自考《數據庫系統(tǒng)原理》串講筆記

1、自考數據庫系統(tǒng)原理串講筆記 第一章 數據庫基礎知識 學習目的與要求： 本章屬于基礎知識，主要是對一些概念的理解和記憶。沒有難點，相對的重點是數據模型的四 個層次，數據庫管理系統(tǒng)的功能，數據庫系統(tǒng)的全局結構。 考核知識點與考核要求 1.1 數據管理技術的發(fā)展階段（識記） 1.2 數據描述的術語（領會） 1.3 數據抽象的級別（領會） 1.4 數據庫管理系統(tǒng) （DBMS） （ 領會） 1.5數據庫系統(tǒng)（DBS （領會） 1.1 數據管理技術的發(fā)展 幾個數據庫的基本術語： 數據： 描述事物的符號記錄 數據處理 : 是指從某些已知的數據出發(fā)， 推導加工出一些新的數據， 這些新的數據又表示了新的 信息。

2、 數據管理 : 是指數據的收集、整理、組織、存儲、維護、檢索、傳送等操作，這部分操作是數據 處理業(yè)務的基本環(huán)節(jié)，而且是任何數據處理業(yè)務中必不可少的共有部分。 數據管理技術： 對數據的收集、整理、組織、存儲、維護、檢索、傳送等操作，基本目的就是 從大量的，雜亂無章的，難以理解的數據中篩選出有意義的數據。 數據處理是與數據管理相聯(lián)系的，數據管理技術的優(yōu)劣，將直接影響數據處理的效率。 1. 人工管理階段（ 20世紀 50年代中期以前） 1）數據不保存在機器中； 2）沒有專用軟件對數據進行管理； 3）只有程序的概念，沒有文件的概念； 4）數據面向程序。 2. 文件系統(tǒng)階段特點與缺陷（ 20世紀 50年

3、代后期至 60 年代中期） 1）數據可長期保存在磁盤上； 2）數據的邏輯結構與物理結構有了區(qū)別； 3）文件組織呈現(xiàn)多樣化； 4）數據不再屬于某個特定程序，可以重復使用； 5）對數據的操作以記錄為單位。 文件系統(tǒng)三個缺陷： 1）數據冗余性 2）數據不一致性 3）數據聯(lián)系弱 3. 數據庫階段（ 20 世紀 60 年代后 至今） 數據管理技術進入數據庫階段的標志是 20 世紀 60 年代末三件大事： 1 ） 1968年美國IBM公司推出層次模型的IMS系統(tǒng)； 2 ） 1969年美國CODASY組織發(fā)布了 DBTG報告?？偨Y了當時各式各樣的數據庫，提出網狀模 型，爾后于 1971 年 4 月正式通過。

4、 3） 1970 年美國 IBM 公司的 E.F.Codd 連續(xù)發(fā)表論文，提出關系模型，奠定了關系數據庫的理 論基礎。 數據庫管理階段特點： 1）采用數據模型表示復雜的數據結構； 2）有較高的數據獨立性； 3）數據庫系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口。 4）數據庫系統(tǒng)提供以下四個方面的數據控制功能： 數據庫的恢復； 數據庫的并發(fā)控制； 數據庫的完整性； 數據庫的安全性； 5）增加了系統(tǒng)的靈活性。 增加了系統(tǒng)的靈活性對數據的操作不一定以記錄為單位，可以以數據項為單位。 數據庫技術中的四個名詞:DB、DBMS DBS數據庫技術。其概念是不同的，要分清。 DB：數據庫（Database）長期存儲在計算機

5、內、有組織的、統(tǒng)一管理的相關數據的集合。 DBMS數據庫管理系統(tǒng)（Database Management System） , DBMS是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層 數據管理軟件，為用戶或應用程序提供訪問 DB的方法，包括 DB的建立、查詢、更新及各種數據控 制。DBMS總是基于某種數據模型，可以分為層次型、網狀型、關系型、面向對象型DBMS DBS數據庫系統(tǒng)（Database System）,DBS 是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關聯(lián)數據，方便多用 戶訪問的計算機軟件、硬件和數據資源組成的系統(tǒng)，即采用了數據庫技術的計算機系統(tǒng)。 數據庫技術 ：是一門研究數據庫結構、存儲、管理和使用的一門軟件學

6、科。 4. 高級數據庫階段： 1）面向對象的概念建模 2）開放數據庫互連技術 1.2 數據描述 在數據處理中，數據描述將涉及不同的范疇。從事物的特性到計算機中的具體表示，數據描述經歷 了三個階段概念設計、邏輯設計和物理設計。 1. 概念設計中的的數據描述 1）實體 2）實體集 3）屬性 4）實體標識符 2. 邏輯設計中的數據描述 1）字段 2）記錄 3）文件 4）關鍵碼 3. 物理設計中的數據描述 物理存儲介質層次 1）高速緩沖存儲器 2）主存儲器 3）快擦寫存儲器 4）磁盤存儲器 5）光盤存儲器 6）磁帶 物理存儲中的數據描述 位、字節(jié)、字、塊、桶和卷 4. 數據聯(lián)系的描述 聯(lián)系及元數定義：

7、 二元聯(lián)系有以下三種類型： 1: 1聯(lián)系：如果實體集E1中的每個實體最多只能和實體集 E2中的一個實體有聯(lián)系，反之亦 然，好么實體集 E1對E2的聯(lián)系稱為“一對一聯(lián)系”，記為“ 1:1”。 1： N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體與實體集 E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，而 E2中每個實體至多和 E1中的一個實體有聯(lián)系，那么 E1對E2的聯(lián)系是“一對多聯(lián)系”，記為“ 1 : N”。 M N聯(lián)系：如果實體集E1中每個實體與實體集 E2中任意個（零個或多個）實體有聯(lián)系，反 之亦然，那么 E1 對 E2 的聯(lián)系是“多對多聯(lián)系”，記為“ M： N”。 1.3 數據抽象的級別 1. 數據抽象的過程

