《關系數(shù)據(jù)原理與應用》期末復習提綱.doc

關系數(shù)據(jù)原理與應用期末復習第一章 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基礎1. 幾個概念：數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)：描述事物的符號稱為數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫：顧名思義就是數(shù)據(jù)存放的地方，是需要長期儲存在計算機內(nèi)、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)：位于用戶與操作系統(tǒng)之間的，用于管理數(shù)據(jù)的計算機軟件。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：狹義地講是由數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和用戶構成；廣義地講是由計算機硬件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及在它支持下建立起來的數(shù)據(jù)庫、應用程序、用戶組成的一個整體。2. 數(shù)據(jù)庫處理的發(fā)展三個階段：掌握各階段的特點。*人工管理階段(40年代中-50年代中)數(shù)據(jù)不保存應用程序管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不共享數(shù)據(jù)不具有獨立性數(shù)據(jù)處理方式是批處理文件管理階段(50年代末-60年代中)數(shù)據(jù)可長期保存由文件系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共享性差，冗余度大數(shù)據(jù)獨立性差數(shù)據(jù)庫管理階段(60年代末70年代中)高度的物理獨立性和一定的邏輯獨立性減少了數(shù)據(jù)冗余數(shù)據(jù)共享性高由DBMS統(tǒng)一管理和控制分布式數(shù)據(jù)庫管理階段（70年代后期-至今）3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成計算機硬件，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，應用程序和用戶組成4. 數(shù)據(jù)庫體系結構三個模式兩級映像，能夠從數(shù)據(jù)庫體系結構的角度分析數(shù)據(jù)庫具有較高的邏輯獨立性、物理獨立性的原因。*1978年提出了數(shù)據(jù)庫的三級模式結構：外模式：亦稱子模式或用戶模式，是單個數(shù)據(jù)庫用戶看到的數(shù)據(jù)視圖。模式：亦稱邏輯模式或概念模式，是數(shù)據(jù)庫中全體數(shù)據(jù)的邏輯結構和特征的描述，是所有用戶的公共數(shù)據(jù)視圖。內(nèi)模式：亦稱存儲模式，用來描述數(shù)據(jù)的物理結構和存儲方式。兩級映象（射）外模式-模式映射：定義外模式與模式之間的對應關系。模式-內(nèi)模式映射：對應模式與內(nèi)模式之間的對應關系。兩級映射保證了數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的物理獨立性和邏輯獨立性。應用A應用B外模式1應用C應用D應用E外模式3外模式2模式內(nèi)模式模式/內(nèi)模式映射外模式/模式映射（邏輯獨立性）（物理獨立性）數(shù)據(jù)庫兩級數(shù)據(jù)的獨立性邏輯獨立性當數(shù)據(jù)庫的模式發(fā)生改變(如增加新的數(shù)據(jù)項)，只需要改變外模式-模式映射，可以使外模式保持不變。由于應用程序是根據(jù)外模式編寫的，外模式保持不變，則應用程序也保持不變，從而保證了數(shù)據(jù)和應用程序的邏輯獨立性。物理獨立性當數(shù)據(jù)庫的存儲結構發(fā)生改變(如硬件設備改變)，只需要修改模式-內(nèi)模式映射，可以使模式保持不變。由于外模式是模式的子集，模式保持不變，外模式就保持不變，則根據(jù)外模式編寫的應用程序也保持不變，從而保證數(shù)據(jù)和應用程序的物理獨立性。5. 