西華大學(xué)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論重點(2013).doc

第一章 緒論（1）DB、DBMS和DBS的定義（2）數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展階段人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)階段的特點。（3）數(shù)據(jù)描述概念設(shè)計、邏輯設(shè)計和物理設(shè)計等各階段中數(shù)據(jù)描述的術(shù)語，概念設(shè)計中實體間二元聯(lián)系的描述（1:1，1:N，M:N）。（4）數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型的定義，兩類數(shù)據(jù)模型，邏輯模型的形式定義，ER模型，層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型和面向?qū)ο竽Ｐ偷臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及聯(lián)系的實現(xiàn)方式。（5）DB的體系結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)，兩級映像，兩級數(shù)據(jù)獨立性（6）DBMS DBMS的工作模式、主要功能和模塊組成。（7）DBSDBS的組成，DBA，DBS的全局結(jié)構(gòu)，DBS結(jié)構(gòu)的分類。小結(jié)l 數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)歷了人工管理、文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫三個階段。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，同時又克服了文件系統(tǒng)的三個缺陷：數(shù)據(jù)的冗余、不一致性和聯(lián)系弱。l 在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，應(yīng)該準(zhǔn)確使用術(shù)語，深刻了解實體間1:1、1:N和M:M三種聯(lián)系的意義。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點1. 面向全組織的復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2. 數(shù)據(jù)的冗余度小，易擴(kuò)充3. 具有較高的數(shù)據(jù)和程序的獨立性4. 統(tǒng)一的數(shù)據(jù)控制功能，數(shù)據(jù)共享程度高 實體-聯(lián)系模型基本概念實體、聯(lián)系、屬性、碼、超碼、候選碼、主碼一對一聯(lián)系，一對多聯(lián)系，多對多聯(lián)系特殊化、概括、聚集E-R圖表示方法E-R圖向關(guān)系模式的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)模型是對現(xiàn)實世界進(jìn)行抽象的工具，用于描述現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)聯(lián)系、數(shù)據(jù)語義和數(shù)據(jù)約束等方面內(nèi)容。數(shù)據(jù)模型分成概念模型和邏輯模型兩大類。前者的代表是實體聯(lián)系模型，后者的代表是層次、網(wǎng)狀、關(guān)系和面向?qū)ο竽Ｐ?。關(guān)系模型是當(dāng)今的主流模型，面向?qū)ο竽Ｐ褪墙窈蟀l(fā)展的方向。數(shù)據(jù)庫是存儲在一起集中管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)是對數(shù)據(jù)的三個抽象級別。它把數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS去做，用戶只需抽象地處理邏輯數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機(jī)中的存儲，減輕了用戶使用系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。由于三級結(jié)構(gòu)之間往往差別很大，存在著兩級映象，因此使DBS具有較高的數(shù)據(jù)獨立性：物理數(shù)據(jù)獨立性和邏輯數(shù)據(jù)獨立性。數(shù)據(jù)獨立性是指在某個層次上修改模式而不影響較高一層模式的能力。DBMS是位于用戶與OS之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。數(shù)據(jù)庫語言分成DDL和DML兩類。DBMS主要由查詢處理器和存儲管理器兩大部分組成。