华南师范大学数据库系统复习.docx

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华南师范大学数据库系统复习

考试范围:

1、第一到第七章.包括教材、课件、实验（基本内容,只要做过实验就没问题）

2、“熟记”部分,一定要熟记

3、“查询习题讲解"课件中的题型及方法（跟第二次实验讲评一起的方法PPT）

4、掌握蓝色部分的应用题型和解题方法（对应章节的课件中有）

第一章数据库系统概述

1.四个概念：

什么是数据?

什么是数据库?

什么是数据库管理系统（DBMS）?

什么是数据库系统（DBS）？

答：

数据：

以描述事物属性的符号；数据库：

一个相互联系的数据的集合；数据库管理系统DBMS:

存取和管理这些数据的一套程序；数据库系统DBS：

由数据库、数据库管理系统、计算机系统组成。

2.熟记数据库系统的组成。

数据库、硬件、软件（DBMS，OS，数据库应用程序，应用程序开发工具），人员（数据库管理员，应用程序员，最终用户）

DBS=数据库+数据库管理系统+计算机系统

3.理解数据库管理员DBA是对数据库进行集中控制和管理的最重要人员。

4.实例和模式的对比（内容/状态vs结构，变化vs稳定）

模式：

数据库中表的结构（属性），相对稳定。

实例：

数据库中表的具体内容（元组）,时时变化。

5.三级模式:

物理模式（又称内模式）,逻辑模式（又称模式），和子模式（又称外模式）的含义是什么？

一个数据库有几个物理模式,逻辑模式和子模式？

三级模式间的两极映射，以及是由谁（DMBS）完成这种映射功能的?

两级映射的作用（好处）是带来以下两种数据独立性。

物理模式：

整体数据库的物理结构，描述全体数据在硬盘等介质上如何存储。

一个数据库只有一个内模式。

逻辑模式：

整体数据库的逻辑结构，描述所有数据的结构和数据间联系，屏蔽了向下的物理模式,即与数据的物理存储细节和硬件环境无关.一个数据库只有一个模式。

子模式：

一部分数据库的逻辑结构（特定用户能看到的部分），一部分数据库的逻辑结构（特定用户能看到的部分）。

外模式=用户视图=（逻辑）模式的子集

两级映射：

内模式/模式映像，外模式/模式映像

6.两种数据独立性：

什么是逻辑数据独立性?

什么是物理数据独立性？

用户或者应用程序面向的到底是哪一级数据库模式？

物理数据独立性:

当数据库的物理存储结构改变时（如存储位置改变）,应用程序不必变化。

内模式/模式映射保证了物理数据独立性。

逻辑数据独立性：

当数据库的整体逻辑结构改变时（如字段的增减,字段名修改），应用程序不一定要改变。

外模式/模式映射保证了逻辑数据独立性.

用户/应用程序面向的是:

外模式

7.熟记数据模型的定义，组成部分（三要素）：

数据结构，数据操作，数据完整性约束

数据模型是用于描述数据、数据联系、数据语义和数据约束的一套工具与方法.

8.概念数据模型用于数据库设计，是对客观世界的第一层抽象.常见例子是E—R模型。

9.例举各种用于数据库的数据模型:

层次、网状、关系、对象、半结构化等.

第二章关系模型与关系运算

1.数据模型的三要素?

关系模型的三要素?

数据模型三要素：

数据结构、数据操作、数据完整性约束

关系模型三要素：

关系、关系操作、关系完整性约束

2.关系的组成：

什么是属性？

什么是元组?

什么是分量？

属性：

关系的一列

元组：

关系的一行

分量：

行和列的交叉（某个元组的某个属性值）

3.理解关系有哪些基本性质？

列的同质性：

同一列中的分量（值）必须具有相同的类型，因为它们来自同一个域。

异列同域性：

不同列可以来自同一个域,但属性名不能相同

元组相异性：

关系里的任意两行不能相同，因为关系是一个元组集合

行列无序性:

关系的行或列是顺序无关的.

属性值原子性：

每一个属性值（分量）都必须是原子的（不可分），不允许出现组合数据,更不允许“表中有表".

4.关系有哪四种键？

数量（是否有多个）?

什么是外部键？

外部键的属性名可以和所对应的主键不同。

外部键可以指向同一个关系的主键。

例如：

学生（学号，姓名,班长学号.。

。

）。

外部键从E-R图的什么概念转化而来？

超键:

关系中能够唯一标识每个元组的属性或者属性组，数量可能有多个。

候选键:

把超键中多余的属性去掉后，剩余的就是候选键，数量可能有多个。

主键：

从候选键选出一个作为主键,数量只能一个.

