计算机二级数据库

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1、数据库设计基础全国二级等级考试辅导数据库设计基础 4.1 数据库系统的基本概念 4.2 数据模型 4.3 关系代数 4.4 数据库设计与管理4.1 数据库系统的基本概念 数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据库系统的发展 数据库系统的基本特点 数据库系统的内部结构体系一、数据库、数据库管理系统、数据库系统 数据（Data） 数据库（DataBase 简称DB） 数据库管理系统（DBMS） 数据库系统（DBS) 数据库管理员（DBA）数据 含义：数据是描述事物的符号记录。 数据分类: 临时性数据（随程序的结束而消 亡）和持久性数据（对系统起长期持久的 作用）。其中持久性数据是数据库处理的 部分

2、。数据库 含义：数据的集合，具有统一的结构形式并存放 于统一的存储介质内，是多种应用数据的集成， 可被各个应用程序所共享。 特点：库中数据具有“集成” 和“共享”的特点。数据库管理系统 含义：一种系统软件，负责数据库中数据组织、 数据操纵、数据维护、控制、保护和数据服务等 。 功能： C数据模式定义 C数据存取的物理构建 C数据操纵 C数据的完整性、安全性定义与检查 C数据库的并发控制与故障恢复 C数据的服务数据库系统 含义：数据库+数据库管理系统+数据库管 理员（人员）+硬件+软件 其中DBMS是DBS的核心。二、数据库系统的发展 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统阶段 F层次数据库与网

3、状数据库系统阶段 F关系数据库系统阶段三、数据库系统的基本特点 数据的集成性 数据的高共享性与低冗余性 数据独立性 F物理独立性 F逻辑独立性 数据统一管理与控制 F完整性检查 F安全性保护 F并发控制数据的独立性 含义：数据的独立性是指应用程序和数据库的数 据结构之间相互独立，不受影响。 物理独立性数据的物理结构（存储结构、存取方式）的改 变不影响数据库的逻辑结构，从而不致引起应用 程序的变化。 逻辑独立性 数据库总体逻辑结构的改变，不需要相应修改应 用程序。 四、数据库系统的内部结构体系 三级模式 F概念模式（抽象的描述，不涉及软件、硬件，反映 了设计者的数据全局逻辑要求） F外模式（用户

4、模式，反映用户对数据的要求 ） F内模式（物理模式，反映数据的实际存储形 式） 两级映射 F概念模式到内模式的映射 F外模式到概念模式的映射4.2 数据模型 数据模型的基本概念 E-R 模型 三种基本数据模型 关系模型一、数据模型的基本概念 数据模型描述的内容如下： F数据结构（数据模型的基础） F数据操作 F数据约束 F数据模型按不同的应用层次可分为： F概念数据模型（E-R模型） F逻辑数据模型（层次、网状、关系、面向对象 ） F物理数据模型二、E-R 模型 含义：E-R模型是将现实世界的要求转化为实体 、联系、属性等几个基本概念，以及它们间的两 种基本联接关系，并可以用图直观表示。 基本

5、概念： 实体：客观存在又能互相区别的事物。 属性：刻画实体的特征。 联系：反映实体集间的关系。 一对一、一对多、多对多二、E-R 模型 图示法： 实体集（用矩形表示） 属性（用椭圆表示） 联系（用菱形表示） 一对一：简记为1:1,如班级和班主任的联系 。 一对多: 简记为 1:m ,如宿舍与学生的联系 。 多对多：简记为 m:n,如任课教师与学生的 联系。分类图示举例观众与座位、 乘客与车票、 病人与病床、 学校与校长。城市与街道、 宿舍与学生、 父亲与子女、 班级与学生。学生与课程、 工厂与产品、 商店与顾客。1:1(一对一联系)1:n(一对多联系)m:n(多对多联系)用矩形表示实 体集，在

6、框内 写上实体名例：学生管理系统学生课程选修姓名学号系别课程名先修课学分成绩用椭圆表示实 体的属性用无向边 把实体与 其属性连 接起来用菱形表示实 体间的联系将参与联系的实 体用线段连接mn联系的 数量三、三种基本数据模型v数据库领域最常用的结构数据模型有： 层次数据模型:用树型结构表示实体间联系的数据模型 网状数据模型:用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。 关系数据模型:是由若干个关系模式组成的集合，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。 四、关系模型关系模型的主要特点是以二维表的形式来表 达实体集。在关系数据库中，把数据表示 成二维表，每一个二维表称为一个

7、关系。 关系的数据结构 关系操纵 关系中的数据约束关系的数据结构元组个数有限； 元组的唯一性； 元组的次序无关性； 元组的分量不可分割-元组分量的原子性； 属性名的唯一性； 属性的次序无关性； 属性分量具有与该属性相同的值域。满足以上7个性质的二维表称为关系，以二维表为基 本结构建立的模型称为关系模型。关系模型的基本术语 字段-属性（列） 字段值-属性值 记录-元组（行） 二维表格-关系 关系中属性个数-元数（列数） 元组个数-基数（行数） 键（或码）：二维表（关系）中能唯一标识元组的最小属性集 称为该表的键或码。 候选码：关系中可能有若干个键，他们称为候选码。 主键：从候选码中选取一个作为用

