数据库系统概论笔记萨师煊王珊版.doc

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数据库技术总结

数据（Data）：

是数据库中存储的基本对象

数据的定义：

描述事物的符号记录

数据的种类：

文字、图形、图象、声音等

数据的特点：

数据与其语义是不可分的

数据库（Database,简称DB）：

是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据集合

数据库的特征：

n数据按一定的数据模型组织、描述和储存

n可为各种用户共享

n冗余度较小

n数据独立性较高

n易扩展

数据库管理系统（DatabaseManagementSystem，简称DBMS）：

是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

DBMS的用途：

科学地组织和存储数据、高效地获取和维护数据

DBMS的主要功能：

数据库的运行管理

保证数据的安全性、完整性、

多用户对数据的并发使用

发生故障后的系统恢复

n数据库的建立和维护功能（实用程序）

数据库数据批量装载

数据库转储

介质故障恢复

数据库的重组织

性能监视等

数据库系统（DatabaseSystem，简称DBS）是指在计算机系统中引入数据库后的系统构成。

n数据库系统的构成

n由数据库、数据库管理系统（及其开发工具）、应用系统、数据库管理员（和用户）构成。

n数据管理

n对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护，是数据处理的中心问题

数据模型这个工具来抽象、表示和处理现实世界中的数据和信息。

n数据模型应满足三方面要求

n能比较真实地模拟现实世界

n容易为人所理解

n便于在计算机上实现

n数据模型分成两个不同的层次

（1）概念模型也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模。

（2）数据模型主要包括网状模型、层次模型、关系模型等，它是按计算机系统的观点对数据建模。

n客观对象的抽象过程---两步抽象

n现实世界中的客观对象抽象为概念模型；

n把概念模型转换为某一DBMS支持的数据模型。

n数据结构

n对象类型的集合

数据结构是对系统静态特性的描述

n两类对象

n与数据类型、内容、性质有关的对象

n与数据之间联系有关的对象

n数据操作

n对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作及有关的操作规则

n数据操作的类型

n检索

n更新（包括插入、删除、修改）

n数据模型对操作的定义

n操作的确切含义

n操作符号

n操作规则（如优先级）

n实现操作的语言

n数据操作是对系统动态特性的描述。

n数据模型对约束条件的定义

n反映和规定本数据模型必须遵守的基本的通用的完整性约束条件。

提供定义完整性约束条件的机制，以反映具体应用所涉及的数据必须遵守的特定的语义约束条件。

信息世界中的基本概念

（1）实体（Entity）

客观存在并可相互区别的事物称为实体。

（2）属性（Attribute）

实体所具有的某一特性称为属性。

一个实体可以由若干个属性来刻画。

（3）码（Key）

唯一标识实体的属性集称为码。

（4）域（Domain）

属性的取值范围称为该属性的域。

（5）实体型（EntityType）

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

（6）实体集（EntitySet）

同型实体的集合称为实体集

联系（Relationship）

现实世界中事物内部以及事物之间的联系在信息世界

中反映为实体内部的联系和实体之间的联系

实体型间联系

两个实体型一对一联系（1:

1）　

三个实体型一对多联系（1:

n）

一个实体型多对多联系（m:

n）

两个实体型间的联系

n一对一联系　

n如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。

记为1:

1。

n一对多联系

n如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系

记为1:

n

n多对多联系（m:

n）

n如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n≥0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m≥0）与之联系，则称实体集A与实体B具有多对多联系。

记为m:

n

概念模型的表示方法

n实体－联系方法（E-R方法）

n用E-R图来描述现实世界的概念模型

nE-R方法也称为E-R模型

常用数据模型

n非关系模型

n层次模型（HierarchicalModel）

n网状模型（NetworkModel）

n数据结构：

以基本层次联系为基本单位

基本层次联系：

两个记录以及它们之间的一对多（包括一对一）的联系

n关系模型（RelationalModel）

n数据结构：

表

n面向对象模型（ObjectOrientedModel）

n数据结构：

对象

n层次模型

满足下面两个条件的基本层次联系的集合为层次模型。

1.有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根

结点

2.根以外的其它结点有且只有一个双亲结点

n表示方法

实体型：

用记录类型描述。

每个结点表示一个记录类型。

属性：

用字段描述。

每个记录类型可包含若干个字段。

联系：

用结点之间的连线表示记录（类）型之间的

一对多的联系

网状数据模型的数据结构

n网状模型

满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型。

1.允许一个以上的结点无双亲；

2.一个结点可以有多于一个的双亲。

n表示方法（与层次数据模型相同）

实体型：

用记录类型描述。

每个结点表示一个记录类型。

属性：

用字段描述。

每个记录类型可包含若干个字段。

联系：

用结点之间的连线表示记录（类）型之

间的一对多的父子联系。

关系模型的基本概念

n关系（Relation）

一个关系对应通常说的一张表。

n元组（Tuple）

表中的一行即为一个元组。

n属性（Attribute）

表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名。

n关系必须是规范化的，满足一定的规范条件

最基本的规范条件：

关系的每一个分量必须是一个不

可分的数据项。

n查询、插入、删除、更新

n数据操作是集合操作，操作对象和操作结果都是关系，即若干元组的集合

n存取路径对用户隐蔽，用户只要指出“干什么”，不必详细说明“怎么干”

