数据库及其应用笔记精计算机数据库_计算机-数据库.pdf
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1、数据库及其应用笔记(1)第一章 人类社会活动的三大要素是能源、物质和信息。信息是现实世界各种事物的存在特征、运动形态以及不同事物间的相互联 系等诸要素在人脑中的抽象反映,进而形成概念。是一个抽象的概念。信息源于客观事物,而后通过人们加工处理再控制客观事物,从而达到认识世界,改造世界的目的。数据本质上 是对信息的一种符号化表示,即用一定的符号表示信息。符号是由人为而定,在计算机中通 常使用 0 和 1 这两个符号。信息和数据,既有区别,又有联系,数据是信息的载体,用来载 荷信息,信息是数据的内涵,数据处理本质上就是信息处理。从已知数据出发,参照相关数据,进行加工计算,产生出一些新的数据,这些新的
2、数据又表示了新的信息,可以作为某种决策的依据,这一过程就是数据处理过程。数据处理的任务不是计算,而是管理数据。数据处理本质上就是信息处理。数据的收集、整 理、组织、存储、查询、维护和传送等各种*作,是数据处理的基本环节,是任何数据处理 任务必有的共性部分。数据管理大体上可分为自由管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。文件是*作系统管理数据的基本单位,文件可以命名,通过文件名以记录 为单位存取数据,不必关心数据的存储位置。若干记录的集合称为文件。描述事物性质的最小数据单位是数据项。记录是若干数据的集合,一个记 录能表达一个具体事物。在数据库系统阶段,数据库技术具有以下五个特点:数据结构化、数据
3、共 享、减少了数据冗余、有较高的数据独立性和提供了方便的用户接口。文件系统与数据库系 统的最大区别是数据结构化。数据库系统由数据库、支持数据库运行的软硬件、数据库管理系统和应用 程序等部分组成。DB 是存储在磁盘等外部直接存取设备上的数据集合,是按一定的数据结 构组织起来的,数据库是一个结构化的数据集合,主要是通过综合各个用户的文件,除去不 必要的冗余,使之相互联系所形成的数据结构。(结构化的、有联系的数据集合)数据库系统中的硬件是数据库赖以存在的物理设备,包括 CPU、存储器 和其他外部设备。数据库系统中的软件是指数据库管理系统。用于数据管理的软件系统 数据库管理系统简称 DBMS,是是数据
4、库系统的关键组成部分,是专门 用于数据管理的软件。任何数据*作,包括数据库定义、数据查询、数据维护、数据库运行 控制等都是在 DBMS 管理下进行的。DBMS 是用户与数据库的接口,应用程序只有通过 DBMS 才能和数据库打交道。DBA 是指数据库管理员,其职责是维护和管理数据库,使之始终处于最 佳状态。UWA:用户工作区,是用户程序与系统缓冲区交换数据的场所。用户只 能对 UWA 中的数据进行处理,其数据是 DBMS 根据用户的请求装进去的。DD:数据字典,其中存放着数据库三级结构的描述以及各数据项的类型、值域和关键字等,从结构上对数据的语言和数值范围加以约束。计算机系统中任何软件必须在*作
5、系统的支持下才能工作。1975年SPARC公布了数据库标准报告,提出了数据库三级组织结构,称 SPARC 分级结构,从内到外分三个层次描述,分别称为内模式、概念模式、外模式。概念模式,简称模式,是对数据库的整体逻辑描述,并不涉及物理存储,故称为 DBA 视图。内模式,又称存储模式,具体描述了数据是如何组织存储在存储介质上,是系统程序员用一定的文件形式组织起来的一个个存储文件和联系手段。故称内模式为系统 程序员视图。只有内模式才是真正存储数据的。外模式通常是模式的一个子集,又称子模式,外模式面向用户,是用户眼 中的数据库,称外模式为用户视图。数据库系统的三级结构中,总体观和存储观有一个,用户观有