DBS是包含DB和DBMS的計算機(jī)系統(tǒng)。DBS的全局結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了DBS的模塊功能結(jié)構(gòu)。第2章 關(guān)系數(shù)據(jù)庫重要概念 （1）基本概念關(guān)系模型，關(guān)鍵碼（主鍵和外鍵），關(guān)系的定義和性質(zhì)，三類完整性規(guī)則（2）關(guān)系代數(shù)選擇、投影、笛卡兒積、集合并、差、交、自然連接、除小結(jié)（1）一般規(guī)則對于只涉及到選擇、投影、聯(lián)接的查詢可用下列表達(dá)式表示：（RS） 或者（RS）對于否定的操作，一般要用差操作表示，例如“檢索不學(xué)C2課的學(xué)生姓名”。對于檢索具有“全部”特征的操作，一般要用除法操作表示，例如“檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生姓名”。（2）“檢索不學(xué)C2課的學(xué)生姓名”，決不能用下式表示： SNAME，AGE（C#C2（SSC）一定要用“差”的形式： SNAME，AGE（S）SNAME，AGE（C#=C2（SSC）（3）“檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生學(xué)號”，要用S#，C#（SC）C#（C）表示， 而不能寫成S# （SCC#（C）形式。這是因為一個學(xué)生學(xué)的課程的成績可能是不一樣的。 第3章 SQL重要概念（1）SQL數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)，SQL的組成。（2）SQL的數(shù)據(jù)定義：SQL模式、基本表和索引的創(chuàng)建和撤銷。（3）SQL的數(shù)據(jù)查詢；SELECT語句的句法，SELECT語句的三種形式及各種限定，基本表的聯(lián)接操作，SQL3中的遞歸查詢。（4）SQL的數(shù)據(jù)更新：插入、刪除和修改語句。（5）視圖的創(chuàng)建和撤消，對視圖更新操作的限制。小 結(jié) l SQL的數(shù)據(jù)定義部分包括對SQL模式、基本表、視圖、索引的創(chuàng)建和撤消。l SQL的數(shù)據(jù)操縱分成數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新兩部分。l SQL的數(shù)據(jù)查詢是用SELECT語句實現(xiàn)，兼有關(guān)系代數(shù)和元組演算的特點。l SQL的數(shù)據(jù)更新包括插入、刪除和修改等三種操作，在視圖中只有行列子集視圖是可以更新的。SELECT語句是SQL的核心內(nèi)容，對于該語句考生應(yīng)掌握下列內(nèi)容。1SELECT語句的來歷在關(guān)系代數(shù)中最常用的式子是下列表達(dá)式：A1,An(F(R1Rm) 這里R1、Rm為關(guān)系，F(xiàn)是公式，A1、An為屬性。針對上述表達(dá)式，SQL為此設(shè)計了SELECTFROMWHERE句型：SELECT A1，AnFROM R1，RmWHERE F這個句型是從關(guān)系代數(shù)表達(dá)式演變來的，但WHERE子句中的條件表達(dá)式F要比關(guān)系代數(shù)中公式更靈活。2SELECT語句中出現(xiàn)的基本表名，應(yīng)理解為基本表中的元組變量，而列名應(yīng)理解為元組分量。 3SELECT語句的語義有三種情況，下面以學(xué)生表S（S#，SNAME，AGE，SEX）為例說明。第一種情況：SELECT語句中未使用分組子句，也未使用聚合操作，那么SELECT子句的語義是對查詢的結(jié)果執(zhí)行投影操作。譬如：SELECT S#，SNAMEFROM SWHERE SEX=M；第二種情況：SELECT語句中未使用分組子句，但在SELECT子句中使用了聚合操作，此時SELECT子句的語義是對查詢結(jié)果執(zhí)行聚合操作。譬如：SELECT COUNT（*），AVG（AGE）FROM SWHERE SEX=M； 該語句是求男同學(xué)的人數(shù)和平均年齡。 第三種情況：SELECT語句使用了分組子句和聚合操作（有分組子句時必有聚合操作），此時SELECT子句的語義是對查詢結(jié)果的每一分組去做聚合操作。譬如：SELECT AGE，COUNT（*）FROM SWHERE SEX=MGROUP BY AGE；該語句是求男同學(xué)每一年齡的人數(shù)。 4SELECT語句中使用分組子句的先決條件是要有聚合操作。但執(zhí)行聚合操作不一定要用分組子句。譬如求男同學(xué)的人數(shù)，此時聚合值只有一個，因此不必分組。 但同一個聚合操作的值有多個時，必須使用分組子句。譬如求每一年齡的學(xué)生人數(shù)。此時聚合值有多個，與年齡有關(guān)，因此必須分組。 