数据库原理—SQL学习总结

一、绪论

第一章的知识都是一些定义和概念，把重点需要记忆的东西挑了挑写在了这。

1.1数据库的四个基本概念

1.数据（data）：
描述事物的符号记录称为数据,数据是数据库中存储的基本对象，数据的含义称为数据的语义，数据与其语义是不可分的。
2.数据库（database）：
数据库是长期储存在计算机内、有组织的、可共享的大量数据的集合。
2.数据库管理系统（DBMS）：
数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。数据库管理系统提供的语言功能：数据定义语言DDL、数据操纵语言DML。
主要功能有:

1. 数据定义功能
2. 数据组织、存储和管理
3. 数据操纵功能
4. 数据库的事务管理和运行管理
5. 数据库的建立和维护功能

3.数据库系统（DBS）：
数据库系统是由数据库、数据库管理系统（及其应用开发工具）、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。一般简称数据库系统为数据库。

1.2关系模型

关系：一个关系对应通常说的是一张表。
元组：表中的一行即为一个元组，也就是一个实体。
属性：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即为属性名。
码：也称为码键。表中的某个属性组，可以唯一确定一个元组。
域：是一组具有相同数据类型的值的集合。属性的取值范围来自某个域
分量： 元组中的一个属性值
关系模式： 对关系的描述，一般表示为 关系名（属性1，属性2，···，属性n）

1.3数据库系统的三级模式结构

1.模式（逻辑模式）：
数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述称为模式，可以看作所有用户的公共数据视图.一个数据库只有一个模式.
2.外模式(也称子模式或用户模式)：
外模式通常是模式的子集,介于模式与应用之间,一个数据库可以有多个外模式。反映了不同的用户的应 用需求、看待数据的方式、对数据保密的要求。是保证数据库安全性的一个有力措施。

3.内模式(也称存储模式):
内模式是数据物理结构和存储方式的描述,一个数据库只有一个内模式，是数据在数据库内部的表示方式。包括：记录的存储方式，索引的组织方式、数据是否压缩加密以及数据存储记录的规定。

二、关系数据库

第二章开始不光包括定义和概念，开始涉及到了一些计算，这些计算和以前的集合类似。

2.1关系数据结构形式化定义

1.域（Domain）：
域是一组具有相同数据类型的值的集合。
2.笛卡尔积(Cartesian Product)：
给定一组域D1，D2，…，Dn，允许其中某些域是相同的。
D1，D2，…，Dn的笛卡尔积为：
D1×D2×…×Dn＝｛（d1，d2，…，dn）｜di∈Di，i＝1，2，…，n｝
所有域的所有取值的一个组合
不能重复

例如： 假设集合A={a, b}，集合B={0, 1, 2}， 则两个集合的笛卡尔积： A×B={(a, 0), (a, 1), (a,
2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}。

3.元组（Tuple）
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。
4.分量（Component）
笛卡尔积元素（d1，d2，…，dn）中的每一个值di 叫作一个分量
5.基数
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：

2.2关系

系是一个二维表。表的每行对应一个元组，表的每列对应一个属性。

候选码：
若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组，则称该属性组为候选码。
简单的情况：候选码只包含一个属性。
最极端的情况：所有属性组是候选码，称为全码
主码：
若一个关系有多个候选码，则选定其中一个为主码
主属性：
候选码的诸属性称为主属性。不包含在任何侯选码中的属性称为非主属性或非码属性。
关系的三种类型：基本关系（通常又称为基本表或基表）、查询表和视图表。

2.3关系模式

'关系模式是对关系的描述，可以形式化地表示为： R（U，D，DOM，F） 
R 关系名
U 组成该关系的属性名集合 U中属性所来自的域
D DOM 属性向域的映象的集合 
F 属性间数据的依赖关系的集合'

2.4关系代数

常用的关系操作:

1.RxS 笛卡尔积：

列：（n+m）列元组的集合

• 元组的前n列是关系R的一个元组
• 后m列是关系S的一个元组
• 行： k1×k2个元组（基数）
• R×S = {tr ts |tr ∈R ∧ts∈S }

2.选择 σ：
关系R中选取使逻辑表达式F为真的元组，是从行的角度进行的运算。

σF(R) = {t|t∈R∧F(t)= '真'}
F是一个选择条件，是一个逻辑表达式，取值为“真”或“假”

