数据库学习记录

什么是数据库系统的工作环境？

1. 数据库DB：DataBase
2. 数据库管理系统DBMS：DataBase Management System
3. 数据库应用DBAP：DataBase Application
4. 数据库管理员DBA：Database Administrator
5. 计算机基本系统：计算机 网络 输入输出设备

• 数据库？
  简单来说数据库就是相互之间有关联关系的Table集合
• 数据库管理系统？
  通俗的讲是一个用来管理数据库的软件
• 数据库应用程序？
  提供给不同的用户来查询数据库的软件
• 数据库管理员？
  使用数据库管理系统管理数据库的人员

什么是数据库管理系统？

用户角度：

• 数据库定义：可以来定义数据库中Table的表名称，表标题。
• 数据库操作：可以向数据库中的Table增加/删除/更新数据以及对数据查询、检索、统计。
• 数据库控制：可以控制数据库中的数据使用，哪些用户可以使用哪些，哪些不可以。
• 数据库维护：可以进行转储/恢复/重组/性能检测/分析… 一般是DBA使用和掌握的

操作数据库的语言

• 数据定义语言DDL：Data Definition Language
• 数据操作语言DML：Data Manipulation Language
• 数据控制语言DCL：Data Control Language

系统角度：

DBMS是一个解析语言并执行的系统
DBMS为完成DB管理，后台执行一系列的程序

• 语言编译器
• 查询优化（执行引擎）与查询实现（基本命令的不同执行算法）
• 数据存取与索引
• 通信控制
• 事务管理
• 故障恢复
• 安全性控制
• 完整性控制
• 数据字典管理
• 应用程序接口
• 数据库数据装载、重组等使用程序
• 数据库性能分析
• 等等

数据库的标准结构？

通过三级模式和两层映像实现两个独立。

模式：对数据库中数据进行的一种结构性描述
视图/数据：某形式下表现出来的数据库中的数据

三级模式

• User Level
  外模式：用户可以看到和处理的数据结构描述
• Logic Level：
  全局模式：从全局角度理解/管理的数据结构描述，包含相应的关联约束
• Physical Level：
  内部模式：储存在介质上的数据的结构描述，包含存储路径、储存方式、索引等。

两层映像

• EC Mapping：将外模式映射为概念模式，实现数据概念视图向外部视图的转换–便于用户观察
• CI Mapping：将概念模式映射为内模式，实现数据概念视图向内部视图的转换–便于计算机储存和处理

两个独立性

• 逻辑数据独立性：当概念模式变化时，可以不改变外部模式（只需要改变E-C Mapping），从而无需改变应用程序。
• 物理数据独立性：当内部模式变化时，可以不改变概念模式（只需要改变C-I Mapping），从而无需改变外模式。

数据模型

数据模式规定模式统一描述方式的模型。包括 数据结构、操作、约束。

数据模型和模式的区别：

• 数据模型描述模式的定定义
• 模式描述对数据库中数据进行的一种结构性描述

三大经典数据模型

• 关系模型：表的形式组织数据
• 层次模型：树的形式组织数据
• 网状模型：图的形式组织数据

关系模型

关系模型三个要素：

• 基本结构
  描述DB各种数据的基本结构形式
• 基本操作
  描述Table和Table直接所可能发生的各种操作
• 完整性约束
  描述这些操作应该遵循的约束条件

基本结构

通俗的讲一个关系就是一个表

候选码/候选键

关系中的一个属性组，其值能唯一标识一个元组，若从该属性组中去掉一个属性，他就不具备这一性质了，他就不具有标记这一个性质，这样的属性组 成为候选码

主码/主键

当有多个候选码时，选择一个作为主码
DBMS以主码为主要线索管理关系中的各个元组。

主属性与非主属性

包含在任何一个候选码中的属性被称为主属性，此外都是非主属性

外码/外键

不是当前关系（Table）的候选码，但是另外一个关系（Table）的候选码。

关系的特性：

• 列是同质：每一列的分量都来自同一个域不同的属性可能来自同一个域
• 列位置互换性：区分哪一列是靠列名
• 行位置互换性：区分哪一行是靠某一或某几列的值
• 关系的任意两个元组不能完全相同
• 满足第一范式：属性不可再分特性

基本操作

1. 关系代数：以集合为对象的操作思维，集合到集合的变换
2. 元组演算：以元组为对象的操作思维，以循环对每个元组验证
3. 域演算：以域变量为对象的操作思维，取出每一个域变量验证