第六章 關(guān)系數(shù)據(jù)理論重要概念 （1）理解概念函數(shù)依賴、部分函數(shù)依賴、完全函數(shù)依賴、傳遞函數(shù)依賴、多值依賴 主碼、主屬性、全碼 (2)關(guān)系模式的冗余和異常問題。（3）FD的定義（4）關(guān)系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。分解成2NF、3NF模式集的算法。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的規(guī)范化設(shè)計是指面對一個現(xiàn)實問題,如何選擇一個比較好的關(guān)系模式集合。規(guī)范化設(shè)計理論主要包括三個方面的內(nèi)容：數(shù)據(jù)依賴、范式和模式設(shè)計方法。其中數(shù)據(jù)依賴起著核心的作用。數(shù)據(jù)依賴研究數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，范式是關(guān)系模式的標(biāo)準(zhǔn)，模式設(shè)計方法是自動化設(shè)計的基礎(chǔ)。規(guī)范化設(shè)計理論對關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的設(shè)計起著重要的作用。小結(jié)本章討論如何設(shè)計關(guān)系模式問題。關(guān)系模式設(shè)計得好與壞，直接影響到數(shù)據(jù)冗余度、數(shù)據(jù)一致性等問題。要設(shè)計好的數(shù)據(jù)庫模式，必須有一定的理論為基礎(chǔ)。這就是模式規(guī)范化理論。在數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)冗余是指同一個數(shù)據(jù)存儲了多次，由數(shù)據(jù)冗余將會引起各種操作異常。通過把模式分解成若干比較小的關(guān)系模式可以消除冗余。函數(shù)依賴XY是數(shù)據(jù)之間最基本的一種聯(lián)系，在關(guān)系中有兩個元組，如果X值相等那么要求Y值也相等。范式是衡量模式優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，范式表達(dá)了模式中數(shù)據(jù)依賴之間應(yīng)滿足的聯(lián)系。范式的級別越高，其數(shù)據(jù)冗余和操作異常現(xiàn)象就越少。關(guān)系模式的規(guī)范化過程實際上是一個“分解”過程：把邏輯上獨立的信息放在獨立的關(guān)系模式中。分解是解決數(shù)據(jù)冗余的主要方法，也是規(guī)范化的一條原則：“關(guān)系模式有冗余問題就分解它”。第七章 數(shù)據(jù)庫設(shè)計重要概念（1）DBS生存期及其7個階段的任務(wù)和工作，DBD過程的輸入和輸出。（2）概念設(shè)計的重要性、主要步驟。邏輯設(shè)計階段的主要步驟。（3）ER模型的基本元素，屬性的分類，聯(lián)系的元數(shù)。采用ER方法的概念設(shè)計步驟。（4）ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換規(guī)則。采用ER方法的邏輯設(shè)計步驟。小結(jié)l 數(shù)據(jù)庫的生命周期l 數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟l ER模型n 基本概念和引進(jìn)對象后的擴(kuò)展n ER模型的設(shè)計方法n ER模型向關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換對ER模型的理解 ER模型是人們認(rèn)識客觀世界的一種方法、工具。ER模型具有客觀性和主觀性兩重含義。ER模型是在客觀事物或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成的，在某種程度上反映了客觀現(xiàn)實，反映了用戶的需求，因此ER模型具有客觀性。但ER模型又不等同于客觀事物的本身，它往往反映事物的某一方面，至于選取哪個方面或哪些屬性，如何表達(dá)則決定于觀察者本身的目的與狀態(tài)，從這個意義上說，ER模型又具有主觀性。 ER模型的設(shè)計過程，基本上是兩大步：先設(shè)計實體類型（此時不要涉及到“聯(lián)系”）；再設(shè)計聯(lián)系類型（考慮實體間的聯(lián)系）。具體設(shè)計時，有時“實體”與“聯(lián)系”兩者之間的界線是模糊的。數(shù)據(jù)庫設(shè)計者的任務(wù)就是要把現(xiàn)實世界中的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)間的聯(lián)系抽象出來，用“實體”與“聯(lián)系”來表示。 另外，設(shè)計者應(yīng)注意，ER模型應(yīng)該充分反映用戶需求，ER模型要得到用戶的認(rèn)可才能確定下來。系統(tǒng)篇小結(jié) (1)事務(wù)的定義，COMMIT和ROLLBACK的語義，事務(wù)的ACID性質(zhì)。