【2017年整理】数据库基本概念

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1、数据库基本概念一、数据库系统的基本概念1) DB：即数据库（Database),是统一管理的相关数据的集合。长期储存在计算机内，有结构的、集成的、可共享的、统一管理的数据集合。DB 能为各种用户共享，具有最小冗余度，数据间联系密切，而又有较高的数据独立性。 2) DBMS：即数据库管理系统（Database Management System)，是位于应用软件与操作系统之间的一层数据管理软件， 为用户或应用程序提供访问 DB 的方法，包括 DB 的建立、查询、更新及各种数据控制。 DBMS 总是基于某种数据模型。3) DBS：即数据库系统 （Database System), 是实现有组织地、

2、动态地 存储大量关联数据， 方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即采用了数据库技术的计算机系统。4) DBA:负责数据库系统的安全控制与正常运行。利用 DBMS 提供的各种工具访问数据库。5) 1：1 联系：如果实体集 E1 中的每个实体最多只能和实体集 E2 中的一个实体有联系，反之亦然， 那么实体集 E1 对 E2 的联系称为“一对一联系”，记为“1：1” 。 6) 1：N 联系：如果实体集 E1 中每个实体与实体集 E2 中任意个（零个或多个）实体有联系， 而 E2 中每个实体至多和 E1 中的一个实体有联系，那么 E1 对 E2 的联系是“一对多联系”，记为“1 ：N

3、”。 7) M：N 联系：如果实体集 E1 中每个实体与实体集 E2 中任意个（零个或多个）实体有联系， 反之亦然，那么 E1 对 E2 的联系是“多对多联系”，记为“M ：N”。 8) 概念模型：概念模型是现实世界到机器世界的一个中间层次。现实世界的事物反映到人的脑子中来，人们把这些事物抽象为一种既不依赖于具体的计算机系统又不为某一DBMS 支持的概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一 DBMS 支持的数据模型。表示方法很多，最常用的实体联系方法（ER 图）9) 数据模型：模型是对现实世界的抽象。在数据库技术中，表示实体类型及实体类型间联系的模型称为“数据模型”。 它可分为两种类型：概

4、念数据模型和结构数据模型。 10) 数据模型：数据模型应包含： 数据结构、数据操作、数据完整性约束三部分。它主要有：层次、网状、关系三种模型。 11) 层次模型：用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。 12) 网状模型：用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。13) 关系模型：是目前最流行的数据库模型。其主要特征是用二维表格结构表达实体集，用外鍵表示实体间联系。 关系模型是由若干个关系模式组成的集合。关系模型的概念单一，无论实体还是实体之间的联系都用关系来表示，对数据的检索结果也是关系（即表），所以结构简单、清晰，用户易懂易用。适用于集合操作，有标准语言。14) DDL：数据定

5、义语言（Data Definition Language),用于定义数据库的三级结构，包括外模式、概念模式、内模式及其相互之间的映象，定义数据的完整性、安全控制等约束。15) DML：数据操纵语言（ Data Manipulation Language),由 DBMS 提供，用于让用户或程序员使用，实现对数据库中数据的操作。 1.1 文件系统阶段的数据管理有些什么缺陷？文件系统有三个缺陷： （1）数据冗余性（redundancy)。由于文件之间缺乏联系，造成每个应用程序都有对应的文件， 有可能同样的数据在多个文件中重复存储。 （2）数据不一致性（inconsistency) 。这往往是由数据冗

6、余造成的，在进行更新操作时，稍不谨慎， 就可能使同样的数据在不同的文件中不一样。 （3）数据联系弱(poor data relationship)。这是由文件之间相互独立，缺乏联系造成的。 1.2数据库阶段的数据管理有些什么特点？ (1) 采用复杂的数据模型表示数据结构 (2) 有较高的数据独立性( 数据结构分成用户的逻辑结构、整体逻辑结构和物理结构三级) (3) 数据库系统为用户提供方便的用户接口，可以使用查询语言、终端命令或程序方式操作数据， 也可以用程序方式操作数据库。 (4) 系统提供了四个方面的数据控制功能：数据库的恢复、并发控制、数据完整性和数据安全性， 以保证数据库中数据是安全的

