全国软考中级软件设计师 学习笔记-数据库部分

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数据库系统

1. 数据库三级模式-二级映射

 

1.1用户级--> 外模式(反映了数据库系统的用户观)

外模式又称子模式或用户模式，对应于用户级。它是某个或某几个用户所看到的数据库的数据视图，是与某一应用有关的数据的逻辑表示。外模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据。

 

1.2 概念级--> 概念模式（反映了数据库系统的整体观）

概念模式又称模式或逻辑模式，对应于概念级。它是由数据库设计者综合所有用户的数据，按照统一的观点构造的全局逻辑结构，是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述，是所有用户的公共数据视图(全局视图)。

 

1.3 物理级--> 内模式（反映了数据库系统的存储观）

内模式又称存储模式，对应于物理级。它是数据库中全体数据的内部表示或底层描述，是数据库最低一级的逻辑描述，它描述了数据在存储介质上的存储方式和物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库。

 

1.4 二级映射

模式/内模式的映像：实现概念模式到内模式之间的相互转换。

外模式/模式的映像：实现外模式到概念模式之间的相互转换。

注意：

什么是数据的物理独立性？

数据的物理独立性是指当数据库的内模式发生改变时，数据的的逻辑结构不变。由于应用程序处理的只是数据的逻辑结构，这样物理独立性可以保证，当数据的物理结构改变了，应用程序不用改变。但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改概念模式/内模式之间的映像。

什么是数据的逻辑独立性？

数据的逻辑独立性是指用户的应用程序与数据库结构是相互独立的。数据的逻辑结构发生变化后，用户程序也可以不修改。但是，为了保证应用程序能够正确执行，需要修改外模式/概念模式之间的映像。

通俗来讲就是如果改变了某个模式，只需要修改上一层的映像。即改变内模式，只需要修改模式/内模式映像（物理独立性），改变概念模式（逻辑结构），只需要修改外模式/模式映像（逻辑独立性）

 

2. E-R模型

2.1 绘制E-R模型

 

实体-用矩形表示  属性-用椭圆形表示  联系-用菱形表示

2.2. 集成E-R模型方法及解决冲突

 

2.3 E-R模型转化

一个实体型需要转换为一个关系模式，对于1:1联系可以将联系转换为单独关系模式，或者合并到任一边；对于1:n联系可以将联系转换为单独关系模式，或合并到n端；对于m:n联系只能将联系转换为单独关系模式

注意：三个以上实体间的一个多元联系

例题：

 

答案：C

 

3. 关系代数

主要学习交、并、差、笛卡尔积、投影、选择和联接

3.1 交并差

 

 

 

注意：差需要注意顺序

 

3.2 笛卡尔积、投影、选择

 

注意：笛卡尔积结果每个列都会保留。投影是对列做筛选，而选择是对行做筛选

 

3.3 联接

 

注意：联接和笛卡尔积区别在于对于公有属性只会保留一列，一般联接会指明联接条件，如不指明，默认是自然联接

 

4. 规范化理论

4.1 函数依赖

 

两种特殊的函数依赖

 

4.2 价值与用途

非规划化的关系模式，可能存在的问题包括：数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常

4.3 键

超键(super key):在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键

候选键(candidate key):不含有多余属性的超键称为候选键

主键(primary key):用户选作元组标识的一个候选键作为主键

外键(foreign key):如果公共关键字在一个关系中是主关键字，那么这个公共关键字被称为另一个关系的外键。

 

4.4 如何求候选键

 

例题：

 

答案：A

 

答案：ABCD

 

 

 

答案：B

注意：AB意思是AB组合成为关键字，而A和B意思是A与B都可以成为关键字

 

5. 范式

 

5.1 第一范式

 

不满足，可以将高级职称人数拆成教授和副教授两个属性

 

5.2 第二范式

 

解决方案是拆分，将CREDIT属性和CNO属性提出来新生成一个关系模式

 

5.3 第三范式

一定是满足第二范式，对于只有单主属性主键一定满足第二范式，考虑是否满足第三范式

 

解决方案是拆分，将DNO、DNAME和LOCATION提出来新生成一个关系模式

 

5.4 BC范式

一定满足第三范式，当没有非主属性存在时，一定满足第三范式，考虑是否满足BC范式

 

候选键是SJ和ST，而依赖关系有：SJ -> T 和T->J，故不满足BC范式

例题：

 

答案：1）C   2）D   3）A

6. 模式分解

 

无损联接分解：指将一个关系模式分解成若干个关系模式后，通过自然联接和投影等运算仍能还原到原来的关系模式

例题：

 

方法1：使用表格

 

方法2：使用代数（仅能处理一分为二的情况）

 

7. 并发控制

7.1 基本概念

 

7.2 并发控制存在的问题

1）丢失更新

2）不可重复读

3）读“脏”数据

 

7.3 封锁协议

 

注意：X锁是写锁(不能再加其他锁)、S锁是读锁(其他事务可以再加S锁)

 

8. 数据库完整性约束

1）实体完整性约束

实体完整性是指关系中的主属性值不能为NULL且不能有相同值

2）参照完整性约束

参照完整性是指关系中的外键必须是另一个关系的主键有效值，或者是NULL

3）用户自定义完整性约束

包括字段的值域、字段的类型及字段的有效规则等约束，它是由确定关系结构时所定义的字段的属性决定的

 

9. 数据库安全

 

10. 数据库备份和恢复

10.1 冷备份与热备份

 

10.2 完全备份、差量备份和增量备份

完全备份：备份所有数据

差量备份：仅备份上一次完全备份之后变化的数据

增量备份：备份上一次备份之后变化的数据

其他

 

10.3 数据库故障与恢复

 

11. 数据仓库与数据挖掘

11.1 数据仓库

 

11.2 数据挖掘方法

 

12. 反规范化技术(提高查询效率)

由于规范化使表不断的拆分，从而导致数据表过多。这样虽然减少了数据冗余，提高了增、删、改的速度，但会增加查询的工作量。系统需要进行多次连接，才能进行查询操作，使得系统效率大大下降。

技术手段：

1）增加派生性冗余列2）增加冗余列3）重新组表4）分割表

 

13. 大数据

 

 

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