转化为特定的RDBMS 的数据模型C.对数据模型进行优化阶段性成果：逻辑设计说明书4物理结构设计（计算机硬件及DBMS 文件组织特性）5数据库实施6数据库运行和维护案例： （看几个例题，然而自己做几题）事务管理事务管理的概念： （数据库操作序列，数据库中不可分割的逻辑工作单位）应用程序将一系列的数据库操作组合在一起，作为一个整体执行。以保

22、证数据库处于一致正确状态（要么全做，要么全不做）事务管理的性质： （ACID ）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页学习必备欢迎下载原子性 (Atomicity) ：事务中的操作，要不全部执行并正常结束；要不什么都不做一致性 (Consistency)：事务执行结果必须是使数据库从一个一致性状态转变到另一个一致性状态隔离性 (Isolation) ：多个事务可以同时执行，但必须保证一个事务的执行不能被其他事务干扰持久性 (Durability) ：事务一旦提交，它对数据库的改变是持久的，若是数据库损坏也能恢复。SQL

23、对事务管理的支持- 定义事务开始：begin transaction - 使事务成功地结束：commit transaction - 回滚： rollback transaction (事务的运行过程中发生了某种故障，事务不能继续执行) 并发控制（主要技术：封锁）并发操作：多用户或者应用程序同时对同一数据进行操作. 并发操作的好处：提高系统的资源利用率；改善短事务的响应时间并发操作的坏处：数据的不一致性(丢失更新，不可重复读，读脏数据) 原因：事务的并发操作破坏了事务的隔离性。(一个事务未执行完，开始了另一个) 封锁：X 锁(写锁 & 排他锁 ) Y 锁(读锁 & 共享锁 ) 三级封锁协议：（

24、1）一级：修改数据前，加上X 锁，直至事务结束释放（2）二级：一级封锁，读取（不修改）数据前，必须加上S锁，读完后释放（3）三级：一级封锁，读取（不修改）数据前，加上S，并到事务结束释放活锁：事务 T 申请对数据R 进行封锁，由于加锁请求选择策略的问题而导致事务 T 长时间甚至永远处于等待状态，这就是活锁。选择策略为随机选择，长时间或可能永远不能选中；申请后选择，永远不能选中。死锁：选择策略合理， 仍不能选中的封锁。预防死锁： 一次加锁法； 顺序加锁法。解决死锁：超时法，规定最大时间，超过则为死锁；等待图法两段封锁协议：获得锁阶段，也称为扩展阶段；释放锁阶段， 也称为收缩阶段。两段封锁协议与防

25、止死锁的一次封锁法不同。一次封锁法符合两段封锁协议，但两段封锁协议不要求一次封锁法。所以，遵守两段封锁协议的事务也有可能发生死锁。意向锁：意向共享锁、意向排它锁、共享意向排它锁。故障与恢复故障的种类：事物内部故障；系统故障（忽然停电，CPU 故障，操作系统故障.） ；介质故障（磁盘损坏、磁场干扰）；计算机病毒故障恢复手段：建立冗余数据恢复数据库（1）数据库转存法：静态转储、动态转储（2）日志文件法：每次对数据库的更新都必须写入日志文件，一次更新一条记录；先把日志记录在日志文件中在执行操作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共

26、9 页学习必备欢迎下载如何恢复系统故障：（1）从日志文件中找到最后一次检查点记录，把该记录中记录的所有正在进行的事务全部列入撤销队列（2）从最后一个检查点开始，正向扫描日志文件，直至故障发生时刻。（遇到开始记录，移到UNDO 队列；遇到正常结束记录，移到REDO 队列；遇到非正常结束记录，移到UNDO 队列）（3）再次从最后检查点开始正向扫描日志文件，遇到 REDO 队列中任何事务的每个更新记录，重新执行该记录的操作（更新后的新值写入数据库）（4） 反向扫描日志文件， 遇到 UNDO 队列中的任何事务的每个更新记录，执行一次逆操作（更新前的旧值写入数据库）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页