7、、正确的和可靠的。 (5) 对数据的操作不一定以记录为单位，还可以数据项为单位，增加了系统的灵活性。 1.3你怎样理解实体、属性、记录、字段这些概念的类型和值的差别？试举例说明。 实体（entity)：是指客观存在可以相互区别的事物。实体可以是具体的对象，如：一个学生，一辆汽车等； 也可以是抽象的事件，如：一次借书、一场足球赛等。 属性（attribute):实体有很多特性，每一个特性称为属性。每个属性有一个值域， 其类型可以是整数型、实数型、字符串型。比如，学生（实体）有学号、姓名、年龄、性别等属性， 相应值域为字符、字符串、整数和字符串型。 字段（field):标记实体属性的命名单位称为字

8、段或数据项。它是可以命名的最小信息单位， 所以又称为数据元素或初等项。字段的命名往往和属性名相同，比如，学生有学号、姓名、年龄、性别等字段。 记录（record):字段的有序集合称为记录。一般用一个记录描述一个实体， 所以记录又可以定义为能完整地描述一个实体的字段集。如：一个学生记录，由有序的字段集（学号、姓名、年龄、性别等）组成。 1.4试述 DBMS 的主要功能。 DBMS 主要功能包括：数据定义、数据操纵、数据控制、数据库保护、存储管理及维护功能。数据控制功能包含（数据安全性控制、完整性控制、数据库恢复及并发控制），常见的 DBMS 有 Visual Foxpro、SQL Server、

9、Oracle、Sybase、DB2 等 1.5试叙 DBMS 对数据库的保护功能。 DBMS 对数据库的保护主要通过四个方面实现： （1）数据库的恢复。 （2）数据库的并发控制。 （3）数据库的完整性控制。 （4）数据库的安全性控制。 1.6试叙 DBMS 对数据库的维护功能。 DBMS 中有一些程序提供给数据库管理员运行数据库系统时使用，这些程序起着数据库维护的功能。 主要有四个实用程序： （1）数据装载程序(loading) （2）备份程序(backup) （3）文件重组织程序 （4）性能监控程序 1.7DBS 由哪几个部分组成？ 由数据库、数据库管理系统、数据库应用系统、数据库管理员及计

10、算机软、硬件平台构成，其中数据库管理系统是数据库系统的基础与核心。1.8什么样的人是 DBA？DBA 应具有什么素质？DBA 的职责是什么？ DBA 是控制数据整体结构的人，负责 DBS 的正常运行。DBA 可以是一个人，在大型系统中也可以是由几个人组成的小组。 DBA 承担创建、监控和维护整个数据库结构的责任。 DBA 应具有下列素质： （1）熟悉企业全部数据的性质和用途； （2）对用户的需求有充分的了解； （3）对系统的性能非常熟悉。 DBA 的主要职责有五点： （1）概念模式定义 （2）内模式定义 （3）根据要求修改数据库的概念模式和内模式 （4）对数据库访问的授权 （5）完整性约束的说

11、明 1.9使用 DBS 的用户有哪几类？ 使用 DBS 的用户有四类： 1）DBA 2）专业用户 3）应用程序员 4）最终用户 二、关系数据库的基本概念(1)关系模型：用二维表格结构表示实体集，外键表示实体间联系的数据模型称为关系模型。(2)关系模式：关系模式实际上就是记录类型。它的定义包括：模式名，属性名，值域名以及模式的主键。 关系模式不涉及到物理存储方面的描述，仅仅是对数据特性的描述。 (3)关系实例：元组的集合称为关系和实例，一个关系即一张二维表格。关系表由行与列组成。 (4)属性：实体的一个特征。在关系模型中，字段称为属性。 (5)域：在关系中，每一个属性都有一个取值范围，称为属性的

