系统分析师教材参考数据库知识.docx
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系统分析师教材参考数据库知识
专项六:
数据库知识
数据库管理系统功能和特性
·数据库模型(概念模式、外模式、内模式)
·数据模型,ER图,第一范式、第二范式、第三范式
·数据操作(集合运算和关系运算)
·数据库语言(SQL)
·数据库控制功能(并发控制、恢复、安全性、完整性)
·数据仓库和分布式数据库基本知识
1、数据库知识
1.1数据管理技术发展
数据管理技术发展阶段:
人工阶段:
数据解决方式是批解决。
其特点是:
◆ 数据不保存
◆ 没有专用软件对数据进行管理
◆ 只有程序概念,没有文献概念
◆ 一组数据相应一种程序,即数据是面向程序
文献系统阶段:
数据解决方式有批解决,也有联机实时解决。
其特点是:
◆ 数据可长期保存在外存上
◆ 数据逻辑构造与物理构造有了区别,但简朴
◆ 文献组织已多样化,有索引文献、链接文献和直接存取文献等,但文献之间互相独立,没有联系
◆ 数据不再属于某个特定程序,可重复使用,但数据构造和程序之间依赖关系并未主线变化。
其缺陷是:
◆ 数据冗余性
◆ 数据不一致性
◆ 数据联系弱
数据库阶段:
其特点是:
◆ 用关系模型表达复杂数据模型
◆ 有较高数据独立性
◆ 数据库系统为顾客提供了以便顾客接口
◆ 数据库管理系统提供了四个方面数据控制能力-数据完整性、数据安全性、数据库并发控制、数据库恢复
数据库基本概念
数据库(DB):
是存储在一起有关数据集合。
DB能为各种顾客共享,具备最小冗余度,数据间联系密切,而又有较高程序与数据独立性。
数据库管理系统(DBMS):
DBMS是位于顾客与操作系统之间一层数据管理软件,为顾客或应用程序提供访问DB办法,涉及DB建立、查询、更新及各种数据控制。
DBMS可分为层次型、网状型、关系型、面向对象型。
数据库系统(DBS):
即是采用了数据库技术计算机系统,是实既有组织地、动态存储大量关联数据,以便多顾客访问计算机软件、硬件和数据资源而构成系统。
数据库技术:
研究数据库构造、存储、设计、管理和使用一门软件学科。
1.2数据模型
表达实体类型及实体之间联系模型称为“数据模型”。
数据模型是严格定义概念集合,数据库数据模型应涉及数据构造(指对实体类型和实体之间联系表达和实现)、数据操作(指对数据库检索和更新两大类操作)和完整性约束(给出数据及其所具备制约合依赖规则)3个某些。
数据模型种类诸多。
当前广泛使用数据模型可分为两种:
概念数据模型和构造数据模型。
概念数据模型
这是一种独立于任何计算机系统模型,完全不涉及信息在计算机系统中表达,用于建立信息世界数据模型,是现实世界第一层抽象,是顾客和数据库设计人员进行交流工具,其中最知名模型是“实体联系模型”(ER模型)。
ER模型直接从现实世界中抽取出实体类型及实体间联系图(ER图)表达数据模型。
普通遇到实际问题时,总是先设计一种ER模型,然后再把ER模型转换成与DBMS关联数据模型。
构造数据模型(亦称基本数据模型):
这是直接面向数据库逻辑数据构造,普通有一组严格定义了语法和语义数据库语言,用来定义、操纵数据库中数据。
其重要有层次、网状、关系模型三种。
◆层次模型:
用树型(层次)构造表达实体类型及实体之间联系数据模型称为层次模型。
层次构造是一棵树,树结点是记录类型,非根结点有且只有一种父结点。
上一层记录类型和下一层记录类型联系是1:
M联系。
◆网状模型:
用从构造(网络构造)表达实体类型及实体间联系数据模型称为网状模型。