3.投影Π:
从R中选择出若干属性列组成新的关系，投影操作主要是从列的角度进行运算。投影之后不仅取消了原关系中的某些列，而且还可能取消某些元组（避免重复行）
4.连接 ⋈：
从两个关系的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。一般的连接操作是从行的角度进行运算。自然连接还需要取消重复列，所以是同时从行和列的角度进行运算。

'两类常用连接运算'
    1.等值连接（equijoin）
    	θ为“＝”的连接运算称为等值连接
        从关系R与S的广义笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组，即等值连接为：
    2.自然连接（Natural join）
       	自然连接是一种特殊的等值连接
       	两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组
在结果中把重复的属性列去掉
	3.自然连接的含义
	悬浮元组（Dangling tuple）
    两个关系R和S在做自然连接时，关系R中某些元组有可能在S中不
    存在公共属性上值相等的元组，从而造成R中这些元组在操作时被
    舍弃了，这些被舍弃的元组称为悬浮元组。
'连接类型'
    外连接（Outer Join）：如果把悬浮元组也保存在结果关系中，而在其他属性上，填空值(Null)，就叫做外连接
    左外连接(LEFT OUTER JOIN或LEFT JOIN)
             只保留左边关系R中的悬浮元组
    右外连接(RIGHT OUTER JOIN或RIGHT JOIN)
             只保留右边关系S中的悬浮元组

5.除 ÷：
同时从行和列角度进行运算.
给定关系R (X，Y) 和S (Y，Z)，其中X，Y，Z为属性组。
元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合，记作： R÷S={tr[X]|tr∈R∧πY(S)∈Yx}
Yx：x在R中的象集，x = tr[X]

三、关系数据库标准语言SQL

3.1开始：新建一个表

这里用之前的一个例子：
1.建立模式:

-- 建立模式
CREATE SCHEMA 模式名 AUTHORIZATION 用户名
-- 删除模式（前提删除该模式下的所有内容，如删除基本表drop table test.tab1）
drop schema Test

2.建立表:

CREATE TABLE SC(
--create table <表名>
      Sno CHAR(9), --列名 属性
      Cno CHAR(4),  
      Grade SMALLINT,
      PRIMARY KEY (Sno,Cno),  
      --主码由两个属性构成，必须作为表级完整性进行定义
      FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),
      --表级完整性约束条件，Sno是外码，被参照表是Student
      FOREIGN KEY (Cno)REFERENCES Course(Cno)
      --表级完整性约束条件， Cno是外码，被参照表是Course
);

3.索引建立:

ALTER TABLE Student ALTER COLUMN Sage INT;

4.增加约束条件:

ALTER TABLE Course ADD UNIQUE(Cname);

删除Student表
和例题4相同，SQL Server不支持在删除过程中使用CASCADE/RESTRICT关键字
而我们在例题7中，创建了一个引用Student的Sno为外码的SC表，所以我们无法直接删除Student

所以在删除Student前，要先删除SC中对于Sno的约束
使用如下SQL语句查询出表中外键约束名称：

select name  
from  sys.foreign_key_columns f join sys.objects o on f.constraint_object_id=o.object_id 
where f.parent_object_id=object_id('SC')

3.2：各种查询

第三章涉及到的查询语句实在是太多了，所以就把以前写的复习了一下，然后在这里汇总，就不多写了。

※索引的建立、插入元组
https://blog.csdn.net/qq_21331159/article/details/115165279
※查询、ORDER BY子句、聚集函数、GROUP BY 子句
https://blog.csdn.net/qq_21331159/article/details/115413316添加链接描述
※连接查询
https://blog.csdn.net/qq_21331159/article/details/115439855
※嵌套查询（IN、比较运算符、ANY、ALL、EXIST）
https://blog.csdn.net/qq_21331159/article/details/115607879
※集合查询、派生词查询、数据更新、空值的处理、视图
https://blog.csdn.net/qq_21331159/article/details/115613881