12、值域，简称域。 (6)元组：在关系中，记录称为元组。元组对应表中的一行；表示一个实体。 (7)超键：在关系中能唯一标识元组的属性集称为关系模式的超键。 (8)候选键：不含有多余属性的超键称为候选键。 (9)主键：用户选作元组标识的一个候选键为主键。（单独出现，要先解释 “候选键” ） (10)外键：某个关系的主键相应的属性在另一关系中出现，此时该主键在就是另一关系的外键， 如有两个关系 S 和 SC,其中 S#是关系 S 的主键，相应的属性 S#在关系 SC 中也出现，此时 S#就是关系 SC 的外键。 (11)实体完整性约束：这条规则要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值。 如果出现空值

13、，那么主键值就起不了唯一标识元组的作用。 (12)参照完整性约束：这条规则要求“不引用不存在的实体” 。 其形式定义如下：如果属性集 K 是关系模式 R1 的主键，K 也是关系模式 R2 的外键，那么 R2 的关系中， K 的取值只允许有两种可能，或者为空值，或者等于 R1 关系中某个主键值。 (13)用户定义完整性约束：针对某一具体关系数据库的约束条件。反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求。如：某一属性值必须取唯一值、某些属性值的取值范围等。(14)过程性语言：在编程时必须给出获得结果的操作步骤，即 “干什么” 和“怎么干”。如Pascal 和 C 语言 等。 (15)非过程性语言

14、：编程时只须指出需要什么信息，不必给出具体的操作步骤。 SQL 语言属于非过程性语言。 2.1 为什么关系中的元组没有先后顺序? 因为关系是一个元组的集合，而元组在集合中的顺序无关紧要。因此不考虑元组间的顺序，即没有行序。 2.2为什么关系中不允许有重复元组? 因为关系是一个元组的集合，而集合中的元素不允许重复出现，因此在关系模型中对关系作了限制， 关系中的元组不能重复，可以用键来标识唯一的元组。 2.3关系与普通的表格、文件有什么区别? 关系是一种规范化了的二维表格，在关系模型中，对关系作了下列规范性限制： 1) 关系中每一个属性值都是不可分解的。 2) 关系中不允许出现相同的元组( 没有重

15、复元组)。 3) 由于关系是一个集合，因此不考虑元组间的顺序，即没有行序。 4) 元组中，属性在理论上也是无序的，但在使用时按习惯考虑列的顺序。 2.4笛卡尔积、等值联接、自然联接三者之间有什么区别? 笛卡尔积对两个关系 R 和 S 进行乘操作，产生的关系中元组个数为两个关系中元组个数之积。 等值联接则是在笛卡尔积的结果上再进行选择操作，从关系 R 和 S 的笛卡儿积中选择对应属性值相等的元组； 自然连接则是在等值联接(以所有公共属性值相等为条件) 的基础上再行投影操作，并去掉重复的公共属性列。 当两个关系没有公共属性时，自然连接就转化我笛卡尔积。 三、SQL 语言1) SQL（结构化查询语言

16、）：SQL 语言是关系数据库的标准语言，SQL 是一种典型的非过程化的语言，易学习。2) 数据文件：一个数据库可以有一个或多个数据文件，每个数据文件只属于一个数据库，当有多个数据文件时，只有一个文件被定义为主要数据文件，用来存储数据库的启动信息和部分或全部数据，扩展名为 MDF 。其他数据文件被称为次数据文件，用来存储主数据文件没存储的其他数据，扩展名为 NDF。3) 日志文件（事务日志文件）：用来记录数据库更新信息的文件。利用这些更新信息可以用来恢复数据库。事务日志文件最小为 512KB，扩展名为 LDF。每个数据库可以有一个或多个日志文件。4) SQL 语言组成部分： 数据定义语言（ DDL：Data Definition Language） 定义数据的逻辑结构以及数据项之间的关系。 数据操纵语言（DML：Data Manipulation Language） 更改数据库，包括增加新数据、删除旧数据、修改已有数据等。 数据查询语言（DQL: Data Query Language