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能：數(shù)據(jù)定義，數(shù)據(jù)操縱（第9頁）數(shù)據(jù)定義：DBMS為數(shù)據(jù)庫的建立提供了數(shù)據(jù)定義（描述）語言（DDL）。用戶使用DDL定義數(shù)據(jù)庫結構的子模式（外模式），模式，內(nèi)模式；定義各個外模式與模式之間的映射；定義模式與存儲模式之間的映射；定義有關約束條件等。數(shù)據(jù)操縱：DBMS提供數(shù)據(jù)操作語言（DML）實現(xiàn)堆數(shù)據(jù)庫檢索、插入、修改、刪除等基本操作。6. 常見的三種數(shù)據(jù)模型(1) 數(shù)據(jù)模型的分類層次模型（Hierarchical Model）網(wǎng)狀模型（Network Model）關系數(shù)據(jù)模型（Relational Model）(2) 概念模型的幾個概念：實體、屬性、候選碼、碼、域、聯(lián)系實體：是客觀世界中存在的且可相互區(qū)分的事物。實體可以是具體的人、事、物，也可以是抽象的概念或聯(lián)系。例如，職工、學生、課程、教師，部門的一次訂貨、老師與系的工作關系等。屬性：是實體或聯(lián)系所具有的性質(zhì)。例如，學生的實體可以由學號、姓名、性別等屬性組成。碼：唯一標識實體的屬性(集)稱為碼或實體標識符。例如，學號是學生實體的碼。域：屬性的取值范圍稱為該屬性的域。例如，學號的域7位整數(shù)，姓名的域為8位的字符串集合。實體型：實體的結構描述，通常是實體名及其屬性名集合。 例如，學生（學號，姓名，性別，年齡，系）實體聯(lián)系：實體（型）與實體（型）之間的關系。兩個實體（型）之間的聯(lián)系可以分為三類：一對一聯(lián)系（1:1） 一對多聯(lián)系（1:n）多對多聯(lián)系（m:n）(3) 概念模型的表示方法：E-R圖*(4) 關系模型的幾個概念：關系、元組、屬性、域、關鍵字、分量、關系模式 關系：一個關系對應通常說的是一張二維表。元組：表中的一行即為一個元組。例如，學生登記表中的一行(95001 李勇 男 20 CS)屬性：表中的一列即為一個屬性，給每個屬性起的一個名稱即為屬性名。屬性通常被叫做字段。例如，上表中有五列，對應五個屬性（學號，姓名，性別，年齡，所在系）域：屬性的取值范圍。 例如，屬性“年齡”的域是（0150），“性別”的域是（男，女）。碼（關鍵字）：表中的某個屬性（組），它可以唯一確定一個元組，則這個屬性（組）就成為該關系的關鍵字。例如，上表中的“學號”，可以唯一確定一個學生。主碼（主鍵）：表可能有多個候選碼，在應用中需選用其中一個，則被選出的候選碼稱為主碼。例如 系（系號，系名，系主任，所在辦公樓）主屬性：候選碼中的諸屬性稱為主屬性分量：元組中的一個屬性值。例如，元組(95001 李勇 男 20 CS)中的“李勇”、“男”、“20”等。關系模式：關系模式是對關系的描述，一般表示為：關系名（屬性1，屬性2，屬性n） 例如：學生（學號，姓名，性別，年齡，所在系） 課程（課程號，課程名，學分） 選修（學號，課程號，成績） 7.關系的性質(zhì)b) 同一屬性(列)的數(shù)據(jù)具有同質(zhì)性。c) 同一關系的屬性(列)具有不能重復性(不同名)。d) 關系中屬性(列)的順序可以任意交換。e) 關系中任意兩個元組不能完全相同。f) 關系中元組的順序可以任意交換。g) 每一個分量必須是不可分的數(shù)據(jù)項。8. 關系數(shù)據(jù)庫的完整性保護即為了保證數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和相容性，對關系的某種約束條件。包括：實體完整性 參照完整性 用戶定義完整性9. 關系代數(shù)（并、交、差、笛卡爾積）集合運算符并、交、差、笛卡爾積包括并()、交()、差(-)、笛卡爾積()，它將關系看成元組的集合，從關系的水平方向(行)來進行。其中，并、交、差的關系都要求具有相同的目(屬性個數(shù))，且相對應的屬性的域相同。 其結果關系仍為原來屬性個數(shù)。并 ： RSt|tRtS 由屬于R或S的元組合并而成。差 - ：R-St| tR tS 由屬于R而不屬于S的元組組成。 交 ：RSt| tR tS 廣義笛卡爾積()：RStr ts| trRtsS設關系R有n目，關系S有m目，則R和S的廣義笛卡爾積是n+m目關系。