8、根據抽象的級別定義了四種模型： 1）概念數據模型 2）邏輯數據模型 3）外部數據模型 4）內部數據模型 2. 概念模型 1）四種模型中，概念模型的抽象級別最高。 2）概念模型的特點：（p12） 3. 邏輯模型 邏輯模型的特點 ：（p13） （1）（4） 邏輯模型的分類： 1）層次模型 2）網狀模型 3）關系模型 三種邏輯數據模型的比較？如 P17圖 4. 外部模型 外部模型的特點 ：（p17） 從整個系統(tǒng)考察，外部模型的優(yōu)點。 5. 內部模型 是數據庫最底的抽象，它描述數據在磁盤或磁帶上的存儲方式、存取設備和存取方法。 6. 三層模式和兩級映象 三層模式體系結構 1）外模式：是用戶與數據庫系統(tǒng)

9、的接口，是用戶用到的那部分數據的描述。 2）邏輯模式：是數據庫中全部數據的整體邏輯結構的描述。 3）內模式：是數據庫在物理存儲方面的描述，定義所有內部記錄類型、索引和文件的組織方 式，以及數據控制方面的細節(jié)。 兩級映象 外模式 / 邏輯模式映象：用于定義概念模式和內模式之間的對應性。一般在內模式中描述。 邏輯模式 / 內模式映象：用于定義外模式和概念模式間的對應性。一般在外模式中描述。 7. 高度的數據獨立性 什么叫數據獨立性？ 是指應用程序和數據庫的數據結構之間相互獨立，不受影響。在修改數據結構時，盡可能不修 改應用程序，則稱系統(tǒng)達到了數據獨立性目標。 數據獨立性分為物理數據獨立性和邏輯數據

10、獨立性： 物理數據獨立性 ：修改內模式時盡量不影響概念模式及外模式，則達到物理數據獨立性。 邏輯數據獨立性 ：修改概念模式時盡量不影響外模式和應用程序。 1.4 數據庫管理系統(tǒng)（ DBM）S 1. DBMS的目標與任務： 數據庫管理系統(tǒng)的主要任務是完成用戶對數據庫的存取請求，即檢索、插入、更新或刪除等操 作。 DBMS勺目標：用戶界面友好、功能完善、結構清晰、高效率、開放性 2. DBMS 的工作模式 （p20 圖） 3. DBMS的主要功能: 1）數據庫的定義功能 2）數據庫的操縱功能 3）數據庫的保護功能（數據庫恢復、數據庫并發(fā)控制、數據庫完整性和數據庫安全性） 4）數據庫的維護功能 5）

11、數據字典 1.5 數據庫系統(tǒng) （DBS） 1. DBS由四部分組成：數據庫、硬件、軟件、數據庫管理員。 2. 數據庫管理員定義及職責。 （ 素質+職責 ） 3. DBS的全局結構及 DBS的效益。（數據庫用戶+界面+DBMS磁盤+DBS的效益） 第二章數據庫設計和ER模型 學習目的與要求： 本章總的目的要求是了解和掌握數據庫應用系統(tǒng)設計的全過程。首先掌握ER模型和關系模型的 基本概念，然后掌握概念設計中ER模型的設計方法，邏輯設計中ER模型向關系模型轉換方法。 考核知識點與考核要求 2.1 數據庫系統(tǒng)生存期（領會） 2.2ER 模型的基本概念（綜合應用） 2.3 關系模型的基本概念（綜合應用）

12、 2.4ER 模型到關系模型的轉換規(guī)則（綜合應用） 2.5ER 模型實例分析（簡單應用） 2.6增強ER模型（簡單應用） 從軟件生存期談起 軟件生存期：是指從軟件的規(guī)劃、研制、實現(xiàn)、投入運行后的維護、直到它被新的軟件所取代 而停止使用的整個期間。它包括六個階段： （ 規(guī)需設編試運維 ） （1）規(guī)劃階段 （2）需求分析階段 （3）設計階段 （4）程序編制階段 （5）調試階段 （6）運行維護階段 2.1 數據系統(tǒng)生存期 1. 什么叫數據庫系統(tǒng)生存期？ 我們把數據庫應用系統(tǒng)從開始規(guī)劃、設計、實現(xiàn)、維護到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整 個期間，稱為數據庫系統(tǒng)生存期。 2. 這個生存期一般可劃分成以下

13、七個階段： 規(guī)劃、需求分析、概念設計、邏輯設計、物理設計、實現(xiàn)、運行維護。 2 .2 ER模型的基本概念 1. ER 模型的基本元素 實體、聯(lián)系和屬性 2. 屬性的分類 （ 簡單屬性和復合屬性、單值屬性和多值屬性、存儲屬性和派生屬性） 3. 聯(lián)系的設計 4. ER 模型的操作 （分裂、合并和增刪） 5. 采用ER模型的數據庫概念設計步驟 采用ER方法進行數據庫概念設計分成三步進行： 首先設計局部ER模式 然后把各局部ER模式綜合成全局ER模式 最后對全局ER模式進行優(yōu)化 2.3 關系模型的基本概念 1 .關系模型定義：用二維表格結構表示實體集、外鍵表示實體間聯(lián)系的數據模型稱為關系模型。 2.

14、基本術語有： 字段（屬性） 、字段值 （屬性值 ） 、記錄（元組） 、二維表格 （元組集合、關系或實例 ）。 在這里，括號中的表述為關系模型中的術語。它與表格中術語可以一一對應。還有，關系中屬性個 數稱為元數，元組個數為基數。 3. 鍵： 由一個或幾個屬性組成。 （ 注意鍵不一定是唯一的一個屬性 ）。 1）超鍵：在關系中能唯一標識元組的屬性集稱為關系模式的超鍵。（ 注意，超鍵也是一個屬性集， 不一定只是一個屬性 ） 2）候選鍵：不含有多余屬性的超鍵稱為候選鍵。 3）主鍵：用戶選作元組標識的一個候選鍵為主鍵。 4）外鍵：某個關系的主鍵相應的屬性在另一關系中出現(xiàn)，此時該主鍵在就是另一關系的外鍵，

