公共基础-数据库

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1、数据库设计基础,内容,数据库的基本概念：数据库，数据库管理系统，数据库系统。 数据模型，实体联系模型及E-R图，从E-R图导出关系数据模型。 关系代数运算，包括集合运算及选择、投影、连接运算，数据库规范化理论。 数据库设计方法和步骤：需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计的相关策略。,基本概念,1. 数据(Data) 实际上就是描述事物的符号记录 软件中的数据一定是有结构的 2. 数据库(DB) 长期存储在计算机内的，有组织的，可共享的数据集合。 数据库中的数据按一定的数学模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度，较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。,3. 数据库管理系统(DBMS)

2、 数据库系统的核心软件 要在操作系统支持下工作 解决如何科学地组织和存储数据，如何高效的获取和维护数据的系统软件 主要功能包括 数据模式定义 数据存取的物理构建 数据操纵 数据的完整性、安全性定义与检查 数据库的并发控制与故障恢复 数据的服务,为完成上述功能，DBMS一般提供相应的数据语言： 数据定义语言（DDL）: 定义数据对象 数据操纵语言（DML）：数据对象的插入、删除修改查询等 数据控制语言（DCL）：来设置或者更改数据库用户或角色权限的语句 数据语言按其使用方式具有两种结构形式 交互式命令语言 宿主型语言 4. 数据库管理员 主要工作包括： 数据库设计 数据库维护 改善系统性能，提高

3、系统效率,5. 数据库系统（DBS） 由数据库（数据）、数据库管理系统（软件）、数据库管理员（人员）、系统平台之硬件平台（硬件）和软件平台（软件）构成。 6. 数据库应用系统（DBAS） 利用数据库系统进行应用开发 (数据库系统+应用软件+应用界面） 7. 数据库管理技术的发展 人工管理阶段 文件系统阶段 数据库系统接,8. 数据库系统的基本特点 数据的集成性 采用统一的数据结构方式 按照多个应用的需要组主全局的统一的数据结构 数据模式是多个应用共同的、全局的数据结构 数据的高共享性与低冗余性 数据独立性 物理独立性和逻辑独立性 物理独立性：数据的物理结构改变不影响数据库的逻辑结构，从而不会引

4、起应用程序的变化 逻辑独立性：数据库总体逻辑结构改变不需要相应修改应用程序 数据统一管理与控制 数据的完整性检查 数据的安全性检查 并发控制,数据库系统的三级模式,外模式（用户模式）：处于最外层，反映了用户对数据的要求 概念模式：反应设计者的数据全局逻辑要求（描述整个数据库的逻辑结构） 内模式：处于最底层，反映了数据在计算机物理结构中的实际存储形式,数据库系统的二级映射（由DBMS实现）,概念级到内模式的映射外模式到概念模式的映射 二级映射保证了数据库系统中数据的独立性,数据模型 1 数据模型的基本概念 数据模型是数据特性的抽象 数据模型描述的内容 数据结构 数据操作 数据约束 数据模型按不同

5、的应用层次分成三种类型 概念数据模型（概念模型）-E-R模型 逻辑数据模型（数据模型）-层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型 物理数据模型（物理模型）,2 E-R模型（实体联系模型） 基本概念 （1）实体 （2）属性 （3）联系 一对一（1：1） 一对多（1：M或M：1） 多对多（M：N） 三个基本概念之间的联接关系 实体集与属性间的联接关系 实体与联系,E-R模型的图示法 实体集表示法（矩形） 联系表示法（菱形） 属性表示法（椭圆形） 实体集与属性间的联接关系（直线） 实体集与联系间的联接关系（直线）,E-R图的一个实例:学生课程联系的概念模型,3 层次模型 一种树形结构 数据结构比较

