数据库每章知识点总结

数据库每章知识点总结

第一章

数据（Data）是数据库中存储的基本对象；描述事物的符号记录称为数据。

数据库（DataBase）的特点：永久存储、有组织和可共享三个基本特点。

数据库管理系统的功能：①数据定义功能②数据组织、存储和管理③数据操纵功能④数据库的事务管理和运行管理⑤数据库的建立和维护功能⑥其他功能。

数据库系统（DBS）的特点：数据模型：

应满足三方面的要求：一是能够比较真实地模拟现实世界；二是容易为人所理解；三是便于在计算机上实现。

数据模型组成三要素：数据结构；数据操作；数据的完整性约束条件。

数据模型分两类：概念模型；逻辑模型。信息世界中的基本概念：

实体：客观存在并可相互区别的事物称为实体。属性：实体所具有的某一特性称为属性。码：唯一标识实体的属性称为码。

域：域是一组具有相同数据类型的值的集合。实体型：具有相同属性的实体必然具有共同的特征而后性质。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。

实体集合：同意类型实体的集合称为实体集。联系：在现实世界中，事物内部以及事物之间是有联系的，这些联系就在联系在信息世界中反映为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。

数据库系统的三级模式结构：

数据库系统的三级模式结构是指数据库系统是由外模式、模式和内模式三级构成。

模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公共数据视图

外模式也称子模式或用户模式，它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，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。

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表示方式。数据库的二级映像功能与数据独立性

外模式/模式映像：模式描述的是数据的全局逻辑结构，外模式描述的是数据的局部逻辑结构。模式/内模式映像：数据库中只有一个模式，也只有一个内模式，所以模式/内模式映像是唯一的，它定义了数据全局逻辑结构之间的对应关系。

第二章

关系模型描述出现实世界的实体一集实体间的各种联系。

域是一组具有相同数据类型的集合。笛卡尔积是域上面的一种集合运算关系是笛卡尔积的有限子集。

关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码。

若一个甘系有多个候选码，则选定其中一个为主码。

候选码的诸属性称为主属性。不包含在任何候选码中的属性称为非主属性或非码属性。基本的关系操作：关系模型汇总常用的关系操作包括查询操作和插入、删除、修改操作两大部分。关系的查询表达能力很强，是关系操作中最主要的部分。查询操作又可以分为：选择、投影、链接、除、并、查、交、笛卡尔积等。其中选择、投影、并、差、笛卡尔积是5种基本操作。其他操作时可以用基本操作来定义和导出的。

特点：关系操作的特点是是集合操作方式，既操作对象和结果都是集合。

关系的三类完整性约束的概念：

实体完整性：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。参照完整性：若属性（或属性组）F是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码K，相对应（基本关系R和S不一定是不同的关系），则对于R中每个元组在F上的值必须为：或者取空值（F的每个属性值均为空值）；或者等于S中某个元组的主码值。

用户定义完整性:用户定义完整性就是针对某一具体关系数据库的约束条件。它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。

第三章

SQL的特点：综合统一、高度非过程化、面向集合的操作方式、以同一种语法结构提供多种使用方式、语言简洁，易学易用。

三级模式结构：外模式对应于视图和部分基本表，模式对应于基本表，内模式对应于存储文件。

视图是从一个或几个基本表导出的表。它与基本表不同，是一个虚表。数据库中只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据，这些数据

仍存放在原来的基本表中。视图就像一个窗口，透过它可以看到实据库中自己感兴趣的数据及其变化。

视图的作用：视图能够简化用户的操作、视图使用户能以多种角度看待统一数据、视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性、视图能够对机密数据提供安全保护、适当的利用视图可以更清晰的表达查询。SQL的数据定义语句：（P83）

第四章

数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。计算机系统安全性是指为家算计系统建立和采取的各种安全保护措施，以保护计算机系统中的硬件、软件及数据，防止其因偶然或恶意的原因使系统遭到破坏，数据遭到更改或泄漏等。授权与回收

