数据库笔记(萨师煊版)

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

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：

⏹ 数据按一定的数据模型组织、描述和储存

⏹ 可为各种用户共享

⏹ 冗余度较小

⏹ 数据独立性较高

⏹ 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

⏹ 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。

⏹ 数据库系统的构成

⏹ 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。

⏹ 数据管理

⏹ 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。

⏹ 数据模型应满足三方面要求

⏹ 能比较真实地模拟现实世界

⏹ 容易为人所理解

⏹ 便于在计算机上实现

⏹ 数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。

⏹ 客观对象的抽象过程---两步抽象

⏹ 现实世界中的客观对象抽象为概念模型；

⏹ 把概念模型转换为某一DBMS 支持的数据模型。

⏹ 数据结构

⏹ 对象类型的集合

数据结构是对系统静态特性的描述

⏹ 两类对象

⏹ 与数据类型、内容、性质有关的对象

⏹ 与数据之间联系有关的对象

⏹ 数据操作

⏹ 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

⏹ 数据操作的类型

⏹ 检索

⏹ 更新（包括插入、删除、修改）

⏹ 数据模型对操作的定义

⏹ 操作的确切含义

⏹ 操作符号

⏹ 操作规则（如优先级）

⏹ 实现操作的语言

⏹ 数据操作是对系统动态特性的描述。

⏹ 数据模型对约束条件的定义

⏹ 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 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

⏹ 一对一联系

⏹ 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。

⏹ 一对多联系

⏹ 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（n ≣0）与之联系，反之，

对于实体集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:n

⏹ 多对多联系（m: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（n ≣0）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（m ≣0）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

⏹ 实体－联系方法(E-R方法)

⏹ 用E-R 图来描述现实世界的概念模型

⏹ E-R 方法也称为E-R 模型

常用数据模型

⏹ 非关系模型

⏹ 层次模型（Hierarchical Model）

⏹ 网状模型(Network Model )

⏹ 数据结构：以基本层次联系为基本单位

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

⏹ 关系模型(Relational Model)

⏹ 数据结构：表

⏹ 面向对象模型(Object Oriented Model）

⏹ 数据结构：对象

⏹ 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

⏹ 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

⏹ 网状模型

满足下面两个条件的基本层次联系的集合为网状模型。

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。

⏹ 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

⏹ 关系（Relation ）

一个关系对应通常说的一张表。

⏹ 元组（Tuple ）

表中的一行即为一个元组。

⏹ 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。

⏹ 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。

⏹ 查询、插入、删除、更新

⏹ ⏹ 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

⏹ 实体完整性

⏹ 参照完整性

⏹ 用户定义的完整性

关系数据模型的存储结构

⏹ 表以文件形式存储

⏹ 有的DBMS 一个表对应一个操作系统文件

⏹ 有的DBMS 自己设计文件结构

关系模型的优缺点

⏹ 优点

⏹ 建立在严格的数学概念的基础上

⏹ 概念单一。数据结构简单、清晰，用户易懂易用

⏹ 实体和各类联系都用关系来表示。

⏹ 对数据的检索结果也是关系。

⏹ 关系模型的存取路径对用户透明

⏹ 具有更高的数据独立性，更好的安全保密性

⏹ 简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作

⏹ 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

⏹ 单用户结构

⏹ 主从式结构

⏹ 分布式结构

⏹ 客户/服务器结构

⏹ 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

⏹

⏹ 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 ⏹ 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

⏹ 优点

⏹ 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。

⏹ 缺点

⏹ 数据的分布存放给数据的处理、管理与维护带来困难。

⏹ 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)