6、简单，操作简单 对于实体间联系是固定的、且预先定义好的应用系统，有较高的性能 可以提供良好的完整性支持 不适合表示非层次性的联系，对于插入和删除操作的限制比较多,网状模型一个不加任何条件限制的无向图 优于层次模型 使用时设计系统内部的物理因素较多，用户操作不方便，其数据模式与系统实现不甚理想,关系模型,采用二维表来表示，简称表。 一个关系就是一张二维表。 表中的每行数据称为元组。 表中的每列称为属性，每个属性有一个取值范围称为值域。表的框架称为关系模式。,二维表的性质,元素个数有限性 元组的惟一性 元组的次序无关性（元组次序可以任意交换） 元组分量的原子性（属性是不可分割的基本数据项） 属性名

7、惟一性 属性的次序无关性（属性与顺序无关，可任意交换） 分量值域的同一性（属性的分量具有与该属性相同的值域）,主键、外键,在二维表中能唯一标识元组的最小属性集称为该表的键或码。 任意一个表都有键。 从二维表的所有候选键中选取一个作为用户使用的键称为主键。（唯一标识每个元组） 为了唯一区分表的每一行记录，可为表确定一个主键。主键可以是一个或多个列组成。 如果公共关键字在一个关系中是主关键字，那么这个公共关键字被称为另一个关系的外键。由此可见，外键表示了两个关系之间的联系。,关系操纵,关系模型的数据操纵一般有以下操作： 查询 增加 删除 修改,关系中的数据约束,关系模型中允许定义三种数据约束： （

8、1）实体完整性约束要求关系中主键值不能为空值 （2）参照完整性约束 该约束是关系之间关联的基本约束，不允许关系引用不存在的元组。 （3）用户定义的完整性约束 由用户具体设置的约束,3 关系代数 1. 关系模型的基本操作 插入 删除（R1-R2） 修改 查询 投影运算（选择属性列构成一个新关系） 选择运算（选择满足条件的元组构成一个新关系） 笛卡儿积运算（连接运算）（T=RS）,关系代数中的扩充运算,交运算（RS) 除运算（RS） 连接 自然连接,数据库设计与管理1 数据库设计概述 设计一个能满足用户要求，性能良好的数据库 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

9、式 两种方法： 以信息需求为主，兼顾处理需求（面向数据的方法） 以处理需求为主，兼顾信息需求（面向过程的方法） 面向数据的设计方法已成为主流方法,数据库设计目前一般采用生命周期法，将整个数据库应用系统的开发分若干阶段：需求分析阶段 概念设计阶段 逻辑设计阶段 物理设计阶段 编码阶段 测试阶段 运行阶段 进一步修改阶段 在数据库设计中采用前四个阶段，并且重点以数据结构与模型的设计为主线,2 数据库设计的需求分析 任务：通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能 调查的重点是“数据”和“处理” 常采用结构化分析方法和面向对象的方法

10、 对数据库设计来讲，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果 数据字典是在需求分析阶段建立，在数据库设计过程中不断修改、充实、完善的,3 数据库概念设计 概述 目的：分析数据间内在语义关联，在此基础上建立一个数据的抽象模型 设计方法：集中式模式设计法和视图集成设计法 设计的过程 使用E-R模型与视图集成法进行设计时按以下步骤： 选择局部应用 视图设计：3种设计次序（自顶向下、由底向上、由内向外） 视图集成,4 数据库的逻辑设计 从E-R图向关系模式的转换 逻辑模式规范化及调整、实现 关系视图设计5 数据库的物理设计 对数据库内部物理结构作调整并选择合理的存取路径，以提高数据库访问

11、速度及有效利用存储空间 留给用户参与物理设计的余地不多,6 数据库管理数据库是一种共享资源，它需要维护和管理，称为数据库管理。 数据库的建立（数据模式建立和数据加载） 数据库的调整 数据库的重组（对数据库进行重新整理，调整存贮空间） 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,例题讲解,数据库管理系统DBMS中用来定义模式、内模式和外模式的语言为 A) C B) Basic C) DDL D) DML下列有关数据库的描述，正确的是A) 数据库是一个DBF文件 B) 数据库是一个关系C) 数据库是一个结构化的数据集合 D) 数据库是一组文件下列有关数据库的描述，正确的是A) 数据