元組前n列是R的一個元組，后m列是S的一個元組，元組的個數(shù)是R的元組個數(shù)S的元組個數(shù)。第二章 Oracle數(shù)據(jù)庫1. Oracle體系結構：物理存儲結構、邏輯存儲結構掌握幾個概念：數(shù)據(jù)文件、控制文件、重做日志文件、歸檔重做日志文件分清塊、區(qū)、段、表空間之間的關系。Oracle物理結構:是指在操作系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)庫的文件組織和實際的數(shù)據(jù)存儲。數(shù)據(jù)庫就是存儲數(shù)據(jù)的一種媒介。在操作系統(tǒng)中物理體現(xiàn)為一系列文件的集合。Oracle數(shù)據(jù)庫由三類文件組成：數(shù)據(jù)文件、控制文件 、日志文件 數(shù)據(jù)文件：數(shù)據(jù)庫操作中數(shù)據(jù)的最終存儲位置；控制文件：包含維護數(shù)據(jù)庫和驗證數(shù)據(jù)庫完整性的信息，一個二進制文件。重做日志文件：包含數(shù)據(jù)庫發(fā)生變化的記錄，在發(fā)生故障是用于數(shù)據(jù)恢復。歸檔重做日志文件：將寫滿的重做日志文件通過復制的方式保存到指定的位置。邏輯存儲結構Oracle在邏輯上將數(shù)據(jù)劃分為一個個小單元來管理，這些邏輯單元包括塊(Block)、區(qū)(Extent)、段(Segment)和表空間(Tablespace).塊：Oracle以數(shù)據(jù)塊（block）為單位管理數(shù)據(jù)文件中的存儲空間，數(shù)據(jù)塊是數(shù)據(jù)庫I/O的最小單位。 區(qū)：由一系列物理上連續(xù)的塊組成。Oracle在分配存儲空間時有兩個重要概念：初始區(qū)（initial extent）和增加區(qū)（increment）。 當段中的初始區(qū)的空間已經(jīng)用完時，Oracle將自動為這個段分配一個增加區(qū)。增加區(qū)可以是同一大小，也可以是按一定比例逐步增大的。段：由一個或多個區(qū)組成的，其中存放了表空間中某個特定數(shù)據(jù)對象的所有數(shù)據(jù)。 段有4種類型（1）數(shù)據(jù)段：保存表記錄。（2）索引段：保存索引記錄。（3）臨時段：保存臨時數(shù)據(jù)。（4）回滾段：記錄每個事務修改的數(shù)據(jù)在修改前的值表空間：數(shù)據(jù)庫的邏輯存儲單元。 Oracle將數(shù)據(jù)邏輯地存放到表空間中，而表空間則與具體的物理文件相關聯(lián) 。 每個表空間都對應一個或多個物理數(shù)據(jù)文件。在創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫的過程中會創(chuàng)建一些默認的表空間以及和它們對應的數(shù)據(jù)文件。2. Oracle數(shù)據(jù)庫訪問控制*(1) 掌握幾個概念：用戶、權限、角色，Oracle常見默認用戶賬戶的權限(2) 如何創(chuàng)建用戶、角色(3) 區(qū)分系統(tǒng)權限和對象權限(4) 授權和回收權限的語句操作、相關約束第三章 關系數(shù)據(jù)庫標準語言SQL*1. SQL語言概述2. 基本表定義及修改3. 表的約束4. 索引的作用，建立索引的語句5. 單表查詢：條件查詢、集合運行、字符匹配、排序、函數(shù)集、分組統(tǒng)計6. 多表查詢：連接查詢7. 嵌套查詢：IN謂詞子查詢8. 數(shù)據(jù)更新:插入數(shù)據(jù)、修改數(shù)據(jù)、刪除數(shù)據(jù)9. 視圖：視圖的作用、創(chuàng)建視圖、查詢視圖10. 數(shù)據(jù)控制：授權和回收權限語句操作第四章 關系數(shù)據(jù)庫設計理論1. 函數(shù)依賴：函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、候選碼、主碼、主屬性、非主屬性、決定屬性集*函數(shù)依賴:設R(U)是一個關系模式，U是R的屬性集合，X和Y是U的子集。對于任意一個可能的關系r，如果r中不可能存在兩個元組在X上的屬性值相同，而在Y上的屬性值不同，則稱“X函數(shù)確定Y”或“Y函數(shù)依賴于X”，記作X Y。(即X必須唯一確定Y)若X Y，則X稱為這個函數(shù)依賴的決定屬性集。