GRANT语句向用户授予权限，REVOKE语句收回授权的权限。

GRANT语句的一般格式为：

GRANT[,]ON[，]TO[，][WITHGRANTOPTION]；例：

GRANTSELECT,UPDATE(Sno),ALLPRIVILEGES，INSERT

ONTABLEStudent，CourseTOU2，U3,PUBLICWITHGRANTOPTION

REVOKE语句的一般格式：REVOKE[,]ON[，]FROM[，][CASCADE|RESTRICT]；例：

REVOKEINSERTONTABLESCFROMU5CASCADE

第五章

数据库完整性的概念：数据库完整性是指数据的正确性和相容性。

数据的完整性是为了防止数据库中存在不符合语义的数据，也就是防止数据库中存在不正确的数据。

三类基本的完整性：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性。

第六章

设R（U）是属性集U上的关系模式。X，Y是U的子集。若对R（U）的任意一个可能的关系r，r中不可能存在两个元组在X上的属性值相等，而Y上的属性值不等，则称X函数确定Y或Y函数依赖于X，记作X→Y。X→Y，但Y\\X则称X→Y是非平凡的函数依赖。X→Y，但Y\\X则称X→Y是平凡的函数依赖。在R(U)中，如果X→Y，并且对于X的任何一个真子集X′,都有X′→Y，则称Y对X完全函数依赖。记作X→(F↑)Y

若X→Y，但Y不完全函数依赖于X，则称Y对X部分函数依赖，记作：X→(P↑)Y

范式：关系数据库中的关系是要满足一定要求的，满足不同程度要求的为不同范式。满足最低要求的叫第一范式，简称1NF。

若R∈1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于码，则R∈2NF

关系模式R中若不存在这样的码X，属性组Y及非主属性Z(Z\\Y)使得X→Y，Y→Z成立，Y→/X，则称R∈3NF。

不好的关系模式带来的问题：在关系数据库中，对关系模式的基本要求是满足第一范式。不好的关系模式会出现插入、删除异常，修改复杂，数据冗余等毛病。

第七章

数据库设计的基本步骤：

需求分析→概念结构设计→逻辑结构设计→物理结构设计→数据库实施→数据库运行和维护。

概念结构设计的结果是将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构。通过概念设计得到的概念模型是从现实世界的角度对所要解决的问题的描述。第八章

数据库工作单元与源程序工作单元之间的通信主要包括：

1.向主语言传递SQL语句的执行状态信息，使主语言能够据此信息控制程序流程，主要用SQL通信区实现

2.主语言向SQL语句提供参数，主要用主变量实现

3.将SQL语句查询数据库的结果交主语言处理，主要用主变量和游标实现。

第九章

查询优化就是选择一个高效执行的查询处理策略。按照优化的层次一般可分为代数优化和物理优化。

代数优化是指关系代数表达式的优化，即按照一定的规则，改变代数表达式中操作的次序和组合，使查询执行更高效。

物理优化则是指存取路径和底层操作算法的选择。选择的依据可以是基于规则的，也可以是基于代价的，还可以是基于语义的。

第十章

事务是用户定义的一个数据库操作序列，是数据库应用程序的基本逻辑单元。

事务具有四个特性：原子性、一致性、隔离性和持续性，简称ACID。

故障的种类：事务内部的故障、系统故障、介质故障、计算机病毒。

当系统运行过程中发生故障，利用数据库后备副本和日志文件就可以将数据库恢复到故障前的某个一致性状态。

事务故障的恢复：1.反向扫描日志文件，查找该事务的更新操作；2.对该事务的更新操作执行逆操作；3.继续反向扫描日志文件，查找该事务的其他更新操作，并做同样处理；4.直到读到此事务的开始表记，事务故障恢复就完成了。

系统故障的恢复：1.正向扫描日志文件，找出在故障发生前已经提交的事务，将其事务标识记入重做队列。同时找出故障发生时尚未完成的事务，将其事务标识记入撤销队列。2.对撤销队列中的各个事务进行撤销处理；3.对重做队列中的各个事务进行重做处理。