6、多个,一个 应用对应一个用户观。三级结构的关系,可以概括为模式是内模式的逻辑表示,内模式是模 式的物理实现,外模式是模式的部分抽取。三个模式反映了对数据库的三种不同观点,模式表示了概念级数据库,体 现了对数据库的总体观,内模式表示了物理级数据库,体现了对数据库的存储观,外模式表 示了用户级数据库,体现了对数据库的用户观。数据库三个模式之间存在两种映射,一是外模式模式间的映射,另一映 射是模式内模式间的映射。在数据库系统的组织结构中,模式/内模式映射把概念数据库与物理数据 库联系起来,外模式/模式把用户数据库与概念数据库联系起来。映射技术的好处:保证了数据的独立性、保证了数据共享、方便了用户使
7、用数据库、有利于数据的安全和保密。应用程序员和终端用户是数据库的用户。DBMS 通过 DDL(数据描述语言)来定义三种模式,并将各种模式翻译 成相应的目标代码。DML 数据*纵语言实现对数据库的*作,基本*作有:插入、修改、删除、检索。DBMS 有两种类型的程序设计语言:如 FORTRAN、C 等属于宿主(HL)型,FoxPro则属于自主(SCL)型。DBMS 对数据库运行的控制主要是通过数据安全性控制、完整性控制、故障恢复和并发*作四个方面实现的。关于信息和数据,下面的论述是正确的。D(A)只有区别没有联系(B)信息是数据的载体(C)同一信息用同一 数据表示形式(D)数据处理本质上就是信息处
8、理 数据库是。B(A)单用户独享的(B)多用户共享的(C)多用户(D)单用户 下面关于数据库管理系统的论述,是正确的。B(A)数据库管理系统是用户与应用程序的接口(B)应用程序只有通过 数据库管理系统才能和数据库联系(C)数据库管理系统用 DML来定义三级模式(D)数据库管理系统用 DDL 来实现对数据库的各种*作 数据库系统提供了多种语言,下面不是其中的一种。(A)DDL(B)SCL (C)DML(D)HL2005 第二章 数据模型是对客观事物及其联系的描述,是记录及其联系的集合,应具有 描述数据和数据联系两方面的功能,采用形式化的描述方法表达数据和数据之间的联系。数 形态以及不同事物间的相
9、互联系等诸要素在人脑中的抽象反映进而形成概念是一个抽象的概念信息源于客观事物而后通过人们加工处理再控制客观事物从而达到认识世界改造世界的目的数据本质上是对信息的一种符号化表示即用一的载体用来载荷信息信息是数据的内涵数据处理本质上就是信息处理从已数据出发参照相关数据进行加工计算产生出一些新的数据这些新的数据又表示了新的信息可以作为某种决策的依据这一过程就是数据处理过程数据处理的任务理的基本环节是任何数据处理任务必有的共性部分数据管理大体上可分为自由管理阶段文件系统阶段和数据库系统阶段文件是作系统管理数据的基本单位文件可以命名通过文件名以记录为单位存取数据不必关心数据的存储位置若干数据库类型根据
10、模型中包含哪些记 并对数据项进行命 据模型表示的是数据库的框架,在该框架约束下填上具体数据才是数据库。数据模型划分。数据的数据结构形式就是数据模型 为保证数据的完整性,数据模型对数据的描述应包括)录类型,并对记录类型进行命名;指明各个记录类型由哪些数据项构成,名;每个数据项均需指明其数据类型和取值范围。对数据间联系的描述要指明:各个不同记录类型间所存在的联系和联系方 式。公式 DMR,L 是对数据模型的描述,其中 R 代表记录类型的集合,L 代表不同记录类型联系的集合。公式的含义是表示了数据模型具有描述数据和数据联系两方 面的功能,R 是对数据的描述,L 是对数据间联系的描述。数据模型本质上是
11、对“信息模型”的数据化表示,信息模型又称“实体联 系模型”,是客观事物及其自然联系在人脑中所形成的概念。信息来自于三个领域:现实世界、信息世界和数据世界。在信息世界中,不论是实际存在的东西,还是概念性的东西,或是事物与 事物之间的联系,一律统称为实体。不同实体是由其属性的不同而被区分的。实体和属性都 有“型”和“值”之分。“型”是概念的内涵,而“值”是概念的实例。“型”表达的是个体 的共性,而“值”是个体的具体内容。“键”也称关键字,是指在实体属性中,可用于区分实体集中不同个体的 那个或几个属性的组合。当有多个属性可作为键而选定其中一个时,则称它为该实体的“主 键”。若在实体诸属性中,某实体虽
