数据库系统概论笔记(萨师煊王珊版).doc
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1、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(Database Management System,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
2、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(Database System,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
3、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
4、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(Entity
5、Type)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(Entity Set)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(n0)与之联系,反之,对
6、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:nn 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(n0)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(m0)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n E-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(Hierarchical Model)n 网状模型(Network Model )n 数据结构:以基本层次联系为基本单位
7、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(Relational Model) n 数据结构:表n 面向对象模型(Object Oriented Model)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
8、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
9、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
10、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
11、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n 1) 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n 2) 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n 3) 关系数据语言的
12、种类n 关系代数语言n 用对关系的运算来表达查询要求n 4) 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n 域(Domain)n 2. 笛卡尔积(Cartesian Product)n 3. 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3.2 数据定义3.2.1定义语句格式CR
13、EATE TABLE ( , , );n :所要定义的基本表的名字n :组成该表的各个属性(列)n :涉及相应属性列的完整性约束条件n :涉及一个或多个属性列的完整性约束条件n 常用完整性约束n 主码约束: PRIMARY KEYn 唯一性约束:UNIQUEn 非空值约束:NOT NULLn 参照完整性约束三、删除基本表DROP TABLE ; 基本表删除数据、表上的索引都删除表上的视图往往仍然保留,但无法引用删除基本表时,系统会从数据字典中删去有关该基本表及其索引的描述(标准中没有,认为表建立后就永久存在)二、修改基本表ALTER TABLE ADD 完整性约束 DROP MODIFY ;n
14、 :要修改的基本表n ADD子句:增加新列和新的完整性约束条件n DROP子句:删除指定的完整性约束条件n MODIFY子句:用于修改列名和数据类型ALTER TABLE Student ADD Scome DATE;不论基本表中原来是否已有数据,新增加的列一律为空值。n 删除属性列直接/间接删除n 把表中要保留的列及其内容复制到一个新表中n 删除原表n 再将新表重命名为原表名直接删除属性列:(新)例:ALTER TABLE Student Drop Scome;ALTER TABLE Student MODIFY Sage SMALLINT;n 注:修改原有的列定义有可能会破坏已有数据建立与
15、删除索引n 建立索引是加快查询速度的有效手段n 建立索引n DBA或表的属主(即建立表的人)根据需要建立n 有些DBMS自动建立以下列上的索引n PRIMARY KEYn UNIQUEn 维护索引n DBMS自动完成n 使用索引n DBMS自动选择是否使用索引以及使用哪些索引一、建立索引n 语句格式CREATE UNIQUE CLUSTER INDEX ON (, );n 用指定要建索引的基本表名字n 索引可以建立在该表的一列或多列上,各列名之间用逗号分隔n 用指定索引值的排列次序,升序:ASC,降序:DESC。缺省值:ASCn UNIQUE表明此索引的每一个索引值只对应唯一的数据记录n CL
16、USTER表示要建立的索引是聚簇索引n 唯一值索引n 对于已含重复值的属性列不能建UNIQUE索引n 对某个列建立UNIQUE索引后,插入新记录时DBMS会自动检查新记录在该列上是否取了重复值。这相当于增加了一个UNIQUE约束n 聚簇索引n 建立聚簇索引后,基表中数据也需要按指定的聚簇属性值的升序或降序存放。也即聚簇索引的索引项顺序与表中记录的物理顺序一致例:CREATE CLUSTER INDEX StusnameON Student(Sname);在Student表的Sname(姓名)列上建立一个聚簇索引,而且Student表中的记录将按照Sname值的升序存放n 在一个基本表上最多只能
17、建立一个聚簇索引n 聚簇索引的用途:对于某些类型的查询,可以提高查询效率n 聚簇索引的适用范围n 很少对基表进行增删操作n 很少对其中的变长列进行修改操作二、删除索引DROP INDEX ;n 删除索引时,系统会从数据字典中删去有关该索引的描述。3.3 查询n 语句格式SELECT ALL|DISTINCT , FROM , WHERE GROUP BY HAVING ORDER BY ASC|DESC ;n SELECT子句:指定要显示的属性列n FROM子句:指定查询对象(基本表或视图)n WHERE子句:指定查询条件n GROUP BY子句:对查询结果按指定列的值分组,该属性列值相等的元
18、组为一个组。通常会在每组中作用集函数。n HAVING短语:筛选出只有满足指定条件的组n ORDER BY子句:对查询结果表按指定列值的升序或降序排序3.3.2单表查询查询仅涉及一个表,是一种最简单的查询操作一、选择表中的若干列二、选择表中的若干元组三、对查询结果排序四、使用集函数五、对查询结果分组查询经过计算的值SELECT子句的为表达式n 算术表达式n 字符串常量n 函数n 列别名n 等二、选择表中的若干元组n 消除取值重复的行n 查询满足条件的元组1. 消除取值重复的行n 在SELECT子句中使用DISTINCT短语假设SC表中有下列数据2.查询满足条件的元组WHERE子句常用的查询条件
19、(1) 比较大小在WHERE子句的中使用比较运算符n =,=,=,!= 或 ,!,!,n 逻辑运算符NOT + 比较运算符(2) 确定范围n 使用谓词 BETWEEN AND NOT BETWEEN AND (3) 确定集合使用谓词 IN , NOT IN :用逗号分隔的一组取值(4) 字符串匹配n NOT LIKE ESCAPE :指定匹配模板匹配模板:固定字符串或含通配符的字符串当匹配模板为固定字符串时,可以用 = 运算符取代 LIKE 谓词用 != 或 运算符取代 NOT LIKE 谓词通配符w % (百分号) 代表任意长度(长度可以为0)的字符串n 例:a%b表示以a开头,以b结尾的任
20、意长度的字符串。如acb,addgb,ab 等都满足该匹配串 _ (下横线) 代表任意单个字符n 例:a_b表示以a开头,以b结尾的长度为3的任意字符串。如acb,afb等都满足该匹配串查询DB_Design课程的课程号和学分。 SELECT Cno,Ccredit FROM Course WHERE Cname LIKE DB_Design ESCAPE (5) 涉及空值的查询n 使用谓词 IS NULL 或 IS NOT NULLn “IS NULL” 不能用 “= NULL” 代替(6) 多重条件查询用逻辑运算符AND和 OR来联结多个查询条件n AND的优先级高于ORn 可以用括号改变
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