四、数据库安全性

1.安全标准

1999年CC V2.1成为国际标准
CC评估等级分为EAL1、EAL2、EAL3、EAL4、EAL5、EAL6和 EAL7共七个等级。

2.数据库安全性控制

计算机系统中，安全措施是一级一级层层设置

1. 用户标识鉴定用户身份，合法用户准许进入系统
2. 数据库管理系统还要进行存取控制，只允许用户执行合法操作
3. 操作系统有自己的保护措施
4. 数据以密文形式存储到数据库中

3.自主存取控制方法

定义用户存取权限：定义用户可以在哪些数据库 对象上进行哪些操作
(1)用户权限有两个要素组成：数据库对象和操作类型。在数据库系统中，定义存取权限称为授权（authorization）。

(2)授权：授予与收回

• GRANT语句向用户授予权限
• REVOKE语句收回已经授予用户的权限

①.Grant语句

--GRANT语句格式
GRANT <权限>[,<权限>]...
ON <对象类型> <对象名>[,<对象类型> <对象名>]…
TO <用户>[,<用户>]...
[WITH GRANT OPTION];
---------------------------------------------
其中，with grant option子句为可选属性
指定->可以再授予(指被授予的用户能否授予别人权限)
没有指定->不能再授予

PS：
①对属性列的授权时必须明确指出相应属性列名
②若授予所有用户使用public
③标准SQL在指定基本表时要写table，而T-SQL不写！
②.revoke语句
revoke格式基本与GRANT操作相同，只是把grant换成revoke

--REVOKE语句格式
REVOKE <权限>[,<权限>]... 
ON <对象类型> <对象名>[,<对象类型><对象名>]…
FROM <用户>[,<用户>]...[CASCADE | RESTRICT];

③.数据库角色
角色（ROLE）:
被命名的一组与数据库操作相关的权限
角色是权限的集合。可以为一组具有相同权限的用户创建一个角色。
优点：简化授权的过程

1.角色的创建
create role <角色名>

2.给角色授权
GRANT <权限>[,<权限>]… 
ON <对象类型>对象名
TO <角色>[,<角色>]…

3.将一个角色授予给其他角色或用户
GRANT <角色1>[,<角色2>]… 
TO <角色3>[,<用户1>]…
[WITH ADMIN OPTION]
--该语句把角色授予某用户，或授予另一个角色
--授予者是角色的创建者或拥有在这个角色上的ADMIN OPTION
--指定了WITH ADMIN OPTION则获得某种权限的角色或用 户还可以把这种权限授予其他角色

④.强制存取控制（MAC）
每一个数据对象被标以一定的密级
每一个用户也被授予某一个级别的许可证
对于任意一个对象，具有合法许可证的用户才可以存取
在强制存取控制中，数据库管理系统所管理的全部实体被分为主体和客体两大类。
主体是系统中的活动实体
◼数据库管理系统所管理的实际用户
客体是系统中的被动实体
◼文件、基本表、索引、视图
❖两类常用连接运算
◼ 等值连接（equijoin）
❖敏感度标记（Label）
◼ 对于主体和客体，DBMS为它们每个实例（值）指派一个敏感度标记（Label）敏感度标记分成若干级别：

 绝密（Top Secret，TS）
 机密（Secret，S）
 可信（Confidential，C）
 公开（Public，P）
TS>=S>=C>=P

主体的敏感度标记称为许可证级别（Clearance Level）
客体的敏感度标记称为密级（Classification Level）
强制存取控制规则
仅当主体的许可证级别大于或等于客体的密级时，该主体才能读相应的客体
仅当主体的许可证级别小于或等于客体的密级时，该主体才能写相应的客体

4.视图机制

把要保护的数据对无权存取这些用户的数据隐藏起来，对数据提供一定程度的安全保护
相当于把用户与数据隔开，让用户只能看到自己权限所能看到的信息，提高了安全性

5.审计

将用户对数据库的所有操作记录进行存储，存储下来的文本就叫做审计日志.
审计员李勇审计日志，可以监控数据库中的各种行为，也可以找出非法存取数据的人、时间和内容

在标准SQL中，我们通过ADUIT语句和NOAUDIT语句可以对审计功能进行修改

audit alter,update
on SC;
noaudit alter,update
on SC;