完全函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴：在關系模式R(U)中，如果X Y，且對X的任一個真子集X，不存在X Y，則X Y為完全函數(shù)依賴，記作 。若X Y ，但Y不完全函數(shù)依賴于X，則稱Y部分函數(shù)依賴于X，記作 傳遞函數(shù)依賴：在關系模式R(U)中，如果 ，且 ，則稱Z傳遞函數(shù)依賴于X，記作 。候選碼:設K為R(U,F)中的屬性或屬性組，若 ，則K為R的候選碼(K為決定R全部屬性值的最小屬性組)。主碼:關系R可能有多個候選碼，選其中一個作為主碼.外碼:若R的屬性(組)X是另外一個關系S主碼，則稱X為R的外碼。主屬性和非主屬性:在R(U,F)中，包含在任意候選碼中的屬性稱為主屬性，不包含在任一候選碼中的屬性稱為非主屬性。2. 范式：范式基本概念，滿足1NF、2NF*、3NF*的基本條件。第一范式（1NF）:如果一個關系模式R的所有屬性都是不可分的基本數(shù)據(jù)項，則R滿足第一范式，記為 第二范式（2NF）:如果一個關系模式 ，且每個非主屬性都完全函數(shù)依賴于R的碼，則 第三范式（3NF）:如果關系模式 ，且每個非主屬性不傳遞函數(shù)依賴于R的候選碼，則3. 關系模式分解*(1) 關系模式規(guī)范化的基本步驟(2) 關系模式分解的基本原則：“一事一地”原則、無損連接性原則、保持函數(shù)依賴原則。練習：有關系模式：授課表（課程號，課程名，學分，教師號，教師名），一門課可由多名教師講授。指出此關系模式的候選碼，畫出該關系模式的函數(shù)依賴關系，判斷該關系模式最高滿足第幾范式。參考答案：(課程號，教師號)課程名，教師名，學時課程號課程名，學時教師號教師名課程號-教師號存在非主屬性(課程名、學分、學時、教師名)對碼的部分函數(shù)依賴，故該關系最高滿足1NF。第五章 數(shù)據(jù)庫安全性和完整性1. 數(shù)據(jù)庫安全性和完整性基本含義數(shù)據(jù)庫的安全性：數(shù)據(jù)庫的安全性是為了保護數(shù)據(jù)庫以防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、更改或破壞。數(shù)據(jù)的完整性：數(shù)據(jù)的完整性是為了防止數(shù)據(jù)庫存在不符合語義的數(shù)據(jù)，防止錯誤的信息輸入。2. 數(shù)據(jù)庫安全性控制的一般方法：用戶標識和鑒定、存取控制、定義視圖、審計、數(shù)據(jù)加密3. 完整性約束：靜態(tài)約束（列級、元組、關系）、動態(tài)列級約束（列級、關系、元組）靜態(tài)列級約束是對一個列的取值域的說明，這是最常見最簡單同時也最容易實現(xiàn)的一類完整性約束，包括以下幾方面：（1）對數(shù)據(jù)類型的約束，包括數(shù)據(jù)的類型、長度、單位和精度等。（2）對數(shù)據(jù)格式的約束。（3）對取值范圍或取值集合的約束。（4）對空值的約束。（5）其他約束。 靜態(tài)元組約束：一個元組是由若干個列值組成的，靜態(tài)元組約束就是規(guī)定組成一個元組的各個列之間的約束關系。靜態(tài)元組約束只局限在單個元組上，因此比較容易實現(xiàn)。例如在圖書借閱表中可以規(guī)定：還書日期借書日期靜態(tài)關系約束：在一個關系的各個元組之間或者若干關系之間常常存在各種聯(lián)系或約束。（1）實體完整性約束。定義主碼，不允許主碼屬性取相同的值或空值。 （2）參照完整性約束。定義外碼，外碼的屬性取值或者為空值，或者等于被參照關系中的某個元組的主碼值。 （3）函數(shù)依賴約束。 （4）統(tǒng)計約束。某個字段值與多個元組的統(tǒng)計值之間的關系。動態(tài)列級約束：動態(tài)列級約束是修改列定義或列值時要滿足的約束條件，包括以下兩方面：（1）修改列定義時的約束。（2）修改列值時的約束。動態(tài)元組約束：動態(tài)元組約束是指修改某個元組時需要參照其舊值，并且新舊值之間需要滿足某種約束條件。動態(tài)關系約束：動態(tài)關系約束是加在關系變化前后狀態(tài)上的限制條件。粒度狀態(tài)列級元組級關系級靜態(tài)列定義類型格式值域空值元組值應滿足的條件實體完整性約束參照完整性約束函數(shù)依賴約束統(tǒng)計約束動態(tài)改變列定義或列值元組新舊值之間應滿足的約束條件關系新舊狀態(tài)間滿足的約束條件表5-5 完整性約束條件4. 