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1、数据库及其应用串讲笔记(珍藏版)第一章 数据库基础知识 第一节 数据库的基本概念 填空数据管理技术与计算机硬件、软件和计算机的应用范围有着密切的联系，其发展重要经历了人工管理方式、文献系统方式和数据库系统方式等三个阶段。 简答数据库技术的特点： （1）数据结构化。 （2）数据共享。 （3）数据冗余小。 （4）有较高的数据独立性。 （5）数据库系统为用户提供了使用方便的用户接口。 （6）增长了系统的灵活性。 简答简述数据独立性的含义及其作用。 数据独立性是指应用程序与数据库的数据结构之间的互相独立，是数据库系统努力追求的目的。数据独立性有两层含义，假如数据库物理结构改变时，不影响数据库的整体逻辑
2、结构、用户的逻辑结构和应用程序，这样我们就认为数据库达成了“物理数据独立性”；假如在整体逻辑结构改变时，不影响用户的逻辑结构及应用程序，那么我们就认为数据库达成了“逻辑数据独立性”。 选择数据库的基本术语： 数据库：是指长期存储在计算机内的、有组织的、统一管理的相关数据的集合。 数据库系统：是实现有组织地、动态地存储大量关联数据，方便多用户访问的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统，事实上是指采用了数据库技术后的整个计算机系统。 简答DBMS是数据库系统中专门用来管理数据的软件，它位于用户与操作系统（Operating System,简记为OS）之间，是用户使用数据库的接口，为用户提供了访问D
3、B的方法，涉及DB的建立、查询、更新和各种数据控制。 填空DBMS总是基于某种数据模型，重要有关系型、层次型、网状型和面向对象型等。 第二节 数据描述 填空联系是指实体之间的关系。与一个联系有关的实体集的个数，称为联系的元数。 选择、填空二元联系的三种类型： （1）一对一联系（简记为11） 对于不同型实体集A和B，假如A中的一个实体最多只与B中的一个实体有联系，反之亦然，则称A和B两实体为11联系。例如，一夫一妻制社会中，“丈夫”与“妻子”两实体集之间为11联系。 （2）一对多联系（简记为1n） 假如实体集A中至少有一个实体与实体集B中多于一个的实体有联系（可以是零个、一个或多个），则称A对B
4、为1n联系。例如，“母亲”和“子女”两实体间为1n联系。 （3）多对多联系（简记为mn） 假如两个不同型实体集中，任何一方一个实体都与另一方多于一个实体相联系，则称其为mn联系。例如，“学生”和“课程”两实体间为mn联系，由于一个学生可以选修多门课程，反之一门课程有多名学生选修。 第三节 数据模型 填空、简答在用户到数据库之间，数据库的数据结构提成了三个层次：外部模型、逻辑模型和内部模型。这三个层次都要用数据库定义语言DDL来定义，一旦定义之后，就有了专门的术语，称为“模式”（Schema），即外模式、逻辑模式和内模式。 各个模式之间的关系是：逻辑模式是内模式的逻辑表达；内模式是逻辑模式的物理
5、实现；外模式是逻辑模式的部分提取。 选择、简答现在，普遍采用实体联系模型（Entity Relationship,ER）来表达概念模型。ER模型以图形来表达实体及其联系，因而也可称ER模型为ER图。 ER图中有三个基本成分： （1）实体，用矩形框表达。 （2）联系，用菱形框表达。 （3）属性，用椭圆形框表达。 简答逻辑模型的特点： （1）逻辑模型表达的是数据库的整体逻辑结构。 （2）逻辑模型是从数据库实现的观点出发建模的。 （3）逻辑模型独立于硬件，但依赖于软件，特别是DBMS。 （4）逻辑模型是数据库设计人员与应用程序员之间进行交流的工具。 简答外部模型是一种用户观点下的DB局部逻辑结构模型
6、，用于满足特定用户数据规定。在应用系统中，经常根据业务的特点划分为若干业务单位，每一个业务单位都有特定的规定和约束。在实际使用时，可认为不同的业务单位设计不同的外部模型。外部模型中的模式称为视图（View）。 简答外部模型的特点： （1）外部模型反映了用户使用数据库的观点，是针对用户需要的数据而设计的。 （2）外部模型通常是逻辑模型的一个子集。 （3）硬件独立，软件依赖。 简答内部模型又称物理模型，是数据库最低层的抽象，它描述数据在磁盘上的存储方式，存取设备和存取方法。内部模型是与硬件紧密相连的，因此从事这个级别的设计人员必须具有全面的软、硬件知识。 随着计算机软、硬件性能的提高，设计人员可以
7、不必考虑内部级的细节。特别是关系模型重要以逻辑级为目的，内部结构由系统自动实现，这也是关系模型获得广泛应用的因素之一。 第四节 数据库系统 填空、简答数据库系统是一个可运营的，按照数据库方法存储、维护和向应用系统提供数据支持的系统，它是数据库、硬件、软件和数据库管理员的集合体。 简答DBMS的工作模式： DBMS是数据库系统的核心。在DBS中，任何数据操作，涉及创建数据库、查询数据、维护数据和数据库的运营控制等都是在DBMS管理下进行的。DBMS是用户与数据库的接口，应用程序只有通过DBMS才干和数据库打交道。DBMS总是基于某种数据模型，因此可以把DBMS当作是某种数据模型在计算机系统中的具