12、处理是将信息转化为数据的过程B) 数据的物理独立性是指当数据的逻辑结构改变时，数据的存储结构不变C) 关系中的每一列称为元组，一个元组就是一个字段D) 如果一个关系中的属性或属性组并非该关系的关键字，但它是另一个关系的关键字，则称其为本关系的外关键字,应用数据库的主要目的是A) 解决数据保密问题 B) 解决数据完整性问题C) 解决数据共享问题 D) 解决数据量大的问题在数据库设计中，将E-R图转换成关系数据模型的过程属于A) 需求分析阶段 B) 逻辑设计阶段C) 概念设计阶段 D) 物理设计阶段在数据管理技术的发展过程中，经历了人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段。其中数据独立性最高的阶

13、段是) 数据库系统 ) 文件系统) 人工管理 ) 数据项管理,索引属于A) 模式 B) 内模式 C) 外模式 D) 概念模式下述关于数据库系统的叙述中正确的是) 数据库系统减少了数据冗余) 数据库系统避免了一切冗余) 数据库系统中数据的一致性是指数据类型一致) 数据库系统比文件系统能管理更多的数据数据库系统的核心是A) 数据库 B) 数据库管理系统C) 模拟模型 D) 软件工程,下列SQL语句中，用于修改表结构的是A) ALTER B) CREATE C) UPDATE D) INSERT数据库、数据库系统和数据库管理系统之间的关系是A) 数据库包括数据库系统和数据库管理系统B) 数据库系统包

14、括数据库和数据库管理系统C) 数据库管理系统包括数据库和数据库系统D) 3者没有明显的包含关系关系模型允许定义3类数据约束，下列不属于数据约束的是A) 实体完整性约束 B) 参照完整性约束C) 域完整性约束 D) 用户自定义的完整性约束,关系表中的每一横行称为一个) 元组 ) 字段 ) 属性 ) 码,数据库的故障恢复一般是由A) 数据流图完成的 B) 数据字典完成的C) DBA完成的 D) PAD图完成的下列说法中，不属于数据模型所描述的内容的是A) 数据结构 B) 数据操作C) 数据查询 D) 数据约束,在数据管理技术发展过程中，文件系统与数据库系统的主要区别是数据库系统具有A) 特定的数据

15、模型 B) 数据无冗余C) 数据可共享 D) 专门的数据管理软件 数据库设计包括两个方面的设计内容，它们是A) 概念设计和逻辑设计 B) 模式设计和内模式设计C) 内模式设计和物理设计 D) 结构特性设计和行为特性设计,一个关系中属性个数为1时，称此关系为A) 对应关系 B) 单一关系C) 一元关系 D) 二元关系为用户与数据库系统提供接口的语言是A) 高级语言 B) 数据描述语言(DDL) C) 数据操纵语言(DML) D) 汇编语言相对于数据库系统，文件系统的主要缺陷有数据关联差、数据不一致性和A) 可重用性差 B) 安全性差C) 非持久性 D) 冗余性,下列关系模型中，能使经运算后得到的

16、新关系中属性个数多于原来关系中属性个数的是A) 选择 B) 连接 C) 投影 D) 并下列叙述中，正确的是 A) 用E-R图能够表示实体集间一对一的联系、一对多的联系和多对多的联系B) 用E-R图只能表示实体集之间一对一的联系C) 用E-R图只能表示实体集之间一对多的联系D) 用E-R图表示的概念数据模型只能转换为关系数据模型“年龄在18-25之间”这种约束是属于数据库当中的A) 原子性措施 B) 一致性措施 C) 完整性措施 D) 安全性措施,下列叙述中，不属于数据库系统的是A) 数据库 B) 数据库管理系统C) 数据库管理员 D) 数据库应用系统数据库系统的核心是A) 数据库 B) 数据库管理系统C) 数据模型 D) 软件工具视图设计一般有3种设计次序，下列不属于视图设计的是A) 自顶向下 B) 由外向内C) 由内向外 D) 自底向上,