8、户使用的键，称为主键。 外码：若A的某属性集是表B的键，则称该属性集为A的外码 。关系操纵 数据查询 数据删除 数据插入 数据修改 操作的对象是关系，操作的结果也是关系。关系中的数据约束 实体完整性约束：若一个或一组属性A是关系R的 主关键字，则属性(或组)A不能取空值。 参照完整性约束：用于定义外关键字与主关键字 之间的引用规则的。 用户定义的完整性约束：由用户针对某一具体的 约束要求，自定义完整性规则，反映具体应用所 涉及的数据必须满足的语义要求。例如：性别只能是“男”或“女”两种可能 年龄取值只能限制在0-150之间4.3 关系代数关系模型的四种操作可以进一步分解成6种基 本操作： 关系

9、的属性指定； 关系的元组选择； 两个关系的合并； 关系的查询； 关系元组的插入； 关系元组的删除。关系操作传统的集合运算和专门的关系运算。 1传统的集合运算传统的集合运算是二目运算，包括并、交 、差、广义笛卡尔积四种运算。操作是基 于“同类”关系而言。 同类：两个关系具有相同的目n（即两个关 系都有n个属性），且相应的属性取自同一 个域。集合运算集合运算（1）并 RS= t| tRtS 两个同类关系R和S的并：属于R或属于S的所有元组组成 的集合，删去重复的元组，其结果仍为n目关系。（2）差 RS= t| tRtS 两个同类关系R和S的差：由属于R而不属于S的所有元组组 成，其结果关系仍为n元

10、关系，在R中删去与S相同的元组 ，其结果仍为n目关系。（3）交 RS= t| tRtS 两个同类关系的交由属于R又属于S的所有元组组成，其结果仍为n目 关系。（4）广义笛卡尔积 RS t rt s | t rRt sS n元关系R 和 m元关系S的广义笛卡尔积是一个n+m列元组的集合。元组 前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。 集合运算集合运算关系运算关系运算2专门的关系运算包括：选择、投影、连接等，关系运算不仅涉及行而且涉及列。（1）选择（Selection）选择又称为限制，它是在关系中满足给定条件的元组元组的子集。F(R):从R中挑选满足F的元组。【例1】如果要列出“198

11、1（含）年以后出生的学生名单”，就是要找出 那些符合此条件的行，“选择”运算结果如右：（2）投影（Projection）投影是从关系中选择出若干属性列属性列组成新的关系，这些属性列一般是用户感兴趣的属性列。T (R) :从关系R中取属性为T的列组成新关系。【例2】在关系中只查询所有学生的“姓名”和“性别”，则投影结果如右：（3）连接（Join） 连接是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。相比较的属性是可比的属性。连接运算中最为重 要也最为常用的连接是：条件连接、等值连接、自然连接 。 条件连接：当要满足某个给定条件时，称为条件连接。 等值连接：给定条件为相等的连接。 自然连接

12、：若关系R和S具有相同的属性组B，则连接条件 是两个关系R和S中所对应的同名属性组B中的所有属性的值 必须对应相等。应用举例：设有两个关系R和S分别如图所示，求R和S的 并、差、笛卡尔积、投影以及交。ABC abc daf cbdABC bga daf关系 R关系 SRS ABC abc daf cbdABC bga dafRSABC abc daf cbd bgaRS ABC abc daf cbdABC bga dafRSABC dafR-S ABC abc daf cbdABC bga dafRSABC abc cbdC,A (R) ABC abc daf cbdRCA ca fd dc

13、 B=b (R)ABC abc daf cbdRABC abc cbdRS ABC abc daf cbdABC bga dafRSR.AR.BR.CS.A S.B S.C abcbga abcdaf dafbga dafdaf cbdbga cbddaf4.4 数据库设计与管理 数据库设计概述 数据库设计 数据库管理数据库设计概述 数据库设计是数据库应用的核心。 数据库设计的基本任务：根据用户对象的信息需 求、处理需求和数据库的支持环境设计出数据模 式。 两种方法：面向数据的方法（以信息需求为主） 、面向过程的方法（以处理需求为主）。数据库的设计根据用户的信息需求、处理需求以及数据库运行环境

14、（ DBMS、操作系统及硬件）的特性，设计出合理的数据模 式。需求分析概念设计逻辑设计物理设计信息需求处理需求需求说明数据模式 独立DBMS外模式 概念模式内模式DBMS特性硬件、OS特性数据库的设计面向数据的方法面向过程的方法需求分析 常采用两种方法结合使用，确定设计范围概念设计 局部视图集成 E-R模型逻辑设计 外模式，基于DBMS的数据模式，完成E-R模型关系数据模型。(应用数据库规范理论设计出合理的关系模式) 。 物理设计 设计内模式，包括记录的存储结构、库文件的存储结构以及访问一个库文件特定记录的路径。文件结构：堆文件、散列文件需求 分析数据库管理 含义：维护和管理数据库的工作称为数

15、据库管理 ，实施管理的人称为数据库管理员（DBA）。 内容： 数据库的建立 数据库的调整 数据库的重组 数据库安全性控制与完整性控制 数据库的故障恢复 数据库监控2005-4（9）数据独立性是数据库技术的重要特点之一，所谓数据独立性是指 ： A）数据与程序独立存放 B）不同的数据被存放在不同的文件中 C）不同的数据只能被对应的应用程序所使用 D）以上三种说法都不对 答案：D 解析：数据的独立性是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立， 不受影响。 （10）用树形结构表示实体之间联系的模型是_。 A）关系模型 B）网状模型 C）层次模型 D）以上三个都是 答案：C 二、填空题（每空2分，共40分) （4）在关系数据库中，把数据表示成二维表，每一个二维表称为 ： 。 答案：关系2005-9（8）数据库设计的根本目标是要解决 A）数据共享问题 B）数据安全问题 C）大量数据存储问题 D）简化数据维护 答案：A一般数据库是长期存储在计算机内