介质故障的恢复：1.装入最新的数据库后备副本，使数据库恢复到最近一次转储时的一致性状态；2.装入相应的日志文件副本，重做已完成的事务。

第十一章

并发操作：多个处理机同时运行多个事务，实现多个事务真正的并行运行。

三种数据不一致性：丢失修改、不可重复读、读“脏”数据

两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据加锁和解锁。

1.在对任何数据进行读、写操作之前，首先要申请并获得对该数据的封锁。

2.在释放一个封锁之后，事务不再申请和获得任何其他的封锁。

“两段”锁的含义是，事务分为两个阶段，第一阶段是获得封锁，也称为扩展封锁。这个阶段事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放任何锁。第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。这个阶段，事务可以释放任何数据项行的任何类型的锁，但是不能再申请任何锁。

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第一章绪论

1.基本概念

(1)数据库；(2)数据库管理系统；(3)数据库系统；(4)实体；(5)属性；(6)码；(7)域；(8)实体型；(9)实体集；(10)联系(1:1)(1:n)(m:n)（11）现实世界、观念世界（信息世界）、数据世界

2.数据管理技术的发展阶段

人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段和高级数据库技术阶段等各阶段的特点。3.数据库系统的特点(1)数据结构化

(2)共享性高，冗余度低，易扩充(3)独立性高

(4)由DBMS统一管理和控制4.DBMS的数据控制功能(1)数据的安全性保护(2)数据的完整性检查(3)并发控制(4)数据库恢复5.数据模型的组成要素

数据结构、数据操作、数据的约束条件6.最常用的数据模型

层次、网状、关系、面向对象模型7.关系模型

关系:一张表元组:表中的一行属性:表中的一列

主码:表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组域:属性的取值范围

分量:元组中的一个属性值关系模式:对关系的描述。

表示为：关系名（属性1，属性2,…属性n)8.关系数据模型优缺点

(1)建立在严格的数学概念基础之上(2)概念单一

(3)存取路径对用户透明9.数据库系统的三级模式结构内模式、外模式、模式二级映射

10.数据库系统的组成本章重要概念

（1）DB、DBMS和DBS的定义（2）数据管理技术的发展阶段人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段和高级数据库技术阶段等各阶段的特点。（3）数据描述概念设计、逻辑设计和物理设计等各阶段中数据描述的术语，概念设计中实体间二元联系的描述（1:1，1:N，M:N）。（4）数据模型数据模型的定义，两类数据模型，逻辑模型的形式定义，ER模型，层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型的数据结构以及联系的实现方式。（5）DB的体系结构三级结构，两级映象，两级数据独立性，体系结构各个层次中记录的联系。（6）DBMS（数据库管理系统）DBMS的工作模式、主要功能和模块组成。

（7）DBS（数据库系统）DBS的组成，DBA，DBS的全局结构，DBS结构的分类。

第二章关系数据库

1.基本概念

关系，候选码，主码，主属性，非主属性，键2.完整性约束

实体完整性、参照完整性、用户定义完整性3.笛卡儿积4.关系的性质

列是同质的

不同的列可出自同一个域，每一列为一个属性，不同的属性要有不同的属性

名

列的顺序无所谓

任意两个元组不能完全相同行的顺序无所谓

分量必须取原子值，即每一个分量必须是不可分的数据项

5.关系的完整性

实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性6.关系代数

(1)并、交、差、广义笛卡儿积(2)选择(3)投影

(4)连接：等值连接、自然连接

超键(SuperKey)：在关系中能惟一标识元组的属性集称为关系模式的超键。

候选键(CandidateKey)：不含有多余属性的超键称为候选键。也就是在候选键中，若要再删除属性，就不是键了。

主键：(PrimaryKey)：用户选作元组标识的一个侯选键称为主键。一般，如不加说明，则键是指主键。

外键：(ForeignKey)：如果关系R中属性K是其他模式的主键，那么K在模式R中称为外键

例如：学生（学号，姓名，性别，驾驶证号）假定学生不重名超键：（学号，姓名），（学号，性别），（学号，姓名，性别），（姓名，性别）等等候选键：学号，姓名

主键：你在数据库定义的时候，如果选择学号作为键，那么学号就是候选键外键：驾驶证号本章的重要概念（1）基本概念关系模型，关键键（主键和外键），关系的定义和性质，三类完整性规则，ER模型到关系模型的转换规则。（2）关系代数五个基本操作，四个组合操作，七个扩充操作。