12、非该实体的主键,却是另一个实体的主键,则称此属性 为“外部键”。实体中每个属性,都有一个取值范围,这叫做属性的“域”。实体间的联系分别是一对一联系(1:1),一对多联系(1:n),多对多联 系(m:n)。E-R 方法,又称为实体联系表示法。E-R 图中所表示的实体及其联系,实际上是信息模型。E-R 图的三大要素:属性、实体、联系。目前,成熟地应用于数据库系统中的数据模型有层次模型、网状模型和关 系模型。层次模型用树结构表示记录类型及其联系。结构特点:有且仅有一个结点 无父结点,其他结点有且仅有一个父结点。在层次模型中,上一层记录型和下一层记录型之 间的联系为1:n.不能直接支持 m:n联系。对
13、于记录之间的 m:n关系,可以将其转换为1:n 联系。网状模型的结构是结点的连通图,特点是:有一个以上结点无父结点且至 少有一个结点有多于一个父结点。典型代表是 DBTG 系统。目前,在微机上的数据库系统应用最广泛的数据模型是关系模型。关系模 型的本质是一张二维表,关系模型中,一张二维表就称为一个关系。如果二维表中的数据有 变化,则它的记录数改变,它的字段数相对固定。在文件系统中,一张二维表称为一个文件,表头行称为记录型,表中其他 各行称为记录,而每一列中的各元素称为一个数据项。通常在数据库中,二维表以文件的形 式存储在磁盘上,一个关系就是一个文件(一张二维表)。从 E-R 图导出关系模型的时
14、候,图中的每一个实体,都应转换为关系,其中应包括对应实体的全部属性,并应根据关系所表达的语义确定哪个属性(或哪几个属性 组合)作为主键。E-R 图:方框表示实体,椭圆表示实体的属性,菱形表示联系。形态以及不同事物间的相互联系等诸要素在人脑中的抽象反映进而形成概念是一个抽象的概念信息源于客观事物而后通过人们加工处理再控制客观事物从而达到认识世界改造世界的目的数据本质上是对信息的一种符号化表示即用一的载体用来载荷信息信息是数据的内涵数据处理本质上就是信息处理从已数据出发参照相关数据进行加工计算产生出一些新的数据这些新的数据又表示了新的信息可以作为某种决策的依据这一过程就是数据处理过程数据处理的任务
15、理的基本环节是任何数据处理任务必有的共性部分数据管理大体上可分为自由管理阶段文件系统阶段和数据库系统阶段文件是作系统管理数据的基本单位文件可以命名通过文件名以记录为单位存取数据不必关心数据的存储位置若干(B)数据模型表示的是数据 D)数据模型能够以一定的(B)实体靠联系来描述(D)实体和属性是信息 信息世界用语:实体集、实体、属性、实体键,在数据世界中对应:文件、记录、数据项(字段)、记录键。以下关于数据模型的描述,A 不正确。(A)数据模型表示的是数据库本身 库的框架(C)数据模型是客观事物及其联系的描述(结构形式表示出各种不同数据之间的联系 下列关于实体的说法,不正确。B(A)实体是指现实
16、世界中存在的一切事物(C)实体所具有的性质统称为属性 世界表达概念的两个不同单位 实体集中,各实体值相应的属性有着 B的域。(A)不同(B)相同(C)各自(D)固定 综合:画 E-R 图,写出关系模型 第三章 域是值的集合,域中数据个数叫做域的基数。R(D1,D2,Dn)的含义是:当且仅当 R是D1 X D2 X,X Dn的一个 子集,则称R是D1 X D2 X,X Dn上的一个关系。其中,R是关系名,n是关系的度,Di 是第i个域名。在关系的定义中,n度的关系,必有n个域。一个关系就是一张二维表,表中的每一行对应关系中的一个元组,它对应 于信息世界中的实体和计算机世界中的记录,表中的每一列就
17、是关系中的一个域。也称为属 性,对应于计算机世界中的字段。关系与文件有许多相似之处,把关系看成文件时,则元组就是文件中的记 录,属性就是记录中的数据项(字段)。不允许“表中套表”,即表中元组分量必须是原子的。二维表中的各列取自同一个域,因此一列中的各个分量具有相同性质。列的次序、行的次序可以任意交换,不改变关系的实际意义。表中的行叫元组,代表一个实体,因此表中不允许出现相同的两行。判断两个关系是否相等,与属性的次序无关,与元组的次序无关,与关系 的命名无关。关系模式是指用关系数据描述语言描述后的关系,必须逐个对关系模型中 的关系进行描述才能生成数据库概念模式。对关系的描述实为定义关系模式。关系