15、如有兩個關系S和SC,其中S#是關系S的主鍵，相應的屬性 S#在關系SC中也出現(xiàn)，此時 S#就是關 系SC的外鍵。 4. 關系的定義和性質 1）關系定義：關系是一個屬性數目相同的元組的集合。 2）關系性質 （p53） 5. 三類完整性規(guī)則 1）實體完整性規(guī)則：要求關系中組成主鍵的屬性上不能有空值。 2）參照完整性規(guī)則：要求不引用不存在的實體。 3）用戶定義完整性規(guī)則：由具體應用環(huán)境決定，系統(tǒng)提供定義和檢驗這類完整性的機制。 2.4E-R模型向關系模型的轉換 E-R模型可以向現(xiàn)有的各種數據庫模型轉換，對不同的數據庫模型有不同的轉換規(guī)則。這里只討論 E-R模型向關系模型的轉換方法。 1. E-R模

16、型向關系模型的轉換規(guī)則： （1）實體類型的轉換 將每個實體類型轉換成一個關系模式，實體的屬性即為關系的屬性，實體標識符即為關系的鍵。 （2）聯(lián)系類型的轉換 1）實體間的聯(lián)系是1:1 可以在兩個實體類型轉換成兩個關系模式中的任意一個關系模式的屬性中加入另一個關系模式 理名 /年疑 的鍵和聯(lián)系類型的屬性。 至關系模式（校塔,地址，電話） 系關系模式（眩，地址。電話， 系主任名，任眼年月） 系主性關系懂式性別，早齡, 職稱，學棱名.性聰年月） 系主任關系模式（址，性別，年齡, 職稱） 2）如實體間的聯(lián)系是1:N 則在N端實體類型轉換成的關系模式中加入1端實體類型轉換成的關系模式的鍵和聯(lián)系類型的 屬性

17、。 車閆號車同=s 您話 / 職工關系模式（工i蛙名，性 別，年齡，車間號，科期） 車問關系模式（牟間號,車間名, 電話） 3）如實體間的聯(lián)系是 M:N ，而鍵為兩 則將聯(lián)系類型也轉換成關系模式，其屬性為兩端實體類型的鍵加上聯(lián)系類型的屬性 端實體鍵的組合。 AGE 學生黃系檯式$ （Si, SIME,期E SE3） 學生棵程關吞禎式SC 課程關系模武C （C#F Ci, teache-r） C# TEACHE-R CNAME 以上各轉換規(guī)則，給出了一般情況下E-R模型向關系模型的轉換方法。但在實際應用中往往還需要 根具實際情況進行具體處理。 F面以圖書借閱系統(tǒng)的 E-R模型轉換為關系模型為例。

18、 書咅 由硯u 該例中，由于允許同一本書在不同的時間借給多個讀者，特別是一個讀者在不同的時間可以借同一 本書。因而，在多對多聯(lián)系“借閱”轉換為關系模式時，僅有讀者的編號和圖書的編號是不能構成 碼的。 例如: (,F33.312006-10-10:10:10,2007-02-20:3:00 )(,F33.33,2007-5-26: 4： OO,NULL) 讀者美型 讀者其耒模式讀者 薄者團豐工予楫式借閱 圈去關系福式圖書 康號書名|出版社 出版日期 定別） G棗者編號”圖磊編號借期畫） 編號姓名，讀者奕型，已倩甄雖） 書=6 說明，按照上述介紹的轉換方法得到的關系模型不一定是最好的。實際應用中，

19、往往還要對得到的 關系模型進行規(guī)范化。 2.5 和 2.6 實例分析，同學們多看書！ 1. 庫存管理系統(tǒng)的 ER模型及轉換 2. 人事管理信息系統(tǒng)的 ER模型 3住院管理信息系統(tǒng)的 ER模型 4. 公司車隊信息系統(tǒng)的 ER模型 更多 優(yōu)質 自考資料盡在百度貼吧 自考樂園 俱樂部 （）歡迎 ? 加入.歡迎? 交流 . . .止不住的驚喜等著你 第三章 關系模式設計理論 學習目的與要求： 本章特點是理論性較強，學習者應從概念著手，搞清概念間的聯(lián)系和作用。 本章總的要求是：了解關系數據庫規(guī)范化理論及其在數據庫設計中的作用。 本章的重點是函數依賴、無損分解、保持依賴和范式。掌握這些概念并能運用它們分析

20、模式分 解的特點。 考核知識點與考核要求 3.1 關系模式的設計準則（簡單應用） 3.2 函數依賴 （FD） （簡單應用） 3.3 關系模式的分解特性（簡單應用） 3.4 范式 1NF 2NF、3NF （簡單應用）BCNF（領會） 分解成BCNFF莫式集的“分解算法”（識記） 分解成3NF模式集的“合成算法”（綜合應用） 模式設計方法小結（領會） 3.5 多值依賴和第四范式（識記） 3.1 關系模式的設計準則 1. 關系模式的冗余和異常問題 1）數據冗余 2）操作異常（修改異常、插入異常和刪除異常） 2. 關系模式的非形式化設計準則 1）關系模式的設計應盡可能只包含有直接聯(lián)系的屬性，不包括有間

21、接聯(lián)系的屬性 2）關系模式的設計應盡可能使得相應關系中不出現(xiàn)插入、刪除和修改異常。 3）關系模式的設計應盡可能使得相應關系中避免放置經常為空值的屬性。 4）關系模式的設計應盡可能使得關系的等值連接在主鍵和外鍵的屬性上進行，并且保證連接 以后不會生成額外的元組。 3.2 函數依賴 1. 函數依賴的定義 設有關系模式R（A1, A2,An）或簡記為R（U）, X, Y是U的子集，r是R的任一具體關系，如 果對r的任意兩個元組t1,t2,由t1X=t2X 導致t1Y=t2Y，則稱X函數決定Y,或Y函數依賴 于X,記為 心Y。XT Y為模式R的一個函數依賴。 這個定義可以這樣理解： 有一張設計好的二維

22、表， X， Y 是表的某些列 （ 可以是一列，也可以是 多列），若在表中的第t1行，和第t2行上的X值相等，那么必有t1行和t2行上的Y值也相等，這 就是說Y函數依賴于X。 2. 函數依賴的邏輯蘊涵 設F是關系模式R的一個函數依賴集，X,Y是R的屬性子集，如果從F中的函數依賴能夠推出 X t Y,則稱F邏輯蘊涵Xt Y,記為F|=X t丫。 而函數依賴的閉包 F+是指被F邏輯蘊涵的函數依賴的全體構成的集合。 3. 鍵和FD的關系 鍵是唯一標識實體的屬性集。 對于鍵和函數依賴的關系：有兩個條件：設關系模式 R（A1,A2.An） , F是R上的函數依賴集，X是R的一個子集： 1 XtA1A2.A