外部键：

关系R1中的单个属性或属性集合，对应关系R2的主键，可能有多个.

5.关系模式和关系实例的对比。

关系模式比较稳定.而关系实例随时间而变化，原因是元组不断被插入/删除/更新

6.查询语言分类:

过程化和非过程化语言的区分和理解——看课件。

过程化：

用户要指定①what:

查询什么②how:

怎么查询,用什么方法、过程？

非过程化：

用户只要指定查询什么，而“怎么查询”的问题留给系统处理——系统会自动寻找（近似）最优的查询方法/查询执行计划，即查询优化。

关系代数是过程化的，SQL和关系演算是非过程化的

7.关系操作分为查询和更新操作。

表示关系操作的语言：

关系代数，关系演算（又分为元组关系演算和域关系演算）。

关系代数是过程化的，关系演算是非过程化的。

8.掌握关系代数的各种运算（包括符号）。

其中最基本的运算（不可替代）是哪些？

基本运算：

选择σ，投影∏，笛卡儿积X，集合并⋃，集合差－，更名ρ

附加运算：

集合交⋂,自然连接（同名属性相等,去掉重复同名属性），除÷（“…所有…”的查询，一般用除运算表示），赋值←

扩展运算：

广义投影∏（下标可有计算表达式），外连接，聚集运算

聚集函数：

avg，sum,count，max，min（—distinct）

聚集运算：

G1,G2，...,GnGF1（A1）,F2（A2），…,Fm（Am）（E）

一元运算：

输入为一个关系

二元关系：

输入为两个关系

9.查询优化的三种技术：

物理优化，规则优化,代价估算优化。

规则优化的三种启发式规则:

选择优先，投影优先,笛卡尔积合并。

物理优化：

利用某些存储数据结构，如索引、聚簇、排序文件等进行优化

规则优化:

只考虑查询语句本身，根据某些启发式规则进行优化，例如“先选择、先投影和后连接”

代价估算优化：

对多个候选查询计划，逐个进行代价估算（需要访问一些数据字典信息,如表的大小），从而选取代价最小的

10.应用题型：

用关系代数表达查询问题（查询习题课件）

第三章关系数据库语言SQL

1.SQL的全名（中英文）。

SQL是非过程化的语言。

理解SQL的特点（基本功能特征）.

SQL的全名:

结构化查询语言StructuredQueryLanguage

特点：

综合统一性（功能的统一、操作过程的统一）、高度非过程化、面向集合的操作方式

2.熟记SQL的四种功能。

这些功能分别由哪些语句（动词）实现？

DDL（数据定义）：

create，alter，drop

DML（数据操纵）：

select（数据查询）insert、update、delete（数据修改）

DCL（数据控制）：

grant，revoke

3.SQL对数据库三级模式的规定:

每级模式由什么组成？

物理模式：

描述所有数据是如何在硬盘等介质上存储的，存储文件。

（逻辑）模式：

描述所有数据的结构及所有数据间的联系，基表。

子模式:

描述某个特定用户能看到的那一部分数据的结构及它们之间的联系，视图。

4.理解SQL中的系统数据类型，char/varchar/numeric等。

char（n）：

长度固定为n的字符串

varchar（n）：

可变长度的字符串，最大长度为n

numeric（p,q）：

总共不多于p位，小数点右边不多于q位的定点数

5.掌握SQL的各个数据定义语句（特别是新建表,建视图，修改表，删除表的语句）.

1）createtableStudent

（Snochar（8）notnull，

SNamevarchar（8）notnull,

Sexchar

（1）default‘M’，

Primarykey（Sno,SName），

//Foreignkey（Sno）referencesS（Sno）

Check（Sex=’M’orSex='F'）

）

2）altertableStudentaddAgeintnotnull

3）altertableStudentmodifyAgesmallint

4）droptableStudent

5）createindexindex_on_ageStudent（Age）

6）createviewBook_Not_Borrow（Book_Num，Book_Writer）as

（selectBook。

Name，Writer.Name

fromeBook，Writer,Borrow

where……

）

6.掌握SQL的Select数据查询语句。

1）计算次序：

From（笛卡儿积）→Where（选择）→Groupby→Having→Select（投影）→Orderby

2）select姓名　asname,0.05＊工资astax

selectdistinct部门

select选修。

姓名from选修，选修as王

3）where中可以出现：

<、〈=、〉、>=、=、〈〉、and、or、not、between下and上、in（集合）、notin（集合）、like（匹配串）

4）GroupBy属性1，属性2,…：

作用：

Where子句筛选元组后,对它们分组，分组依据:

属性1，属性2。

用法：

出现统计词，比如“平均，最高,总和,…”的问题

Select子句的作用发生变化:

对分组进行统计,Select中出现的属性只能是：

分组属性、聚集函数

Select课程，Avg（成绩）as平均成绩,Max（成绩）as最高成绩　

From选修

GroupBy课程

5）HavingQ（分组限定条件）：

作用:

出现在groupby子句后面，不能单独使用,GroupBy分好组后，按条件Q作筛选,Q中出现的属性只能是:

分组属性、聚集函数（Having用于分组，Where用于元组）.