8、体实现。 DBMS工作模式如下图所示。 对上图说明如下： （1）接受应用程序的数据请求。 （2）将用户的数据请求（高级指令）转换为机器代码（低层指令）。 （3）实现规定的数据操作。 （4）从对数据库的操作中接受查询结果。 （5）对查询结果进行解决（格式转换）。 （6）将解决结果返回给应用程序。 简答DBMS的重要功能： （1）数据库的定义功能。 （2）数据库操纵功能。 （3）数据库管理功能。 （4）数据库控制功能。 （5）数据库的维护功能。 第五节 关系模型的基本概念 关系模型的基本概念： （1）关系模型及其术语 用二维表格表达实体集，用外键表达实体之间联系的模型就称为关系模型（Relatio
9、nal Model）。在关系模型中，不管是实体集还是实体之间的联系，统一表现为二维表，这是关系数据模型的最大特点。 关系：一个关系就是一个二维表，在Access中，一个关系存储为一个表。 元组：在一个二维表（一个具体关系）中，水平方向的行称为元组，每一行就是一个元组，它相应表中的一条具体记录。 属性：二维表中垂直方向的列称为属性，每一列有一个属性名。 域：指属性的取值范围，即不同元组对同一个属性的取值所限定的范围。 关键字：指其值可以惟一标记一个元组的属性或属性的组合。 外键：假如关系模式R中属性K是其他关系模式的主键，那么K在R中称为外键。 （2）关系模型的三类完整性规则 实体完整性规则；参
10、照完整性规则；用户定义完整性规则。 （3）关系模型组成及优点 关系模型有三个重要组成部分，即数据结构、数据操纵和数据完整性规则。 与其他数据模型相比，关系模型突出的优点如下： 关系模型采用单一的关系形式表达实体和联系，具有高度的简明性和精确性。各类用户都可以很容易地掌握和运用基于关系模型的数据库系统。 关系模型的逻辑结构和相应的操作完全独立于数据存储方式，具有高度的数据独立性，用户完全不必关心物理存储细节。 关系模型建立在比较坚实的数学基础上。关系运算的完备性和设计规范化理论为数据库技术奠定了基础。 第六节 ER模型的设计 简答设计局部ER模型环节如下： (1)拟定局部结构范围；(2)实体定义
11、；(3)联系定义；(4)属性分派。 简答设计全局ER模型环节如下： (1)拟定公共实体类型；(2)局部ER模型的合并；(3)消除冲突。 简答全局ER模型的优化原则： (1)合并相关实体类型。 (2)消除冗余的属性，消除那些可以从其他属性值推导出来的属性。 (3)消除冗余联系，全局ER模型中也许存在冗余的联系，通常运用规范化理论中函数依赖的概念予以消除。 第七节 从ER模型到关系模型的转换 简答从ER图导出关系模型的基本原则如下： ER图中每个实体类型都应转换为一个关系模式，实体的属性即为关系模式的属性，实体标记符即为关系模式的键。 ER图中联系类型情况比较复杂，需根据不同情况做以下不同的解决。
12、 （1）两个实体类型之间的一对一联系； （2）两个实体类型之间一对多的联系； （3）两个实体类型之间的多对多联系； （4）两个以上实体之间的多对多联系。 第八节 关系代数 选择、填空、简答关系代数中的运算可分为以下两类： （1）传统的集合运算 并：两个相同结构关系的并是由属于这两个关系的元组组成的集合。 差：对于两个具有相同结构的关系R和S，R与S的差是由属于R但不属于S的元组组成的集合。 交：对于两个具有相同结构的关系R和S，R与S的交是由既属于R又属于S的元组组成的集合。 （2）专门的关系运算 选择：从关系中找出满足给定条件的元组的操作称为选择。 投影：从关系模式中指定若干属性组成新的关系
13、称为投影。 连接：连接是关系的横向结合，连接运算将两个关系模式拼接成一个更宽的关系模式，生成的新关系中包含满足连接条件的元组。 自然连接：是去掉反复属性的等值连接。 第九节 关系规范化 简答所谓函数依赖是指关系中属性之间取值的依赖情况。 假定关系R（A，B，C）中，当A有一取值时，便惟一相应一个B值和C值，则称B和C依赖于A，或称A决定了B或C，简记为AB,AC。 选择、填空、简答在数据库设计中最常用的是3NF。范式的种类与数据依赖有着直接的联系，基于函数依赖的范式有1NF、2NF、3NF等多种。 （1）第一范式（1NF） 假如关系模式R的每个关系r的属性值都是不可分的原子值，那么称R是第一范式（first normal form，简记为1NF）的模式。 （2）第二范式（2NF） 假如关系模式中存在局部依赖，就不是一个好的模式，需要把关系模式分解，以排除局部依赖，使模式达成2NF的标准。即对于满足1NF的关系，通过消除非主属性对主键的部分函数依赖，使之达成2NF。 （3）第三范式（3NF） 对于满足2NF关系，假如不存在“非主属性”对主键的传递函数依赖，则称属于3NF关系。即在2NF基础上排除那些存在传递函数依赖的属性，方法是通过投影操作分解关系模式。3NF的关系是比较抱负的关系，在实际中大部分使用3NF的关系。 简答分解关系中应遵循的原则：