（2） 恢復(fù)的定義、基本原則和實現(xiàn)方法，故障的類型，檢查點技術(shù)，REDO和UNDO操作，運(yùn)行記錄優(yōu)先原則。 （3） 并發(fā)操作帶來的三個問題，X鎖、S鎖、活鎖、死鎖，并發(fā)調(diào)度，串行調(diào)度，并發(fā)調(diào)度的可串行化，兩段封鎖法。（4） 完整性的定義，完整性子系統(tǒng)的功能，完整性規(guī)則的組成。SQL中的三大類完整性約束，SQL3中的觸發(fā)器技術(shù)。（5） 安全性的定義、級別，權(quán)限，SQL中的安全性機(jī)制，幾種常用的安全性措施，自然環(huán)境的安全性。 小結(jié)1. 事務(wù)以及事務(wù)的四個性質(zhì)2. 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的恢復(fù)原理、常用技術(shù)、故障類型和恢復(fù)方法3. 檢查點技術(shù)4. 封鎖操作以及封鎖帶來的問題5. 并發(fā)操作和可串行化6. 數(shù)據(jù)庫的完整性以及SQL中相應(yīng)的語句例題講解設(shè)教學(xué)數(shù)據(jù)庫有三個表：學(xué)生表：S（S#，SNAME，AGE，SEX）選課表：SC（S#，C#，GRADE）課程表：C（C#，CNAME，TEACHER）（1）試寫出下列查詢語句的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式檢索不學(xué)課程號為C8課程的學(xué)生學(xué)號和姓名（2）試寫出（1）的SELECT語句表達(dá)形式（3）假設(shè)S和C已建立，試用CREATE語句創(chuàng)建表SC（需建立主鍵和外鍵）。表中字段類型、長度按常規(guī)定義。（4）試寫出下列刪除操作的SQL語句從SC表中把課程名為“PASCAL”女學(xué)生選課元組全部刪除（1）S#，SNAME(S)S#，SNAME(sC# = C8 (S SC)（2）select S#，SNAME from S where S# not in (select S# from SC where C# = C8）（3）CREATE TABLE SC(S# CHAR（4）, C# CHAR（4）, GRADE SAMLLINT, PRIMARY KEY (S#，C#), FOREIGN KEY (S#)REFERENCES S(S#), FOREIGN KEY (C#)REFERENCES C(S#)）；（4）delete from SCwhere C# in (select C# from C where CNAME = PASCAL)and S# in (select S# from S where SEX = F )； 設(shè)某商業(yè)集團(tuán)數(shù)據(jù)庫中有三個實體。一是“公司”實體集，屬性有公司編號、公司名、地址等；二是“倉庫”實體集，屬性有倉庫編號、倉庫名、地址等；三是“職工”實體集，屬性有職工編號、姓名、性別等。公司與倉庫間存在“隸屬”聯(lián)系，每個公司管轄若干個倉庫，每個倉庫只能屬于一個公司管轄；倉庫與職工之間存在“聘用”聯(lián)系，每個倉庫可聘用多個職工，每個職工只能在一個倉庫工作，倉庫聘用職工有聘期和工資。（1）試畫出ER圖，并在圖上注明屬性、聯(lián)系的類型（2）將ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型，并注明主鍵和外鍵。（1） ER圖1隸屬1N公司公司編號公司名地址倉庫倉庫編號倉庫名地址聘用聘期工資N職工職工編號姓名性別（2）關(guān)系模型有三個表（帶下劃線的為主鍵，紅色的為外鍵）公司（公司編號，公司名，地址）倉庫（倉庫編號，倉庫名，地址，公司編號）職工（職工編號，姓名，性別，倉庫編號，聘期，工資）設(shè)關(guān)系模式R（S#，C#，GRADE，TNAME，TADDR），其屬性分別表示學(xué)生學(xué)號、選修課程的編號、成績、任課教師姓名、教師地址等意義。如果規(guī)定，每個學(xué)生每學(xué)一門課只有一個成績；每門課只有一個任課教師；每個教師只有一個地址（此處不允許教師同名同姓）。（1）試寫出關(guān)系模式R基本的FD和候選碼。（2）試把R分解成2NF模式集，并說明理由（3）試把R分解成3NF模式集，并說明理由（1） 根據(jù)“每個學(xué)生每學(xué)一門課只有一個成績”的語義，可寫出FD（S#，C#）GRADE根據(jù)“每門課只有一個任課教師”的語義，可寫出FD C#TNAME根據(jù)“每個教師只有一個地址”的語義，可寫出FD TNAME TADDR候選碼是（S#，C#），因為從（S#，C#）可函數(shù)決定全部屬性。（2） 由于R中存在下列兩個FD：（S#，C#）GRADE和C#TNAME因此，（S#，C#） TNAME是一個局部FD，即TNAME部分依賴候選碼（S#，C#），所以R不是2NF。