五、数据库完整性

1.三大完整性

①.实体完整性
关系模型的实体完整性
create table 中用 primary key 定义主键
例：

--在列级定义主码
create table Student(
	Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,
	Sname CHAR(20) NOT NULL,
	Ssex CHAR(2), Sage SMALLINT,
	Sdept CHAR(20)
);
/*在表级定义主码
create table Student{
	Sno CHAR(9),
	Sname CHAR(20) NOT NULL,
	Ssex CHAR(2), Sage SMALLINT,
	Sdept CHAR(20),
	primary key(Sno)
};
*/

②.参照完整性
在create table 中用foreign key短语定义哪些列为外码，用references短语指明这些外码参照哪些表的主码

create table  SC
(
Sno   char(9)  not null,
Cno   char(4)  not null,
Grade  smallint,
primary key (Sno,Cno),                     
foreign key (Sno) references student(Sno)  
on delete cascade    -- 级联删除SC表中相应的元组
on update cascade,    --级联更新SC表中相应的元组
foreign key (Cno) references course(Cno)	                    
on delete no action
--当删除course 表中的元组造成了与SC表不一致时拒绝删除
on update cascade
--当更新course表中的cno时，级联更新SC表中相应的元组
);

③.用户定义的完整性
CREATE TABLE时定义属性上的约束条件

• 列值非空（NOT NULL）
• 列值唯一（UNIQUE）
• 检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK）

在CREATE TABLE时可以用CHECK短语定义元组上的约束条件，即元组级的限制

2.触发器（trigger）和存储程序

①.创建trigger:
语法格式：

CREATE TRIGGER <触发器名> 
{BEFORE | AFTER} <触发事件> ON <表名> REFERENCING NEW|OLD ROW AS<变量> 
FOR EACH {ROW | STATEMENT}
[WHEN <触发条件>]<触发动作体>
--AFTER表示在触发事件的操作执行之后激活触发器 
--BEFORE表示在触发事件的操作执行之前激活触发器

❖触发器类型
◼行级触发器（FOR EACH ROW）
◼语句级触发器（FOR EACH STATEMENT）

例如,在例5.11的TEACHER表上创建一个AFTER UPDATE触发器，触 发事件是UPDATE语句：
UPDATE TEACHER
SET Deptno=5; 假设表TEACHER有1000行

如果是语句级触发器，那么执行完该语句后，触发动作只发生1次
如果是行级触发器，触发动作将执行1000次

②.删除触发器:

-- 标准SQL
DROP TRIGGER<触发器名> ON <表名>
-- T-SQL
drop trigger 触发器名;
-- 或者用if exists判断删除，就没有报错了
	drop trigger if exists 触发器名;

③.SQL存储过程
1.创建存储过程

CREATE OR REPLACE PROCEDURE 过程名([参数1,参数2,…])
AS <过程化SQL块>；

2.执行存储过程
T-SQL是用exec，标准SQL是call或者perform

CALL/PERFORM PROCEDURE 过程名([参数1,参数2,...])；

3.修改存储过程

ALTER PROCEDURE 过程名1 RENAME TO 过程名2;

4.删除存储过程

drop procedure 过程名;

函数和存储过程的异同
同：都是持久性存储模块
异：函数必须指定返回的类型

六、总结

回顾过来这一个月真的学了很多东西，也尝试着坚持用csdn去写出自己的实验过程，还挺有意思的，不过做的多，做的快，忘的也多，也快。数据库这门课程应该还有不少东西要学，标准SQL这部分肯定随着后面的学习而渐渐的遗忘，还是要多回头看看，别等全忘了再后悔。
对了，趁着还早，看看Android的知识，因为开学就没在看了，之后大作业还要用到，现在让我比较迷茫的是，app该如何与我的数据库连接，看网上还做的还挺麻烦的。
exists语句还是最不明白的地方，得多看看。

“长风破浪会有时，直挂云帆济沧海”。