參照關系的元組的刪除：級聯(lián)刪除、受限刪除、置空值刪除。1）級聯(lián)刪除（Cascades）。將參照關系中所有外碼值與被參照關系中要刪除的元組的主碼值相對應的元組一起刪除。2）受限刪除（Restricted）。只有當參照關系中沒有任何元組的外碼值與要刪除的被參照關系的元組的主碼值相對應，系統(tǒng)才執(zhí)行刪除操作。3）置空值刪除（Nullifies）。刪除被參照關系元組時，將參照關系中所有與被參照關系中的被刪除的元組的主碼值相等的外碼值置為空值。第六章 數(shù)據(jù)庫的事務處理與數(shù)據(jù)恢復1. 事務的概念事務：是用戶定義的數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作可作為一個完整的工作單元。一個事務內(nèi)的所有語句是一個整體，要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行。即事務是不可再分的原子性工作。如在銀行業(yè)務中，“從帳戶A轉移資金X到帳戶B”就是一個典型的事務。這個事務可以分解為兩個動作：（1）從賬戶A減去金額X。（2）在賬戶B中加上金額X。2. 事務的特性：原子性、一致性、隔離性、持久性原子性（Atomicity）：事務中所有的操作或者全部完成，或者都不執(zhí)行。一致性（Consistency）：事務執(zhí)行結果必須使數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處于一致性狀態(tài)。隔離性（Isolation）：一個正在執(zhí)行的事務不能向其他事務透露自己的結果，即一個事務的中間結果對其他事務是透明的。持久性（Durability）：如果一個事務已交付，系統(tǒng)必須保證其處理結果不被丟失。3. Oracle中的事務處理：提交事務、回退事務、設置保存點提交事務（COMMIT）：在事務處理中，用戶只需要使用COMMIT語句就可以結束事務。當執(zhí)行COMMIT語句之后，系統(tǒng)確認事務變化、結束事務、刪除保存點、釋放鎖，其他會話就可以查看到事務變化后的新數(shù)據(jù)了.回退事務（ROLLBACK）：回退可以撤消已進行的操作。當應用中出現(xiàn)錯誤，或是運行程序的終端用戶決定不保存對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行的修改時，就需要進行回滾?；貪L事務使用ROLLBACK命令。回退終止用戶的事務處理，撤消用戶已經(jīng)進行的對數(shù)據(jù)的所有改變，讀取用戶存儲在回滾段或UNDO表空間中的信息，將數(shù)據(jù)庫塊恢復到用戶處理之前的狀態(tài)，且釋放會話所占用的所有鎖定. 設置保存點（SAVEPOINT）：用戶在處理較大事務時中可以建立保存點（SAVEPOINT），用于在必要時取消部分事務。用戶可以在單個事務中擁有多個保存點，當使用ROLLBACK TO SAVEPOINT時，可以讓用戶有選擇地回滾到事務處理中的某特定位置 .4. 并發(fā)控制的概念、并發(fā)操作引起的問題（丟失修改、不可重復讀、讀“臟”數(shù)據(jù)）5. 封鎖：封鎖類型、三級封鎖協(xié)議，活鎖、死鎖，解決死鎖的方法*6. 數(shù)據(jù)恢復：數(shù)據(jù)庫故障類型及恢復方法，概念：靜態(tài)轉儲、動態(tài)轉儲、海量轉儲、增量轉儲1事務故障：指由于事務內(nèi)部的邏輯錯誤(如運算溢出、記錄找不到等)或系統(tǒng)錯誤所引起的故障，導致事務未運行至正常終止點就夭折了。2系統(tǒng)故障 ：由于各種軟硬件故障、突然停電等造成系統(tǒng)運行停止，致使正在運行的事務非正常終止，導致數(shù)據(jù)丟失。3介質(zhì)故障 ：存儲數(shù)據(jù)庫的磁盤受到物理損壞導致數(shù)據(jù)無法讀出數(shù)據(jù)庫轉儲（備份）1事務故障的恢復：事務故障可以利用日志文件撤銷事務對數(shù)據(jù)庫的修改，使得事務像根本沒有啟動過一樣。（1）反向掃描文件日志（即從最后向前掃描日志文件），查找該事務的更新操作。（2）對該事務的更新操作執(zhí)行逆操作。（3）重復執(zhí)行（1）和（2），恢復該事務的其他更新操作，直至讀到此事務的開始標記，事務故障恢復就完成了。 2系統(tǒng)故障的恢復：系統(tǒng)故障造成數(shù)據(jù)庫不一致狀態(tài)的原因：一是未