HavingAvg（成绩）>85

6）OrderBy属性1［asc｜desc],属性2［asc｜desc],…:

出现在最最后面，作用：

在Select子句得出结果后，先按属性1的值，升序（asc）或降序（desc）排列,缺省是升序;属性1的值相等时，再按属性2值升序或降序排列…

OrderBy成绩desc,姓名

7）From子句中用子查询构造派生关系:

复杂的查询分解成若干步—〉把上一步的查询结果变成一个派生关系—>在下一步查询中使用,例如求平均一间宿舍的人数？

（先求各间宿舍的人数，再求平均）

8）Where子句中用子查询构造条件：

a。

whereA[not］in（子查询），意义：

A是否出现在子查询的结果中?

（是为真，否则为假），可以多个元组，但只能有一个属性

Where课程in（Select课程From课程计划Where专业=‘网络’）

b。

whereA（比较运算，>，<，=，…）some|all（子查询），意义：

some:

A与子查询结果中的一个值满足，比较时为真；all:

A与子查询结果中的所有值都满足,比较时为真

Where年龄〈=all（Select年龄From学生），可以多个元组，但只能有一个属性

c.whereA[not]exists（子查询）,意义：

子查询结果存在（至少一条）记录,可包含多个属性。

exists和in的差别：

exists可包含多个属性,in只能有一个属性,故in的Select语句只有一个属性。

Whereexists（Select*From选修Where姓名=学生。

姓名and课程=‘物理'）

9）from子句中可以是连接运算A（inner）joinBon条件、Aleft/right/full[outer]joinBon条件

From报名表rightouterjoin招工表on报名表.年龄<=招工表.年龄限制

From员工rightouterjoin部门on员工。

部门＝部门.部门

7.掌握SQL的各个数据修改语句:

Insert，Update,Delete。

InsertInto职员表（职工号,姓名，年龄）Values（‘E05’,‘张明’,30）；#没有包含的属性则采用默认值或者null。

deletefrom学生表Where姓名=‘刘芳'；#没有Where子句，则删除全部元组（但表的结构如字段、主键等保留）。

Update员工Set经理=（select经理From部门Where部门=员工。

部门）;Update学生Set宿舍=‘203’Where姓名=‘黄大鹏’;＃在关系中找到满足Where条件的（没有就是全部）记录,然后更新——Set子句说明更新哪些字段，以及更新后的值（表达式的结果）

8.空值的意义；空值的运算规则（包括聚集函数忽略空值等）.给出一个包含空值的式子，能计算最终结果。

表示两种情况：

值未知，或值不存在

计算规则：

空值出现在算术运算中,其结果一定还是null；如：

2014-null=null

空值出现在比较运算中,结果一定是unknown（trueorfalse）；如：

not（（Null=Null）and（Null〈〉Null））=unknown=false（最后一步计算得到的结果是unknown，那么就替换为false）

空值出现在布尔运算中，null替换为unknown后再计算；如：

（unknownortrue）=true、（trueandunknown）=unknown、（notunknown）=unknown

聚集函数忽略空值，但count（＊）例外。

9.理解视图的本质：

命名的查询语句，只有这个才是真正存储在数据库里；表象：

虚拟表，与真正的表基本表相比有相同也有不同;动态变化）。

理解视图的优点。

一个①命名、用②查询从基本表中导出的③虚拟表，物理上不存在，视图中的数据（记录）平时并没有存储在数据库里，而是用到时候才执行查询算出来（动态变化）。

用户对视图的操作（查询或更新），系统在执行时必须转化为对相关基本表的操作。

优点：

简化用户的操作、个性化服务、安全性、逻辑独立性

10.掌握定义视图的语句。

理解对视图的查询以及对视图的更新在后台是怎样进行的（视图的查询:

展开视图—-替换视图为它所对应的查询。

视图的更新：

转化为对基本表的更新，这种转化可能因为缺少主键等原因失败，从而无法更新）。

CreateView物理成绩单as（Select姓名,课程，成绩From选修Where课程=‘物理’withcheckoption课程=‘物理'）

withcheckoption：

当对视图进行插入,更新时，要检查新元组是否满足视图对应的条件,否则拒绝。

如果展开一个视图后，（它定义中的）查询又还出现了其它视图，那么继续展开,直到没有任何视图为止。

11.嵌入式SQL不要求。

12.应用题型：

用SQL表达查询问题（查询习题课件）.用SQL建表,建视图等定义语句.