18、数据描述 语言实质是定义关系框架的,包括对域和关系进行描述 常用的关系数据描述语言(DDL)有问答式和语言描述式,常用的 FoxPro 属于问答式 DBMS.语言描述式有专门描述语言定义关系模式,包括关系名、组成该关系的各 个域名、数据类型、长度和取值范围 域描述语句:DOMAINPIC ISRANGE ISTHRU,通过DOMAIN定义域名、PIC定义数据类型和长度,RANGE 定义取值范围。关系描述语句:RELATION()KEY=()关系模式的三类完整性规则是:实体完整性约束规则、引用完整性约束规 则、用户定义的完整性约束规则。实体完整性约束是指关系中的“主键”不允许取空值。引用完整性约
19、束规 则是限制引用不存在的记录。在关系的各种*作中,关系查询是核心,所以关系数据*纵语言 DML 语言,常被称为查询语言。DML 特点:*作对象与结果都是关系,非过程性强,语言一体化,有严密 的数学工具。关系数据*作的最大特点是:以关系为处理单位,处理后的结果是关系。形态以及不同事物间的相互联系等诸要素在人脑中的抽象反映进而形成概念是一个抽象的概念信息源于客观事物而后通过人们加工处理再控制客观事物从而达到认识世界改造世界的目的数据本质上是对信息的一种符号化表示即用一的载体用来载荷信息信息是数据的内涵数据处理本质上就是信息处理从已数据出发参照相关数据进行加工计算产生出一些新的数据这些新的数据又表
20、示了新的信息可以作为某种决策的依据这一过程就是数据处理过程数据处理的任务理的基本环节是任何数据处理任务必有的共性部分数据管理大体上可分为自由管理阶段文件系统阶段和数据库系统阶段文件是作系统管理数据的基本单位文件可以命名通过文件名以记录为单位存取数据不必关心数据的存储位置若干关系 DML 查询,根据表达查询方式的不同,可分为两类:用关系代数运 算表达查询和用关系演算公式表达查询。关系数据*作语言相应分为两种不同类型:关系代 数型和关系演算型。所谓单目运算就是对一个关系施加的运算,所谓双目运算就是对两个关系 施加的运算。选择、投影是单目运算,连接、关系笛卡儿积是双目运算。集合运算符:U并、门交、差
21、、X迪卡尔积,关系运算符:n投影、6 选择、|X连接 比较运算符:、v、w、=、工,逻辑运算符:非、人与、V或 并、交、差用于关系运算,要求参加运算的两个关系是相容的,即两个关 系度数相同,相应属性取自同一个域。并:由属于R或属于S或同时属于R和S的元组构成的集合,记为 R U S.差:由属于R而不属于S的所有元组组成的集合,记为 R S.交:由同时属于 R和S的元组组成的集合,记为 RA S.选择:按给定条件从关系中挑选满足条件的元组组成的集合,记为6 F(R)投影:从关系中挑选出指定的属性组成的新关系,记为:n A(R)A是 属性名表,R 是关系名。关系R和S的笛卡儿积,它是由 R的第一个
22、元组依次与 S的所有元组组 合,然后是 R 的第二个元组,直到最后一个元组依次与 S 所有元组组合,形成新的关系。记为:RX S 关系 R 和 S 的笛卡儿积 k1+k2 个元组。连接:按给定条件,把满足条件的两关系的所有元组,按一切可能拼接后 形成的新关系,相当于在两关系笛卡儿积上的选择。记为:R|X|S=6 F(R X S)关系R和 S的连接后的关系有w k1 X k2个元组。连接运算可以从乘积运算和选择运算中导出,自然连接运算可以从乘积运 算、选择运算和投影运算中导出。自然连接是连接的一个重要特例,它要求被连接的两关系有若干相同的属 性名。记为:R|X|S 连接运算:JOIN WITH
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- 数据库 及其 应用 笔记 计算机
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