第三章SQL语言

1.SQL的特点

综合统一

高度非过程化

面向集合的操作方式

以同一种语法结构提供两种使用方式语言简洁，易学易用

2.表

(1)创建表createtablecreatetablestudent(Snochar(5)notnull,Snamechar(20)unique,Ssexchar(1),Sageint,

Sdeptchar(15));(2)createtablecustomer(

customer_namechar(20)notnull,customer_streetchar(30),customer_citychar(30),

primarykey(customer_name));(3)createtableaccount(

account_numberchar(10)notnull,branch_namechar(15),balanceint,

primarykey(account_number),

foreignkey(branch_name)referencebranch(branch_name),check(balance>=0));(2)修改表altertable(3)删除表droptable3.索引

(1)创建索引createindex(2)删除dropindex4.查询select(1)格式

(2)单表查询：选择列、满足条件、排序、分组、集函数(3)连接查询(4)嵌套查询IN、比较、（ANY或ALL）、EXISTS(5)集合查询

5.更新数据INSERT、UPDATE、DELETE6.视图(1)建立视图Createview(2)视图的作用7.数据控制

(1)授权Grant

(2)收回权限Revoke本章的重要概念

（1）SQL数据库的体系结构，SQL的组成。

（2）SQL的数据定义：SQL模式、基本表和索引的创建和撤销。

（3）SQL的数据查询；SELECT语句的句法，SELECT语句的三种形式及各种限定，基本表的联接操作，SQL中的递归查询。

（4）SQL的数据更新：插入、删除和修改语句。（5）视图的创建和撤销，对视图更新操作的限制。

（6）嵌入式SQL：预处理方式，使用规定，使用技术，卷游标，动态SQL语句。

第四章关系数据库的规范化设计

1.函数依赖、部分函数依赖、完全函数依赖、传递依赖2.1NF、2NF、3NF、BCNF模式的分解

关系模式的分解需要遵循两个主要原则：

1.满足无损连接分解的要求。

2.既要满足无损连接分解的要求，又要满足保持函数依赖无损分解的测试方法

算法4.3无损分解的测试的算法：如何判断是否是无损分解构造一张k行n列的表格，每列对应一个属性Aj（1≤j≤n），每行对应一个模式Ri（1≤i≤k）。如果Aj在Ri中，那么在表格的第i行第j列处填上符号aj，否则填上bij。

把表格看成模式R的一个关系，反复检查F中每个FD在表格中是否成立，若不成立，则修改表格中的值。修改方法如下：对于F中一个FDX→Y，如果表格中有两行在X值上相等，在Y值上不相等，那么把这两行在Y值上也改成相等的值。如果Y值中有一个是aj，那么另一个也改成aj；如果没有aj，那么用其中一个bij替换另一个值（尽量把下标ij改成较小的数）。一直到表格不能修改为止。（这个过程称为chase过程）

若修改的最后一张表格中有一行是全a，即a1a2…an，那么称ρ相对于F是无损分解，否则称损失分解。无损分解的测试方法第一范式（1NF）1NF的定义如果一个关系模式R的所有属性都是不可分的基本数据项，则R∈1NF即不能以集合、序列等作为属性值。第一范式是对关系模式的最起码的要求。不满足第一范式的数据库模式不能称为关系数据库但是满足第一范式的关系模式并不一定是一个好的关系模式第二范式（2NF）

（回顾）定义4.14对于FDW→A，如果存在XW有X→A成立，那么称W→A是局部依赖（A局部依赖于W）；否则称W→A是完全依赖。完全依赖也称为“左部不可约依赖”。（回顾）定义4.15如果A是关系模式R的候选键中属性，那么称A是R的主属性；否则称A是R的非主属性。