23、n F + （它的意思是 X能夠決定唯一的一個元組） 2不存在X的真子集Y,使得Y也能決定唯一的一個元組，則X就是R的一個候選鍵。（它的意 思是X能決定唯一的一個元組但又沒有多余的屬性集） 包含在任何一個候選鍵中的屬性稱為主屬性, 不包含在任何鍵中的屬性為非主屬性 （非鍵屬性 ）, （注意） 主屬性應當包含在候選鍵中。 4. 函數依賴 （FD） 的推理規(guī)則 前面我們舉的例子中是以實際經驗來確定一個函數依賴的邏輯蘊涵,但是我們需要一個推理規(guī) 則才能完全確定F或F+的所有函數依賴。 設有關系模式R（U）, X, Y, Z, W的是U的子集，F(xiàn)是R上只涉及到U中屬性的函數依賴集，推 理規(guī)則如下： A

24、1自反性：如果Y X U,則XtY在R上成立。 A2增廣性：如果XtY為F所蘊涵，Z U，則XZ YZ在R上成立。（XZ表示XU Z,下同） A3傳遞性：如果XTY和YtZ在R上成立，則 XtZ在R上成立。 A4合并性：如果Xt Y和XtZ成立，那么Xt YZ成立。 A6分解性：如果Xt Y和Z Y成立，那么XtZ成立。 A5偽傳性：如果Xt Y和WYT Z成立，那么 WTZ成立。 A7 復合性： XTY, WTZ |=XW TYZ。 A8 通用一致性定理： XT Y, WT Z |=x U （X-Y） TYZ。 5. 函數依賴推理規(guī)則的完備性 函數依賴推理規(guī)則系統(tǒng) （自反性、增廣性和傳遞性

25、）是完備的。由推理規(guī)則的完備性可得到兩個 重要結論： 1屬性集X +中的每個屬性 A,都有Xt A被F邏輯蘊涵，即X +是所有由F邏輯蘊含Xt A的 屬性A的集合。 2 F+ 是所有利用 Amstrong 推理規(guī)則從 F 導出的函數依賴的集合。 6. 函數依賴集的等價和覆蓋 在關系模式R（U）上的兩個函數依賴集 F和G如果 滿足F + =G + ，則稱F和G是 等價 的， 稱F和G等價也稱F覆蓋G或G覆蓋F。 每個函數依賴集 F 都可以被一個 右部只有單屬性的函數依賴集 G 所覆蓋。 如果函數依賴集合 F 滿足： (1) F 中每一個函數依賴的右部都是單屬性； (2) F中的任一函數依賴 XA

26、,其F-X tA是不等價的； (3) F中的任一函數依賴 XtA，Z為X的子集。(F-X tA) U Z tA與F不等價。 則稱 F 為最小函數依賴集合。 如果函數依賴集 F和G等價，并且G是最小集，那么稱 G是F的一個 最小覆蓋。 這一段并不要求掌握最小集的求法，但是應當通過其求法理解最小集的概念。 3.3 關系模式分解特性 1. 模式分解中存在的問題 模式分解 就是將一個泛關系模式 R分解成 數據庫模式p ，以p代替R的過程。它不僅僅是屬性集合的 分解，它是對關系模式上的函數依賴集、以及關系模式的當前值分解的具體表現(xiàn)。 分解一個模式有很多方法，但是有的分解會出現(xiàn)失去函數依賴、或出現(xiàn)插入、刪

27、除異常等情況， 而有的分解則不出現(xiàn)相關問題。 衡量一個分解的標準有三種：分解具有無損聯(lián)接 ；分解要保持函數依賴；分解既要保持依賴， 又要具有無損聯(lián)接。 那么什么是無損聯(lián)接呢 ?什么又是保持依賴 ? 2. 無損聯(lián)接的定義和性質 設R是一關系模式，分解成p =R1,R2，,Rk , F是R上的一個函數依賴集。無損聯(lián)接就是 指R中每一個滿足F的關系r(也就是一個關系實例)都有r= n R1 (r)|X| n R2 (r).|X| n R3 (r), 即r為它在Ri上的投影的自然聯(lián)接。 最簡單的理解 ，也就是說，分解后的關系 自然連接后完全等于 分解前的關系，則這個分解相 對于 F 是無損聯(lián)接分解。

28、設R的分解為p =R1,R2,F為R所滿足的函數依賴集，則分解p具有無損聯(lián)接性的充分必要條件是： R們 R2t (R1-R2) R們 R2t (R2-R1) 也就是說，分解后的兩個模式的交能決定這兩個模式的差集，即R1、R2的公共屬性能夠函數決 定R1或R2中的其他屬性，這樣的分解就必定是無損聯(lián)接分解。 3. 保持函數依賴的分解 在分解過程中，要求模式分解的無損聯(lián)接是必要的，只有無損聯(lián)接分解才能保證任何一個關系 能由它的那些投影進行自然聯(lián)接得到恢復。 同時，分解關系模式時還應保證關系模式的函數依賴集在分解后仍在數據庫模式中保持不變， 這就是保持函數依賴的問題。也就是所有分解出的模式所滿足的函數

29、依賴的全體應當等價于原模式 的函數依賴集。只有這樣才能確保整個數據庫中數據的語義完整性不受破壞。 3.4 范式 1.1NF、2NF、3NF、BCNF勺定義： 1NF:第一范式 即關系模式中勺屬性勺值域中每一個值都是不可再分解勺值。如果某個數據庫模式都是第一范 式勺，則稱該數據庫模式是屬于第一范式勺數據庫模式。 2NF:第二范式 如果關系模式R為第一范式，并且 R中每一個非主屬性完全函數依賴于R的某個候選鍵，則稱 為第二范式模式。 非主屬性、完全函數依賴、候選鍵 三個名詞的含義。 候選鍵就是指可以唯一決定關系模式R中某元組值且不含有多余屬性的屬性集。 非主屬性也就是非鍵屬性，指關系模式R中不包含