关系模型的完整性约束

n实体完整性

n参照完整性

n用户定义的完整性

关系数据模型的存储结构

n表以文件形式存储

n有的DBMS一个表对应一个操作系统文件

n有的DBMS自己设计文件结构

关系模型的优缺点

n优点

n建立在严格的数学概念的基础上

n概念单一。

数据结构简单、清晰，用户易懂易用

n实体和各类联系都用关系来表示。

n对数据的检索结果也是关系。

n关系模型的存取路径对用户透明

n具有更高的数据独立性，更好的安全保密性

n简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作

n缺点

存取路径对用户透明导致查询效率往往不如非

关系数据模型

为提高性能，必须对用户的查询请求进行优化

增加了开发数据库管理系统的难度

数据库系统外部的体系结构

n单用户结构

n主从式结构

n分布式结构

n客户/服务器结构

n浏览器/应用服务器/数据库服务器结构

分布式结构的数据库系统

n数据库中的数据在逻辑上是一个整体，但物理地分布在计算机网络的不同结点上。

n网络中的每个结点都可以独立处理本地数据库中的数据，执行局部应用

n同时也可以同时存取和处理多个异地数据库中的数据，执行全局应用

n优点

n适应了地理上分散的公司、团体和组织对于数据库应用的需求。

n缺点

n数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。

n当用户需要经常访问远程数据时，系统效率会明显地受到网络传输的制约

数据库管理员（DBA）

n决定数据库中的信息内容和结构

n决定数据库的存储结构和存取策略

n定义数据的安全性要求和完整性约束条件

关系数据库

n关系模型的组成

n关系数据结构

n关系操作集合

n关系完整性约束

n1）常用的关系操作

n查询

n选择、投影、连接、除、并、交、差

n数据更新

n插入、删除、修改

n查询的表达能力是其中最主要的部分

n2）关系操作的特点

n集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。

n非关系数据模型的数据操作方式：

一次一记录

n文件系统的数据操作方式

n3）关系数据语言的种类

n关系代数语言

n用对关系的运算来表达查询要求

n4）关系数据语言的特点

n关系语言是一种高度非过程化的语言

n存取路径的选择由DBMS的优化机制来完成

n用户不必用循环结构就可以完成数据操作

n能够嵌入高级语言中使用

n关系代数、元组关系演算和域关系演算三种语言在表达能力上完全等价

关系

n⒈域（Domain）

n2.笛卡尔积（CartesianProduct）

n3.关系（Relation）

n域是一组具有相同数据类型的值的集合。

例:

n整数

n实数

n介于某个取值范围的整数

n长度指定长度的字符串集合

n{‘男’，‘女’}

n介于某个取值范围的日期

n笛卡尔积

给定一组域D1，D2，…，Dn，这些域中可以有相同的。

D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：

D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜diÎDi，i＝1，2，…，n｝

n所有域的所有取值的一个组合

n不能重复

n2）元组（Tuple）

n笛卡尔积中每一个元素（d1，d2，…，dn）叫作一个n元组（n-tuple）或简称元组。

n3）分量（Component）

n笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di叫作一个分量。

n4）基数（Cardinalnumber）

n若Di（i＝1，2，…，n）为有限集，其基数为mi（i＝1，2，…，n），则D1×D2×…×Dn的基数M为：

n5）笛卡尔积的表示方法

n笛卡尔积可表示为一个二维表。

表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域。

关系（Relation）

1）关系

D1×D2×…×Dn的子集叫作在域D1，D2，…，Dn上的关系，表示为

R（D1，D2，…，Dn）

R：

关系名

n：

关系的目或度（Degree）

2）元组

关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t表示。

3）单元关系与二元关系

当n=1时，称该关系为单元关系（Unaryrelation）。

当n=2时，称该关系为二元关系（Binaryrelation）

4）关系的表示

关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。

5）属性

关系中不同列可以对应相同的域，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute）。

n目关系必有n个属性。

6）码

候选码（Ca