2019-04-03 数据库技术基础

本章考点：
数据库模型、数据模型、ER 图、规范化、数据库的集合运算和关系运算、数据库语言 SQL，了解数据库管理系统、数据库的控制功能、数据仓库、分布式数据库基础知识。

数据库模型

1．三级模式
概念模式（模式）、外模式（用户/子模式）、内模式（物理模式）。
2．二级映射
模式/内模式映像、外模式/模式映像。
3．数据的独立性
数据的逻辑独立性、数据的物理独立性。

数据模型

1．常用的数据模型
（1）概念数据模型：也称信息模型，以用户视角对数据和信息建模，是对现实世界信息的抽象，如 E-R 模型。
（2）基本数据模型：以计算机视角对数据建模，是对现实世界数据特征的抽象，用 DBMS 来实现，有层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型等。
2．数据模型三要素
数据结构、数据操作、数据的约束条件。
3．E-R 模型的概念
用 E-R 图来描述现实世界的概念模型，E-R 图中的主要构件如表 9-1 所示。
（1）实体：用矩形表示，每个实体由一组属性表示，包括主键、候选键、外键。
（2）联系：用菱形表示，分为一对一（1:1）、一对多（1:n）、多对多（m:n）。
（3）属性：用椭圆表示，是实体某方面的特性。E-R 模型中的属性分为：①简单和复合属性；
②单值和多值属性；③null 属性；④派生属性。

数据库操作

1．关系模型的完整性规则
（1）实体完整性：主属性不能为空值。
（2）参照完整性：外键的值必须存在。
（3）用户定义完整性：满足用户要求。
2．基本关系运算
（1）并。
（2）差。
（3）笛卡尔积：相乘。
（4）投影 π：选列。
（5）选择 σ：选行。
3．扩展关系运算
（1）交。
（2）自然连接：去除相同属性的组，而且水平与垂直方向的分量均相等。
（3）除：符号为÷。
（4）外连接：左外连接、右外连接、全外连接。

数据库管理系统

1．数据库管理系统
数据库管理系统（DBMS）是操纵和管理数据库的软件，用于建立、使用和维护数据库。
2．DBMS 的功能
（1）数据定义。
（2）数据库的操作。
（3）数据库的运行管理。
（4）数据的组织、存储和管理。
（5）数据库的建立和维护。
（6）其他功能，如通信、数据转换等。
3．DBMS 的特征
（1）数据的结构化且统一管理。
（2）有较高的数据独立性。
（3）数据的控制功能，对数据库中数据的安全性、完整性、并发和恢复的控制。
4．DBMS 的分类
（1）关系数据库系统（RDBS）。
（2）面向对象的数据库系统（OODBS）。
（3）对象关系数据库系统（ORDBS）。

关系数据库的规范化

1．函数依赖
函数依赖、平凡依赖、非平凡依赖、完全依赖、部分依赖、传递依赖、Armstrong 公理系统（A1
自反律、A2 增广率、A3 传递率；合并规则、伪传递率、分解规则）。
2．规范化
（1）1NF：每个分量（属性）不可分割。
（2）2NF：满足 1NF，而且消除非主属性对候选键的部分依赖。
（3）3NF：满足 2NF，而且消除非主属性对候选键的传递依赖。
3．模式分解
（1）分解。
（2）无损连接。
（3）保存函数依赖。

数据库的控制功能

1．事务
事务是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完全执行，要么完全不执行。
2．事务的性质（ACID）
（1）原子性（Atomicity）：要么都做，要么都不做。
（2）一致性（Consistency）：事务完成时，必须保证所有数据都保持一致的状态。
（3）隔离性（Isolation）：事务之间相互隔离。
（4）持久性（Durability）：事务完成后，更新操作永久有效。
3．数据库的故障类型
（1）事务内部故障：如运算溢出、并发事务发生死锁等。
（2）系统故障：也称为软故障，是指造成系统停运的事件，如 CPU 故障、OS 故障、突然停
电等。
（3）介质故障：也称为硬故障，如磁盘损坏等。
（4）计算机病毒
4．备份方法
（1）静态、动态转储。
（2）海量、增量转储。
（3）日志文件。
5．数据不一致
（1）丢失修改。
（2）不可重复读。
（3）读脏数据。
6．封锁
（1）排他锁（X/写锁）。
（2）共享锁（S/读锁）。