30、在任何建中的屬性。 設有函數依賴 W A,若存在X? W有 心A成立，那么稱 W A是局部依賴，否則就稱 WA是 完 全函數依賴 。 在分析是否為第 2 范式時，應首先確定候選鍵，然后把關系模式中的非主屬性與鍵的依賴關系進行 考察，是否都為完全函數依賴，如是，則此關系模式為2NF。如果數據庫模式中每個關系模式都是 2NF的，則此數據庫模式屬于 2NF的數據庫模式。 3NF:第三范式 如果關系模式R是第二范式，且每個非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，則稱 R為第三范式 的模式。 這里首先要了解傳遞依賴的含義：在關系模式中，如果丫宀X, XtA,且X不決定Y和A不屬于 X,那么YtA是傳遞依賴。

31、注意的是，這里要求非主屬性都不傳遞依賴于候選鍵。 BCNF: 這個范式和第三范式有聯(lián)系，它是3NF的改進形式。若關系模式 R是第一范式，且每個屬性都 不傳遞依賴于R的候選鍵。這種關系模式就是 BCNFF莫式。 縱觀四種范式，可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在如下關系: 無損聯(lián)接分解成BCNF莫式集的算法： 置初值p =R； (2) 如果p中所有關系模式都是BCNF,則轉(4); (3) 如果p中有一個關系模式S不是BCNF則S中必能找到一個函數依賴集Xt A有X不是S的 鍵，且A不屬于X,設S1 =XA, S2 =S-A，用分解S1 ,S2代替S,轉； 分解結束。輸出p。 在這個過程中，重點在于 步，判斷哪

32、個關系不是 BCNF并找到X和A。這里，S的判斷用BCNF 的定義，而X不是S的鍵則依靠分析。 6. 分解成3NF模式集 算法： (1) 如果R中的某些屬性在 F的所有依賴的左邊和右邊都不出現(xiàn)，那么這些屬性可以從 R中分出 去，單獨構成一個關系模式。 (2) 如果F中有一個依賴 Xt A有XAtR,則p =R，轉(4) (3) 對于F中每一個 Xt A,構成一個關系模式 XA如果F有有XtA 1 , Xt A 2 .X ta n , 則可以用模式 XA 1 A 2 .A n 代替n個模式XA 1 ,XA 2 .XA n ; (4) w分解結束，輸入p。 這個過程的重點是這一句 對于F中每一個X

33、tA,構成一個關系模式 XA,這使我們的分解十 分容易，然后依據合并律(合并律：如果 Xt Y和Xt Z成立，那么Xt YZ成立)將有關模式合并即得 到所需3NF模式。 7. 模式設計方法的原則 關系模式R相對于函數依賴集 F分解成數據庫模式p =R 1 ,R 2 .R k ，一般具有下面四項 特性： P中每個關系模式 R i上應具有某種范式性質（3NF或BCNF） 無損聯(lián)接性。 保持函數依賴集。 最小性，即P中模式個數應最少且模式中屬性總數應最少。 一個好的模式設計方法應符合下列三條原則： 表達性 分離性 最小冗余性 8. 多值依賴與第四范式（4NF） 例： 學校中某一門課程由多個教師講授，

34、他們使用相同的一套參考書。 關系模式 Teaching（C, T, B） 課程C、教師T和參考書B 表瓦1 諜程C 教員1 參考書B 裁學 計誼數學 辭麗祁 -厲VI端週嫻羽1 普迪 k 用二堆表袁瑋T etching 1課程C 教員T 參考書日 需理 磐惑 物理 祐理1 毅學 數學 救學 多值依賴與第四范式 Teaching BCNF: Teach 具有唯一候選碼 (C， T，B) ， 即全碼 Teaching 模式中存在的問題 (1) 數據冗余度大：有多少名任課教師，參考書就要存儲多少次。 (2) 插入操作復雜：當某一課程增加一名任課教師時，該課程有多少本參照書，就必須插入多少個元 組。

35、例如物理課增加一名教師劉關，需要插入兩個元組： (物理，劉關，普通物理學) (物理，劉關，光學原理) (3) 刪除操作復雜：某一門課要去掉一本參考書，該課程有多少名教師，就必須刪除多少個元組。 (4) 修改操作復雜：某一門課要修改一本參考書，該課程有多少名教師，就必須修改多少個元 組。 產生原因 存在多值依賴。 1) 多值依賴 設R(U)是一個屬性集 U上的一個關系模式，X、Y和Z是U的子集，并且Z= U X Y,多值 依賴Xn Y成立當且僅當對 R的任一關系r , r在(X, Z)上的每個值對應一組 Y的值，這組值僅 僅決定于X值而與Z值無關。 例 Teaching ( C, T, B )

36、對于C的每一個值，T有一組值與之對應，而不論 B取何值。 2) 第四范式( 4NF) 關系模式R 1NF,如果對于R的每個非平凡多值依賴 Xu Y (Y X), X都含有候選碼， 則 R 4NF。 如果 R 4NF， 則 R BCNF 不允許有非平凡且非函數依賴的多值依賴 允許的是函數依賴(是非平凡多值依賴) 第四章 關系運算 學習目的與要求： 本章總的要求是：深刻理解關系模型的運算理論，了解查詢優(yōu)化的意義和啟發(fā)式優(yōu)化算法。 本章的重點是關系代數運算，應熟練掌握。關系演算是本章的難點。 考核知識點和考核要求 4.1 關系代數 4.1.1 關系代數的五個基本操作(并、差、笛卡兒積、投影、選擇)

37、(綜合運用 ) 4.1.2 關系代數的四個組合操作 （ 交、連接、自然連接、除法 ） （綜合運用） 4.1.3 關系代數表達式的應用（綜合運用） 4.1.4 關系代數的兩個擴充操作（外連接、外部并） （領會） 4.2 關系演算 4.2.1 元組關系演算的定義及表達式的含義 （簡單應用 ） 4.2.2 域關系演算的定義及表達式的含義 （領會 ） 4.2.3 關系運算的安全約束和等價性 （領會 ） 4.3 關系代數表達式的優(yōu)化 （ 領會） 關系模型有三個重要組成部分： 1）數據結構 2）數據操縱 3）數據完整性規(guī)則 關系查詢語言根據其理論基礎的不同分成兩類： 1）關系代數語言 2）關系演算語言 4