第四章关系数据库模式设计

1.熟记关系模式设计不当可能产生的四种问题：

数据冗余和三种异常。

数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常

2.理解函数依赖的概念。

三对特殊类型的函数依赖：

平凡/非平凡，部分/完全，传递/非传递。

根据定义去理解和判定它们。

1）关系模式R上存在以下函数依赖，X→Y（X函数决定Y,或Y函数依赖X,X是Y的决定元素）条件是当且仅当:

两个元组如果在属性集X上相等，则它们在属性集Y上也相等。

特例：

X→X'（X’⊂X）

2）平凡/非平凡:

函数依赖X→Y，当Y⊆X时是平凡的;否则是非平凡的。

平凡的函数依赖一定成立，平凡的函数依赖是没有实质意义的

3）部分/完全:

函数依赖X→Y是部分的，当存在X’⊂X，使X'→Y成立；函数依赖XY是完全的,当不存在X’⊂X,使X'→Y。

理解：

部分：

左边的一部分就可以决定（右边）;完全：

左边全部才可以决定右边；

4）传递/非传递：

函数依赖X→Y是传递的，当存在Z,使X→Z，Z→Y同时成立,但Z→X不成立（Z不是X的等价因素）;函数依赖X→Y是非传递的，当不存在Z，使X→Z，Z→Y同时成立，且Z→X不成立。

理解：

传递：

左边与右边是间接的（决定）关系，存在中间元素；非传递：

左边与右边是直接的（决定）关系，不存在中间元素。

5）对候选键的部分/传递函数依赖是”坏”的（K→A是部分函数依赖orK→A是传递函数依赖，其中K为候选键）。

3.用函数依赖判断一个属性集是否超键，或者是否候选键的方法。

该超键能否通过函数依赖推出整一个属性集？

该超键的子集能否推出整一个属性集？

//判断超键:

判断属性集是否在超键的闭包中；如果是，再判断属性集是否在超键的子集的闭包中。

4.例举Armstrong公理系统的各条定律：

自反律。

.。

Y⊆X,则X→Y（自反律）；X→Y,则XZ→YZ（增广律）；X→Y，且Y→Z，则X→Z（传递律）；X→Y，且X→Z,则X→YZ（结合律）；X→YZ，则X→Y且X→Z（分解律）；X→Y,YZ→δ，则XZ→δ（伪传递律）

若AB→C，则AB=AB（B）→BC

5.掌握计算属性集闭包的算法。

以及由此判定一个函数依赖是否成立的方法。

属性集的闭包：

a所决定的全部属性的集合（包括a自身）,例如F=｛A→B，B→C｝，（A）+=（ABC）

判断a→β是否成立，等价的方法判断β是否在a+中。

证明候选键:

求它的闭包，看能否包含U，且它的真子集均不是主键.

6.最小函数依赖集不要求.4。

3这一节不要求。

7.掌握1NF、2NF、3NF、BCNF.并能够进行判定。

1）4NF⊂BCNF⊂3NF⊂2NF⊂1NF

2）1NF：

关系模式的每个属性都是原子的。

判断:

逐个属性分析是否为原子属性（属性值不可再分，注意复合属性:

如Parents；多值属性：

如phone-number）。

3）键属性（主属性）:

出现在某个候选键中的属性;非键属性（非主属性）：

不出现在任何候选键中的属性。

4）2NF:

关系模式在1NF中，且每一个非键属性完全函数依赖于键。

判断：

检查键以外每个属性A，且X是候选键的一部分，如有X→A，则违反2NF（存在部分键（〈键）属性能推出非键属性：

NO！

）.简而言之，第二范式就是属性完全依赖于主键。

5）3NF:

关系在1NF中,每一个非键属性不传递函数依赖于键.判断:

检查键以外每个属性A，且X不包含键,如有X→A，则违反3NF（存在非键属性能推出非键属性：

NO!