关系代数

集合操作：并、差、积、笛卡尔积 R∪S、R∩S、R-S、R×S
纯关系操作：投影、选择、theta-连接、除

• 并
  将2个关系求并集
• 交
  将2个关系求交集
• 差
  获得一个关系，其元组都属于一个关系并且不属于另外一个关系。
• 积
  获得一个关系，其包含所有 元组一半属于一个关系另一半属于另外一个关系。
• 选择
  获得一个关系，其元组是所有原关系符合一定条件的元组。
• 投影
  获得一个关系，其属性是原关系的子集
• theta-连接
  将2个关系求积，在进行选择操作 获得的关系
• 自然连接
  将2个关系求积，选择相同列上相同的元组，去掉重复的列后的关系
• 除
  相当与积的逆运算
• 外连接，
  将2个关系求积，选择相同列上相同的元组，缺少相同列的元组用空补全，去掉重复的列后的关系
  根据补全部分不同细分为：左外连接、右外连接、全外连接

组演算公式

原子公式:t∈R、S[A]θc、S[A]θu[B]
关系符号： 且 或 非 存在 任意

关系域演算

原子公式:∈R、xθc、xθy
关系符号 ： 且 或 非 存在 任意

关系运算安全性：

不产生无限关系和无穷验证的运算被称为安全的，关系代数是一种集合运算，是安全的，关系演算不一定是安全的。
关系演算的约束性
对关系演算施加约束条件，即任何公式都在一个集合范围内操作，而不是无限范围内操作。
安全约束有限集合DOM：DOM是一个有限集，其中每个符号要么是DOM里的某个符号，要么就是DOM元组里面某元组的分量。
DOM主要用于约束一些谓词的计算范围。

三个完整性：

• 实体完整性：关系的主码中的属性值不能为空
• 参照完整性：外码可以为空，不为空时一定要取另外一个关系的主码
• 用户自定义完整性：用户对具体应用环境定于的完整性约束条件

SQL语言

SQL主要以9个单词引导的操作语句构成的
DDL语句引导词 Create（建立） Alter（修改） Drop（撤消）
DML语句引导词 Insert Delete Update Select
DCL 语句引导词 Grant Revoke

创建数据库

创建数据库 Create Database 数据库名;
示例 create database SCT;
创建DB中的Table
Create Table create table 表名(列名 数据类型[Primary Key|Unique][Not null])

• Primary Key 主键约束，每个表只能有一根主键约束
• Unique 唯一性约束（集候选键）
• Not null：非空约束
• 数据类型：char（n） varchar（n） int numeric(p,q) real/float date time 等

向表中追加元组
insert into 表名 [（列名[]…）] values(值[值]）;
如果列名省略，须定义或储存的列名顺序一样。

查询数据库

• 查询表中所有元组 Select * from 表名;
• 查询限制表中的元组 Select [列名] from 表名 [whele 限制语句];
• 限制查询结果不会重复 Select distinct [列名] from 表名 [whele 限制语句];
• 查询结果排序 Select [distinct] [列名] from 表名 [whele 限制语句] [order by 列名 asc/desc];
  其中 [order by 列名 asc/desc]的列名是需要排序的属性 asc是升序，desc是降序
• 模糊查询 使用运算符 like。
  Select [列名] from 表名 [whele 列名 [not] like ‘字符串’]
  %匹配零个或者多个字符 ，_匹配单个字符

多表联合查询

• 实现多表查询：Select [列名] from 表名1，表名2，表名3… [whele 限制语句];
  直接使用相当于对笛卡尔积
• 使用where对联合表做限制 ，例如θ连接： where[表名1.属性名1=表名2.属性名2]
• 当表中的属性发生了重名，可以使用别名解决
  Select [列名 as 列别名] From 表名[ as 表别名] [whele 限制语句];

数据库更新

元组新增Insert：新增一个或者一些元组到数据库的Table中
元组更新Update：对某些元组中的某些属性值进行重新设定
元组删除Delete：删除某些元组

• Insert：插入一个元组 insert into 表名 [（列名[]…）] values(值[值]）;

• Insert：插入一些元组insert into 表名 [（列名[]…）] Select [列名] from[ where ];

• Delete :删除指定条件元组 Delete from 表名 [where ];

• Update:某些属性值进行重新设定 Update 表名 Set [列名=表达式|子查询] [where]

修正数据库

主要是修正表的定义
alter table 表名 [add 列名 数据类型] [drop 完整性约束名][modify 列名];

• 增加属性alter table 表名 [add 列名 数据类型];
• 修改属性类型alter table 表名 [modify 列名 新数据类型];
• 删除唯一性约束 alter table 表名 [drop Unique(列名)];
• 撤销表 drop table 表名;
• 撤销数据库 drop Database 数据库名;
• 指定当前数据库：use 数据库名;
• 关闭当前数据库：close 数据库名;