38、.1 關系代數 1. 關系代數的五個基本操作：并、差、笛卡爾積、投影和選擇。 并（U）:兩個關系需有相同的關系模式，并的對象是元組，由兩個關系所有元組構成。 差（-）:同樣，兩個關系有相同的模式，R和S的差是由屬于 R但不屬于S的元組構成的集合。 笛卡兒積（X）:對于兩個關系作運算，列：（n+m）列的元組的集合 ，元組的前n列是關系R 的一個元組后m列是關系S的一個元組， 行： k1X k2 個元組。 投影（d ）:對關系進行垂直分割，消去某些列，并重新安排列的順序。 選擇（n）:根據某些條件關系作水平分割，即選擇符合條件的元組。 2. 關系代數的四個組合操作：交、聯(lián)接、自然聯(lián)接和除法 交（n

39、 ） : R和S的交是由既屬于 R又屬于S的元組構成的集合。 聯(lián)接包括B聯(lián)接和 F聯(lián)接，是選擇 RX S中滿足i 0 （r+j）或F條件的元組構成的集合，特別注 意等值聯(lián)接（0為等號“=”）。 自然聯(lián)接（R|X|S）:在RX S中，選擇R和S公共屬性值均相等的元組，并去掉 RX S中重復的公 共屬性列。如果兩個關系沒有公共屬性，則自然聯(lián)接就轉化為笛卡爾積。 除法（十）:首先除法的結果中元數為兩個元數的差，可以直接用觀察法來得到結果，把S看作 一個塊，拿到 R中去和相同屬性集中的元組作比較，如果有相同的塊，且除去此塊后留下的相應元 組均相同，那么可以得到一條元組，所有這些元組的集合就是除法的結果

40、。 對于上述的五個基本操作和組合操作，應當從實際運算方面進行理解和運用，對其形式定義可不必 深究。注意課本上的例子。 關系代數運算的三個要素： 運算對象：關系 運算結果：關系 運算符：四類 集合運算符 將關系看成元組的集合 運算是從關系的“水平”方向即行的角度來進行 專門的關系運算符 不僅涉及行而且涉及列 算術比較符 輔助專門的關系運算符進行操作 邏輯運算符 輔助專門的關系運算符進行操作 廣義笛卡爾積(Exte nded Cartesia n Product) R n目關系，k1個元組 S m目關系，k2個元組 RX S 列：(n+m列的元組的集合 元組的前n列是關系R的一個元組 后m列是關系

41、S的一個元組 行：k1 X k2個元組 RX S = tr ts |trR A ts S A B C 力了 c1 af b2 c2 q2 b2 c1 A B c a1 b2 c2 c2 o2 b2 d A B c A B C cl b? b1 b3 c2 加 eV b2 bZ g2 b3 康 b2 b2 d a2 b2 貞 b2 c2 b2 31 63 62 選擇(Selection ) 1) 選擇又稱為限制(Restriction ) 2) 選擇運算符的含義 在關系R中選擇滿足給定條件的諸元組 d F(R) = t|tRA F(t)=真 F:選擇條件，是一個邏輯表達式，基本形式為： (X1

42、0 Y1 川( X2 0 Y2 ) 比較運算符( ,，V,W,=或) X1, Y1等：屬性名、常量、簡單函數；屬性名也可以用它的序號來代替; 0：邏輯運算符(A或V) :表示任選項 ：表示上述格式可以重復下去 3) 選擇運算是從行的角度進行的運算 4) 舉例 設有一個學生-課程數據庫，包括學生關系 Student、課程關系Course和選修關系SG 學號 姓名 性別 年議 Sage 所在 9001 男 20 95002 劉晨 女 19 IS 95003 王敏 女 18 MA 95004 張立 男 19 IS (3 Com.? 裸齢 課程名先行課學分 Ovum GW 1 娠庫 5 4 數學 7

43、3 當息系統(tǒng) 1 4 - 攥作系蜒 6 $ 1 4 6 2 w Jr PASCAL語臺 6 4 何 學號 課程號 戍績 Qop Gnd? 95001 1 92 95001 r 85 9S001 3 88 95002 r 90 PS002 3 SO 例1查詢信息系(IS系)全體學生 d Sdept = IS (Student) 或 d 5 =IS (Student) 結果： 4a 95002 劉晨 女 19 IS Q50Q4 男 19 rs 例2查詢年齡小于20歲的學生 d Sage 20(Student) 或(T 4 20(Student) 結果： P5002 劉晨 立 P 19 IS PSO

44、OS 王蝕 立 18 MA PSO04 男 1P IS 投影（Projection） 1）投影運算符的含義 從R中選擇出若干屬性列組成新的關系 n A（R） = tA | tR A: R中的屬性列 2）投影操作主要是從列的角度進行運算 但投影之后不僅取消了原關系中的某些列，而且還可能取消某些元組（避免重復行） 3）舉例 例3查詢學生的姓名和所在系 即求Student關系上學生姓名和所在系兩個屬性上的投影 n Sname Sdept(Student) 或n 2, 5(Student) 結果: Sitainr t r 李勇 cs 劉晨 IS 王敏 MA 張立 IS 例4查詢學生關系Student中

45、都有哪些系 n Sdept（Student） 結果: 1）連接也稱為B連接 2）連接運算的含義 從兩個關系的笛卡爾積中選取屬性間滿足一定條件的元組 R S = | trR A tsSA trA 0 tsB A和B:分別為R和S上度數相等且可比的屬性組 0:比較運算符 S關系）在B 連接運算從R和S的廣義笛卡爾積 RX S中選?。≧關系）在A屬性組上的值與（ 屬性組上值滿足比較關系的元組。 3）兩類常用連接運算 等值連接（equijoin ） 什么是等值連接 0為“=”的連接運算稱為等值連接 等值連接的含義 從關系R與S的廣義笛卡爾積中選取A、B屬性值相等的那些元組，即等值連接為： R S =