）。

简而言之，第三范式就是属性不依赖于其它非主属性。

6）BC范式：

关系在1NF中,每一个属性不传递函数依赖于键。

判断:

每一个非平凡函数依赖X→Y，不管Y是什么,X必含键（=超键）（存在非键属性能推出其他任意属性：

NO！

）。

7）求R最高属于第几范式：

假设R最高属于第x范式,则证明R属于第x范式，而不属于第（x+1）范式。

证明R属于第x范式：

x=2：

假设候选键HS，证明所有非键属性C、T、R都不在H+或者S+中；

x=3：

假设候选键HS，找不到非键属性能推出非键属性如C→T，因为如果存在，则HS→C→T,则存在非键属性对候选键的函数依赖是传递的。

8.掌握规范化到1NF，3NF,BCNF的相关方法。

关系模式应该至少规范化到3NF。

规范化到3NF和规范化到BCNF相比，后者得到的关系模式属于更高级别，但是可能会丢失函数依赖。

规范化到1NF：

复合属性:

转化成相应的多个原子属性;多值属性：

移出去生成一个新关系，同时还包含原来的主键

规范化到3NF：

对于每一个X→Y,如果XY在Ri中则什么都不做，否则看X是否为Ri的主键,是则把Y加到Ri中，否则新增加关系Ri+1=（XY），其中X为主键.

规范化到BCNF:

9.多值依赖不要求。

这个原来的有误。

10.应用题型：

给出关系和函数依赖

a）判断和证明某个属性（集合）是否候选键?

b）判断某个函数依赖是否成立?

c）判断关系所属的最高范式，并给出证明。

d）将关系规范化到3NF，或者BCNF

第五章数据库设计

1.理解E—R模型的三要素：

实体、属性和联系。

以及在E—R图中的表示。

E-R模型：

实体—联系模型。

实体：

客观存在且可以与其他物体相区分的某一物体（如学生、课程、公司等）;

属性：

实体具有的描述作用的特征（例如人的姓名、身高等），有复合（如Parents）、多值（如phone-numbers）、派生属性（如税收）；

联系:

实体之间的相互联系（如雇佣关系），有同一实体集内部联系、实体集之间联系。

按照基数分类：

一对一、一对多、多对一、多对多联系、多元联系。

实体：

矩形表示；属性：

椭圆表示（双线椭圆表示多值属性，虚线属性表示派生属性）；联系:

菱形表示，如联系有属性,则用椭圆连接起来。

EE—R模型：

实体的属性是另一个实体（嵌套）,在E—R图中表示:

实体A通过有向线段连接另一个实体B的属性；实体A是实体B的一个子集（继承）,在E—R图中表示：

带圆圈的直线连接超类和子类。

2.能判断二元联系的类型：

一对一，一对多，多对多。

以及在E-R图中的表示。

判断：

如教师：

课程,则1个教师只有一门课程，则课程为“1”；而一门课程可以有多个教师，则教师为“多"。

表示：

两个矩形之间连接同一个菱形，直线上标注1，m，n表示映射的基数。

3.能将E—R图转化为关系模型。

注意：

多值属性的处理；1对1，1对多,多对1，多对多，三元以上联系各自的转化方式—-不要张冠李戴。

E-R模型→关系模型:

从基本元素到基本元素，实体→关系，属性→属性，联系→关系/属性。

联系一对一：

将“一”方主键+联系的属性一同添加到另外“一”方里面（成为外部键）。

联系一对多、多对一：

将“一”方主键+联系的属性一同添加到“多”方里面（成为外部键）.

联系多对多:

转化为一个新关系，属性包括两个“多”方的主键and联系的属性。

联系三元以上：

转化为一个新关系，属性包括各个涉及主体的主键and联系的属性。

4.熟记数据库设计的基本过程，包括在各个阶段分别要做的工作？

1.用户需求分析；2.概念设计（需求转化为概念模型,如E—R模型）；3.逻辑设计（概念模型转化为数据模型，如关系模型）；4.物理设计（定义物理特性,如索引、内部存储结构、文件组织方式等）；5。

数据库建立与管理。

5.应用题型1：

画E—R图（概念设计）.

6.应用题型2:

将E-R图转化为关系模型（逻辑设计）。

第六章数据库安全性与完整性

1.安全性是防止非法用户进入数据库，以及合法用户进入数据库后做了（未授权的）非法操作。

完整性是防止非法数据进入数据库，即使是合法用户及合法操作产生的。

2.掌握用SQL授予权限和回收、禁止权限的语句（grant，revoke，deny）。

withgrantoption子句的作用.

1）grant权限on对象类型对象名to用户[1,…n］｜public［withgrantoption]

权限有：

create、select、insert、update、delete、reference、all

对象类型有：

schema（数据库模式）、table、view、attribute（属性）

用户有：

用户名，public代表所有用户

withgr