定义4.16如果关系模式R是1NF，且每个非主属性完全函数依赖于候选键，那么称R是第二范式（2NF）的模式。如果数据库模式中每个关系模式都是2NF，则称数据库模式为2NF的数据库模式。第三范式（3NF）

（回顾）定义4.17如果X→Y，Y→A，且Y→X和A∈Y，那么称X→A是传递依赖（A传递依赖于X）。

定义4.18如果关系模式R是1NF，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R是第三范式（3NF）的模式。如果数据库模式中每个关系模式都是3NF，则称其为3NF的数据库模式。

将2NF的关系模式规范化为3NF的关系模式，其方法是消除2NF的关系

模式中非键属性对键的传递依赖。

本章重要概念

（1）关系模式的冗余和异常问题。

（2）FD的定义、逻辑蕴涵、闭包、推理规则、与关键码的联系；平凡的FD；属性集的闭包；推理规则的正确性和完备性；FD集的等价。

（3）无损分解的定义、性质、测试；保持依赖集的分解。

（4）关系模式的范式：1NF，2NF，3NF，BCNF。分解成2NF、3NF模式集的算法。

第五章数据库设计

1.数据库设计的六个阶段

需求分析、概念结构设计、逻辑结构设计物理结构设计、数据库实施、数据库运行和维护2.需求分析：

数据字典：数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程3.概念结构设计

(1)是整个数据库设计的关键，它通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成一个独立于具体DBMS的概念模型(2)E-R图：基本表示方法4.逻辑结构设计

是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化5.物理设计

(1)为逻辑数据模型选取一个最适合应用环境的物理结构（包括存储结构和存取方法）6.实施阶段

设计人员运用DBMS提供的数据语言及其宿主语言，建立数据库，编制与调试程序，组织数据入库，并进行试运行7.运行和维护阶段

数据库应用系统经过试运行后即可投入正式运行。重构，重组织本章重要概念

（1）DBS生存期及其7个阶段的任务和工作，DBD过程的输入和输出。（2）概念设计的重要性、主要步骤。逻辑设计阶段的主要步骤。

（3）ER模型的基本元素，属性的分类，联系的元数、连通词、基数。采用ER方法的概念设计步骤。

（4）ER模型到关系模型的转换规则。采用ER方法的逻辑设计步骤。（5）ER模型的扩充：弱实体，超类和子类。

第七章系统实现技术

1.事务(1)概念

(2)特性：原子性、一致性、隔离性、持续性2.故障种类事务

内部的故障、系统故障、介质故障3.恢复的实现技术

(1)数据转储：转储状态、转储方式

(2)日志：基本格式和内容、日志的作用、登记日志文件并发控制

1.问题：丢失修改、不可重复读、读“脏”数据2.封锁共享锁、排它锁3.一级封锁协议

(1)事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放(2)解决的问题：防止丢失修改4.二级封锁协议

(1)一级封锁协议加上事务T在读取数据R前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁(2)解决的问题：防止丢失修改、防止读“脏”数据5.三级封锁协议

(1)一级封锁协议加上事务T在读取数据R前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。(2)解决的问题：防止丢失修改、防止读“脏”数据、防止不可重复读6.活锁和死锁

(1)死锁的预防：一次封锁法，顺序封锁法(2)死锁的诊断：超时法，等待图法(3)死锁的解除：选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的所有锁，使其它事务得以继续进行下去。本章重要概念

事务的定义，COMMIT和ROLLBACK的语义，事务的ACID性质

恢复的定义、基本原则和实现方法，故障的类型，检查点技术，REDO和UNDO操作，运行记录优先原则。

并发操作带来的三个问题，X锁、S锁、活锁、饿死和死锁

完整性的定义，完整性子系统的功能，完整性规则的组成。SQL中的三大类完整性约束，SQL3中的触发器技术。

安全性的定义、级别，权限，SQL中的安全性机制，几种常用的安全性措施，自然环境的安全性。

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