46、| trRA tsSA trA = tsB 自然連接（Natural join ） 什么是自然連接 自然連接是一種特殊的等值連接 兩個關系中進行比較的分量必須是相同的屬性組 在結果中把重復的屬性列去掉 自然連接的含義 更多優(yōu)質自考資料盡在百度貼吧自考樂園俱樂部 ()歡迎？加入歡迎？交流止不住的驚喜等著你. R和S具有相同的屬性組B R S = | trRA tsSA trB = tsB 4) 一般的連接操作是從行的角度進行運算。 自然連接還需要取消重復列，所以是同時從行和列的角度進行運算。 5) 舉例 例5 A C 巧 S 12 B E % 5 % 10 r jU h A C E 仇 s 丿

47、內； 7 5 10 叫 6 % 6 巧 10 叫 8 3 10 等11連穩(wěn)兇亍 Jt*S. A C 例： EXEC SQL DROP TABLE Student; 以COB0作為主語言的嵌入式 SQL語句的一般形式 EXEC SQL END-EXEC 例： EXEC SQL DROP TABLE Student END-EXEC 3. DBMS處理宿主型數據庫語言 SQL的方法 預編譯 修改和擴充主語言使之能處理 SQL語句。 4. 嵌入式SQL語句與主語言之間的通信 將SQL嵌入到高級語言中混合編程，程序中會含 有兩種不同計算模型的語句 SQL語句 描述性的面向集合的語句 負責操縱數據庫 高

48、級語言語句 過程性的面向記錄的語句 負責控制程序流程 5. 工作單元之間的通信方式 1）SQL通信區(qū) 向主語言傳遞SQL語句的執(zhí)行狀態(tài)信息 主語言能夠據此控制程序流程 2）共享變量 主語言向SQL語句提供參數 將SQL語句查詢數據庫的結果交主語言進一步處理 3）游標 解決集合性操作語言與過程性操作語言的不匹配 6. 共享變量 什么是共享變量 嵌入式SQL語句中可以使用主語言的程序變量來輸入或輸出數據 在SQL語句中使用的主語言程序變量簡稱為共享變量（Host Variable ） 在SQL語句中使用共享變量和指示變量的方法 1）說明共享變量和指示變量 BEGIN DECLARE SECTION

49、 （說明共享變量和指示變量 ） END DECLARE SECTION 7. 游標（ cursor ） 為什么要使用游標 SQL語言與主語言具有不同數據處理方式 SQL語言是面向集合的，一條 SQL語句原則上可以產生或處理多條記錄。 什么是游標 游標是系統(tǒng)為用戶開設的一個數據緩沖區(qū)，存放SQL語句的執(zhí)行結果。 每個游標區(qū)都有一個名字。 用戶可以用SQL語句逐一從游標中獲取記錄，并賦給共享變量，交由主語言進一步處理。 1) 說明游標 使用DECLAR語句 語句格式 EXEC SQL DECLARE游標名 CURSOR FOR ; 功能 是一條說明性語句，這時 DBMS并不執(zhí)行SELECT旨定的查

50、詢操作。 2) 打開游標 使用OPEN語句 語句格式 EXEC SQL OPEN ; 功能 打開游標實際上是執(zhí)行相應的SELECT語句，把所有滿足查詢條件的記錄從指定表取到緩沖區(qū) 中。 這時游標處于活動狀態(tài)，指針指向查詢結果集中第一條記錄之前。 3) 移動游標指針，然后取當前記錄 使用FETCH語句 語句格式 EXEC SQL FETCH NEXT|PRIOR| FIRST|LAST FROM INTO ,.; 功能 指定方向推動游標指針， 然后將緩沖區(qū)中的當前記錄取出來送至共享變量供主語言進一步處理。 NEXT|PRIOR|FIRST|LAST:指定推動游標指針的方式。 NEXT向前推進一條

51、記錄 PRIOR向回退一條記錄 FIRST:推向第一條記錄 LAST推向最后一條記錄 缺省值為 NEXT 說明 (1) 共享變量必須與 SELECT語句中的目標列表達式具有一一對應關系。 (2) FETCH語句通常用在一個循環(huán)結構中，通過循環(huán)執(zhí)行FETCH語句逐條取出結果集中的行進行 處理。 允許用戶向 (3) 為進一步方便用戶處理數據，現(xiàn)在一些關系數據庫管理系統(tǒng)對FETCH語句做了擴充, 任意方向以任意步長移動游標指針。 更多 優(yōu)質 自考資料盡在百度貼吧 自考樂園 俱樂部 ()歡迎 ? 加入.歡迎? 交流 .止不住的驚喜等著你 4) 關閉游標 使用CLOSE語句 語句格式 EXEC SQL

52、CLOSE ; 功能 關閉游標，釋放結果集占用的緩沖區(qū)及其他資源。 說明 游標被關閉后，就不再和原來的查詢結果集相聯(lián)系。 被關閉的游標可以再次被打開，與新的查詢結果相聯(lián)系。 9. 動態(tài) SQL 1) 什么是動態(tài)嵌入式 SQL 動態(tài)SQL方法允許在程序運行過程中臨時“組裝”SQL語句。 2) 應用范圍 在預編譯時下列信息不能確定時 SQL語句正文 共享變量個數 共享變量的數據類型 SQL語句中引用的數據庫對象(列、索弓I、基本表、視圖等) 3) 動態(tài)SQL的形式 語句可變 臨時構造完整的SQL語句 條件可變 WHER子句中的條件 HAVING短語中的條件 數據庫對象、查詢條件均可變 SELECT

53、子句中的列名 FROMF句中的表名或視圖名 WHER子句中的條件 HAVING短語中的條件 4) 常用動態(tài)SQL語句 EXECUTE IMMEDIATE PREPARE動態(tài)預備語句） EXECUTE DESCRIBE 使用動態(tài)SQL技術更多的是涉及程序設計方面的知識，而不是SQL語言本身。 5.7 存儲過程與 SQL/PSM 問題 要把完成某功能的 SQL做成類似C語言的函數，供需要時調用，如何做？ 什么是存儲過程？ 是一組被編譯在一起的 T-SQL語句的集合，它們被集合在一起以完成一個特定的任務。 存儲過程的分類 系統(tǒng)存儲過程。 擴展存儲過程（提供從 SQL Server 到外部程序的接口，