记录之间联系通过指针实现,M:
N联系容易实现(一种M:
N联系可拆成两个1:
M联系),查询效率高。
◆关系模型:
用规范化了二维表格构造表达实体集,用键表达实体间联系。
普通是若干个关系模型构成集合。
1.3数据库系统构造
⏹ 数据库数据体系构造
数据库数据体系构造提成3个级别:
内部级、概念级、外部级。
从某个角度看到数据特性称为数据视图。
Ø 外部级最接近顾客,是顾客看到数据特性,顾客数据视图称为外模型。
Ø 概念级是涉及到所有顾客数据定义,也就是全局数据视图,称为概念模型。
Ø 内部级是最接近于物理存储设备,涉及到实际数据存储方式。
物理存储数据视图称为内模型。
这些模型用数据库数据定义语言(DDL)描述后,分别得到外模式、概念模式、内模式。
为实现这3个抽象级别转换,数据库和管理系统在这3级构造之间提供了两层映象:
外模式/概念模式映象和概念模式/内模式映象
数据库管理系统重要目的:
把数据作为可管理资源解决。
数据库管理系统5个重要功能:
数据库定义功能、数据库操纵功能、数据库保护功能、数据库维护功能、数据字典。
数据库全局构造:
DBS某些功能是由计算机OS提供,OS提供了DBS最基本服务,因而DBS必要在OS基本上工作。
在DBS中就应包括DBMS和OS之间界面。
DBS全局构造由数据库顾客、数据库管理系统查询解决器、数据库管理系统存储管理器和磁盘存储器中数据构造等某些构成。
1.4关系模型和关系运算
⏹ 基本概述
关系数据库是应用关系数据模型来建立和解决数据库中数据。
这其中重要涉及几种重要概念。
◆ 关系
关系事实上就可以看作是一种二维表。
其中,表每一列称为属性,并用属性名来标记。
每个属性取值范畴,就是该属性所相应值域。
表每一行称为元组。
商定该表行、列顺序变化,不变化关系语义性质。
对于一种关系,应当具备下列性质:
Ø 关系中每一种属性值都是不可分解;
Ø 关系中不容许浮现相似元组;不让顾客考虑元组顺序;
Ø 顾客在使用时应考虑列顺序。
◆ 关系模型
关系模型是当前最流行一种数据模型,它是用二维表格构造表达实体集,核心码表达实体间联系。
◆ 核心字(键)
I. 候选键
关系中某一属性或属性组,若它值可以唯一标记关系中一种元组而又不具有多余属性,则称该属性或属性组为候选核心字。
II. 主键
关系模式中顾客正使用候选核心字称为主核心字。
III.外核心字
若模式R中某属性集是其她模式候选键,那么该属性集对模式R而言就是外核心字。
IV. 超键
关系模式中,为唯一标记元组属性集称为超键。
◆ 关系模型
关系模型遵循数据库3级体系构造。
◆ 关系模式
数据库概念模式定义为关系模式集合。
每个关系模式就是记录类型。
◆ 关系子模式
这是对顾客所用到那某些数据描述。
除了指出顾客用到数据外,还应指出数据与模式中相应数据联系,即指出子模式与模式之间相应性。
◆ 关系存储模式(关系内模式)
这是作为文献看待,每个元组就是一种记录。
关系模型有3个某些构成:
◆ 数据构造
关系模型采用数据构造是关系。
◆ 关系操作
关系模型提供一组完备关系运算,以支持对数据库各种操作。
关系运算理论是关系代数和关系演算。
◆ 关系完整性
在关系模型中,数据约束条件通过三类完整性约束条件来描述。
即:
I. 实体完整性
规定关系中元组主键值不能是空值。
II. 参照完整性
规定在关系中不容许引用不存在实体。
III.顾客定义完整性
这是针对某一详细数据约束条件,由应用环境决定,例如属性值限制。
⏹ 关系代数
关系查询语言依照其理论基本不同提成两大类:
◆ 关系代数语言:
查询操作是以集合操作为基本运算。
◆ 关系演算语言:
查询操作是以谓词演算为基本运算。
其中,关系代数是以集合代数为基本发展起来,它是以关系为运算对象一组高档运算集合。
关系代数运算可分为两类:
基本运算操作:
并、差、笛卡尔积、投影和选取。
组合运算操作:
交、联接、自然联接和除。
此外,尚有几种扩充关系代数操作:
外联接(左外联接和右外联接)、外部并和半联接。
如下对几种惯用关系运算作一种简朴简介。
◆ 基本运算
1. 并
设有两个关系R和S具备相似关系模式,关系R和S并是由属于R或属于S元组构成集合,记为R∪S。
形式定义如下:
R∪S≡{t│t∈R∨t∈S}
2. 差
设有两个关系R和S具备相似关系模式,关系R和S差是由属于R但不属于S元组构成集合,记为R-S。
形式定义如下:
R-S≡{t│t∈R∧t ̄∈S}
3. 笛卡儿积
设关系R和S元数分别为r和s。
定义R和S笛卡儿积是一种(r+s)元元组集合,每个元组前r个分量来自R一种元组,后s个分量来自S一种元组,记为R×S形式定义如下:
R×S≡{t│t=<tr,ts>tr∈R∧ts∈S}
若R有m个元组,S有n个元组,则R×S有(mn)个元组。
4. 投影
该操作是对关系进行垂直分割,消去某些列,并重新安排列顺序,再删去重复元组。
5. 选取
这个操作是依照某些条件对关系作水平分割,即选取符合条件元组。
条件可用命题公式F表达,F中运算对象是常数(用引号括起来)或元组分量(属性名或列序号)。
运算符有算术比较运算符(≤,<,≥,>,=,≠)和逻辑运算符(∧,∨,┐)。
δF(R)≡{t│t∈R∧F(t)=true}
δ为选取运算符,δF(R)表达从R中挑选满足公式F元组所构成集合。
常量用引号括起来,而属性号或属性名不要用引号括起来。
◆ 组合运算
1. 交
设有两个关系R和S具备相似关系模式,关系R和S交是由属于R又属于S元组构成集合,记为R∩S。
形式定义如下:
R∩S≡{t│t∈R∧t∈S}
2. 联接(又称θ联接)
从关系R和S笛卡尔积中选用属性值之间满足一定条件元组,记为:
R│×│S≡δiθ(i+j)(R×S)ijθ
这里R元数是r,θ是算术比较运算符。
R│×│S操作是在R和Sijθ笛卡尔积中挑选第i个分量和第(r+j)个分量满足θ运算元组构成新关系。
3. 自然联接
两个关系R和S自然联接用R│×│S表达,详细计算过程如下:
A) 计算R×S
B) 设R和S公共属性是A1,A2,A3,..Ak.,挑选R×S中满足R.A1=S.A1,R.A2,...,R.Ak=S.Ak那些元组
C) 去掉S.A1,S.A2,..S.Ak
R│×│S可用下列形式定义:
R│×│S≡πi1i2,...,im(δR.A1=S.A1∧...∧R.Ak=S.Ak(R×S)。
4. 除法
设两个关系R和S元数分别为r和s(r>s>0),那么R÷S是一种(r-s)元元组集合。
(R÷S)是满足下列条件最大关系,其中每个元组t与S中每个元组u构成新元组必在关系R中。
R÷S详细计算过程如下:
A) T=π1,2,..r-s(R)
B) W=(T×S)-R求出T×S中不在R元组
C) V=π1,2,...r-s(W)
D) R÷S=T-V
因而R÷S≡π1,2,..r-s(R)-π1,2,..r-s((π1,2,..r-s(R)×S)-R)。
1.5关系数据库SQL语言
SQL数据库数据体系构造
SQL数据库数据体系构造基本上也是3级构造,但术语与老式关系模型术语不同。
SQL中,关系模型称为“基本表”,存储模式称为“存储文献”,子模式称为“视图”,