此時，R中就會存在數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)異常，如果一門課程有50個學(xué)生選修，那么在關(guān)系中就會出現(xiàn)50個元組，即這門課程的任課教師姓名和地址就要重復(fù)出現(xiàn)50次。這就是數(shù)據(jù)冗余，隨之就會出現(xiàn)各種操作異常。如果把R分解成R1（S#，C#，GRADE）和R2（C#，TNAME，TADDR），就能消除上面提到的局部FD和數(shù)據(jù)冗余問題，并且R1和R2都是2NF模式。因此R分解成的2NF模式集是R1，R2。（3）前面R1已是3NF了，但R2還不是3NF。因為在R2中的候選碼是C#，并且存在下列兩個FD：C#TNAME 和 TNAME GRADE即TADDR傳遞依賴于候選碼C#，所以R2不是3NF。此時，R2中也會出現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余和操作異常。如果一個教師開設(shè)5門課，那么在關(guān)系中就會出現(xiàn)5個元組，即這個教師的地址就要重復(fù)出現(xiàn)5次。這也是數(shù)據(jù)冗余，隨之也會產(chǎn)生各種操作異常。如果把R2分解成R21（C#，TNAME）和R22（TNAME，TADDR），就會消除上面提到的傳遞依賴和數(shù)據(jù)冗余問題，并且R21和R22都是3NF模式。因此R分解成的3NF模式集是R1，R21，R22。(1) T1、T2、T3有如左圖所示的調(diào)度，執(zhí)行過程中數(shù)據(jù)不一致的類型有（ ），在以下回答中選擇正確的答案 答案： a 、c a、丟失修改數(shù)據(jù) b、不可重讀數(shù)據(jù) c、讀臟數(shù)據(jù) (2) 要使數(shù)據(jù)一致，就必須對數(shù)據(jù)加鎖，試說明解決辦法 (3)寫出一個可串行調(diào)度，并給出執(zhí)行結(jié)果（3分）答：（2）的解決辦法就是一個可串行調(diào)度 若T1、T2、T3三個事務(wù)允許并發(fā)執(zhí)行，則有多少種可能正確的執(zhí)行結(jié)果，并寫出調(diào)度情況和執(zhí)行結(jié)果。（3分）答：共六種：T1T2T3 執(zhí)行結(jié)果64 T1T3T2執(zhí)行結(jié)果32 T2T1T3執(zhí)行結(jié)果36T2T3T1執(zhí)行結(jié)果18 T3T1T2執(zhí)行結(jié)果12 T3T2T1執(zhí)行結(jié)果10設(shè)有一教師工資管理系統(tǒng)的E-R圖如圖所示（回答問題時只用圖中字符屬性）1.請對下列數(shù)據(jù)庫設(shè)計階段排列先后順序 a、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、b.需求分析、c.數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、 d.數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、e.數(shù)據(jù)庫的維護(hù)、f.數(shù)據(jù)庫的實施 2.對一數(shù)據(jù)設(shè)計，E-R圖應(yīng)該在哪個階段設(shè)計 3. 試使用E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型的原則，將教師工資管理系統(tǒng)的E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型 4.寫出下列問題的SQL語句(1).將本題中3小題的關(guān)系模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫的基本表(2).查詢教師姓名中有“中”字符的教師姓名、工資總額的記錄(3).查詢女副教授的姓名、工資總額的記錄(4).在表中增加一教師記錄“012 王中一 男 教授 計算機(jī)” (5).在表中刪除一教師記錄“012 王中一 男 教授 計算機(jī)” (6).將所有教師的姓名，工資總額按工資總額的降序排序 教師Teacher工資Wages發(fā)工資Pay編號Bh姓名Xm性別Xb職稱Zc所在系Szm水電費(fèi)Sd房租費(fèi)Fz工資總額Gz補(bǔ)貼Bt福利Fl獎金Jj編號Bh111.答案：需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫物理結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)庫的實施、數(shù)據(jù)庫的維護(hù)。2.答案： E-R圖應(yīng)該在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計階段設(shè)計 3.答案： 教師（編號、姓名、性別、職稱、所在系）工資（編號、工資總額、補(bǔ)貼、福利、獎金、教師編號、水電費(fèi)、房租費(fèi)）或Teacher（ Bh 、Xm 、Xb 、Zc 、Szm ）Wages（ Bh 、