54、以便進行各種維護活動） 用戶自定義的存儲過程。 1. 存儲過程的創(chuàng)建 簡單語法： CREATE PROCEDURE 存儲過程的名字 AS SQL語句 創(chuàng)建存儲過程的步驟： 1 、編寫符合要求的 SQL語句； 2 、測試SQL語句是否正確； 3 、按照存儲過程的語法，創(chuàng)建該存儲過程； 4 、執(zhí)行存儲過程，驗證其正確性。 2. 帶參數的存儲過程的創(chuàng)建 語法： CREATE PROCEDURE 存儲過程名字 參數名 數據類型=默認值兒n AS SQL 語句 作用： 可以返回用戶輸入的查詢條件的信息。 第六章 數據庫管理 學習目的與要求： 本章總的要求是：了解事務的概念，了解數據庫的恢復、并發(fā)控制、完

55、整性和安全性技術。了 解和掌握這些技術在 SQL語言中的實現(xiàn)方式。 考核知識點與考核要求 6.1 事務（領會 ） 6.2 數據庫的恢復 （領會 ） 6.3 數據庫的并發(fā)控制 （領會 ） 6.4 數據庫的完整性 完整性子系統(tǒng)的功能（領會）SQL中的完整性約束（簡單應用）SQL3的觸發(fā)器（領會） 數據庫的安全性 安全性問題（領會）SQL中的安全性機制（簡單應用）常用的安全性措施（領會） 6.1 事務 1. 事務的概念： 事務是一個操作序列 。這些操作要么什么都做，要么都不做，是一個 不可分割 的工作單位。 事務以BEGIN TRANSACTION句開始，以 COMMIT提交）語句或ROLLBACK

56、回退或撤消）語句結束。 一個程序的執(zhí)行可通過若干事務的執(zhí)行序列來完成。 2. 事務的性質： 為保證數據庫的完整性，事務必須具有下列四個性質： 1. 原子性（ automicity ） 一個事務中對數據庫的操作，是一個不可分割的整體。 2. 一致性（ consistency ） 數據不會因事務的執(zhí)行而遭受破壞。 3. 隔離性（ isolation ） 在多個事務并發(fā)執(zhí)行時，系統(tǒng)應保證與這些事務先后單獨執(zhí)行時的結果一樣。 4. 持久性（ durability ） 一個事務一旦完成全部操作，它對數據庫的所有更新應永久地反映在數據庫中。 6.2 數據庫的恢復 1. 數據庫的可恢復性定義？ 系統(tǒng)能把數據

57、庫從被破壞、不正確的狀態(tài)，恢復到最近一個正確的狀態(tài)，DBMS勺這種能力稱為數 據庫的可恢復性 2. 典型的恢復策略： 3. 故障類型和恢復方法 1）事務故障 2）系統(tǒng)故障 3）介質故障 6.3 數據庫的并發(fā)控制 1. 并發(fā)控制帶來的三類問題： （1）丟失更新的問題 （2）不一致分析問題 （3）“臟數據”的讀出。 （ 在數據庫技術中，未提交的隨后又被撤消的數據為“臟數據”。 ） 2. 封鎖技術 X封鎖的規(guī)則稱為 PX協(xié)議，其內容為：任何企圖更新記錄R的事務必須先執(zhí)行 LOCKX（R）操作， 以獲得對該記錄進行尋址的能力，并對它取得X封鎖。如果未獲得 X封鎖，那么這個事務進入等待 狀態(tài)，一直到獲準

58、 X封鎖，事務繼續(xù)進行。 簡記為：先鎖X,再執(zhí)行，取不到，就等待。 S封鎖的規(guī)則稱為 PS協(xié)議：其內容為：任何要更新記錄R的事務必須先執(zhí)行 LOCK S（R）操作，以獲 得對該記錄尋址的能力并對它取得S封鎖。如果未獲準 S封鎖，那么這個事務進入等待狀態(tài)，一直 到獲準S封鎖，事務才繼續(xù)進行下去。當事務獲準對記錄R的要封鎖后，在記錄 R修改前必須把 S 封鎖升級為X封鎖。 簡記為：先鎖S,再執(zhí)行，鎖不到，就等待，若要修改則升 X。 6.4 數據庫的完整性 1. 數據庫的完整性 是指數據的正確性、有效性和相容性。數據庫中數據發(fā)生錯誤,往往是由非法更新引起的。 數據庫完整性是通過 DBMS勺完整性子系

59、統(tǒng)實現(xiàn)的，它有兩個功能： （1）監(jiān)督事務的執(zhí)行,并測試是否違反完整性規(guī)則。 （2）如有違反,則采取恰當的操作,如拒絕、報告違反情況,改正錯誤等方法進行處理。 數據庫完整性子系統(tǒng)是根據“ 完整性規(guī)則集 ” 工作的,這些完整性規(guī)則包括： 域完整性規(guī)則、 域聯(lián)系的規(guī)則、關系完整性規(guī)則 （一個比一個大 ）。 2.SQL 中的完整性約束 SQL中把完整性約束分成三大類： 1）域約束 域約束子句 如 CREAT DOMAIN AGE SMALLINT CHEC（K） 2）基本表約束 候選鍵定義 UNIQUE 或 PRIMARY KEY 外鍵定義FOREIGN KEY （S#） REFERNCE S（S#）

60、 檢查約束定義檢查子句 （ CHECK ） 3）斷言（CREATE ASSERTION斷言名 CHECK 條件） 3.SQL3 的觸發(fā)器 1）觸發(fā)器的定義： 是一個能由系統(tǒng)自動執(zhí)行對數據庫修改的語句。 2）觸發(fā)器的組成（ 1）事件（2）條件（3）動作 3）觸發(fā)器結構的組成（p170結構示意圖） 6.5 數據庫的安全性 1. 數據庫安全性定義： 數據庫的安全性是指保護數據庫防止不合法的使用,以免數據的泄漏、非法 更改和破壞。 2. 安全性級別：包括環(huán)境級、職員級、 OS級、網絡級和數據庫系統(tǒng)級。 3. 權限問題： 用戶或應用程序使用數據庫的方式稱為權限，權限的種類： 訪問數據權限：讀、插入、修改