⏹ 决定数据库中的信息内容和结构

⏹ 决定数据库的存储结构和存取策略

⏹ 定义数据的安全性要求和完整性约束条件

关系数据库

⏹ 关系模型的组成

⏹ 关系数据结构

⏹ 关系操作集合

⏹ 关系完整性约束

⏹ 1) 常用的关系操作

⏹ 查询

⏹ 选择、投影、连接、除、并、交、差

⏹ 数据更新

⏹ 插入、删除、修改

⏹ 查询的表达能力是其中最主要的部分

⏹ 2) 关系操作的特点

⏹ 集合操作方式，即操作的对象和结果都是集合。

⏹ 非关系数据模型的数据操作方式：一次一记录

⏹ 文件系统的数据操作方式

⏹ 3) 关系数据语言的种类

⏹ 关系代数语言

⏹ 用对关系的运算来表达查询要求

⏹ 4) 关系数据语言的特点

⏹ 关系语言是一种高度非过程化的语言

⏹ 存取路径的选择由DBMS 的优化机制来完成

⏹ 用户不必用循环结构就可以完成数据操作

⏹ 能够嵌入高级语言中使用

⏹ 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

⏹ ⒈ 域（Domain ）

⏹ 2. 笛卡尔积（Cartesian Product）

⏹ 3. 关系（Relation ）

⏹ 域是一组具有相同数据类型的值的集合。例:

⏹ 整数

⏹ 实数

⏹ 介于某个取值范围的整数

⏹ 长度指定长度的字符串集合

⏹ {„男‟，„女‟}

⏹ 介于某个取值范围的日期

⏹ 笛卡尔积

给定一组域D 1，D 2，…，Dn ，这些域中可以有相同的。D 1，D 2，…，Dn 的笛卡尔积为： D 1×D 2×…×Dn ＝｛（d 1，d 2，…，dn ）｜di Di ，i ＝1，2，…，n ｝

⏹ 所有域的所有取值的一个组合

⏹ 不能重复

⏹ 2) 元组（Tuple ）

⏹ 笛卡尔积中每一个元素（d 1，d 2，…，dn ）叫作一个n 元组（n-tuple ）或简称元组。

⏹ 3) 分量（Component ）

⏹ 笛卡尔积元素（d 1，d 2，…，dn ）中的每一个值di 叫作一个分量。

⏹ 4) 基数（Cardinal number）

⏹ 若Di （i ＝1，2，…，n ）为有限集，其基数为mi （i ＝1，2，…，n ），则D 1×D 2×…

×Dn 的基数M 为：

⏹ 5) 笛卡尔积的表示方法

⏹ 笛卡尔积可表示为一个二维表。表中的每行对应一个元组，表中的每列对应一个域。 关系（Relation ）

1) 关系

D 1×D 2×…×Dn 的子集叫作在域D 1，D 2，…，Dn 上的关系，表示为

R （D 1，D 2，…，Dn ）

R ：关系名

n ：关系的目或度（Degree ）

2) 元组

关系中的每个元素是关系中的元组，通常用t 表示。

3) 单元关系与二元关系

当n =1时，称该关系为单元关系（Unary relation）。

当n =2时，称该关系为二元关系（Binary relation）

4) 关系的表示

关系也是一个二维表，表的每行对应一个元组，表的每列对应一个域。

5) 属性

关系中不同列可以对应相同的域，为了加以区分，必须对每列起一个名字，称为属性（Attribute ）。

n 目关系必有n 个属性。

6) 码

候选码（Candidate key）

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

在最简单的情况下，候选码只包含一个属性。 称为全码（All-key ）

在最极端的情况下，关系模式的所有属性组 是这个关系模式的候选码，称为全码（All- key ） 主码

若一个关系有多个候选码，则选定其中一个 为主码（Primary key） 主码的诸属性称为主属性（Prime attribute）。 不包含在任何侯选码中的属性称为非码属性 （Non-key attribute）

7) 三类关系 基本关系（基本表或基表）

实际存在的表，是实际存储数据的逻辑表示 查询表

查询结果对应的表 视图表

由基本表或其他视图表导出的表，是虚表，不对 应实际存储的数据

基本关系的性质

① 列是同质的（Homogeneous ）

每一列中的分量是同一类型的数据，来自同 一个域

② 不同的列可出自同一个域

其中的每一列称为一个属性