1.數據庫是存儲在計算機存儲設備中的、結構化的相關數據的集合。數據庫中的數據不只是面向某一項特定的應用,而是面向多種應用,可以被多個用戶、多個應用程序共享,不具有獨立的系統。設計數據庫的目的實質上是設計出滿足實際應用需求的實際關系模型。
2.數據庫技術的主要目的是有效地管理和存取大量的數據資源,包括:提高數據的共享性,使多個用戶能夠同時訪問數據庫中的數據;減小數據的冗余,以提高數據的一致性和完整性;提供數據與應用程序的獨立性,從而減少應用程序的開發和維護代價。
3.數據庫系統階段的特點:數據結構化,數據獨立性高,數據共享性高,冗余度小,易于擴充,數據庫管理系統提供統一的數控制功能,包括數據安全性、完整性、并發控制和數據恢復功能
3.數據庫管理系統的三級模式結構由外模式、模式和內模式組成。
? ? 外模式,或子模式,或用戶模式,是指數據庫用戶所看到的數據結構,是用戶看到的數據視圖。
? ? 模式,或邏輯模式,是數據庫中對全體數據的邏輯結構和特性的描述,是所有用戶所見到的數據視圖的總和。外模式是模式的一部分。
內模式,或存儲模式,或物理模式,是指數據在數據庫系統內的存儲介質上的表示,即對數據的物理結構和存取方式的描述。
內模式(Internal Schema)又稱物理模式(Physical Schema),它給出了數據庫物理存儲結構與物理存取方法,如數據存儲的文件結構、索引、集簇及hash等存取方式與存取路徑。
4.由于數據的集成性使得數據可為多個應用所共享,特別是在網絡發達的今天,數據庫與網絡的結合擴大了數據關系的應用范圍。數據的共享自身又可極大地減少數據冗余性,不僅減少了不必要的存儲空間,更為重要的是可以避免數據的不一致性。所謂數據的一致性是指在系統中同一數據的不同出現應保持相同的值,而數據的不一致性指的是同一個數據在系統的不同拷貝處有不同的值。
數據庫設計可分為概念設計與邏輯設計。
? ? 數據庫概念設計的目的是分析數據間內在語義關聯,在此基礎上建立一個數據的抽象模型。
? ? 數據庫邏輯設計的主要工作是將ER圖轉換為指定的RDBMS中的關系模型。
5.數據庫概念設計的過程中,視圖設計一般有三種設計次序,它們是:
? ? 自頂向下。這種方法是先從抽象級別高且普遍性強的對象開始逐步細化、具體化與特殊化。
? ? 由底向上。這種設計方法是先從具體的對象開始,逐步抽象,普遍化與一般化,最后形成一個完整的視圖設計。
由內向外。這種設計方法是先從最基本與最明顯的對象著手逐步擴充至非基本、不明顯的其它對象。
6.在數據管理技術的發展過程中,經歷了人工管理階段、文件系統階段和數據庫系統階段。其中數據獨立性最高的階段是數據庫系統。
人工管理階段的特點:數據不保存、數據不獨立、數據不能共享、數據無結構,沒有專門的數據管理軟件。
7.文件系統階段的特點:數據可以長期保存,有專門的數據管理軟件--文件系統。但是數據獨立性低,共享性差、冗余度大,數據記錄內有結構,整體無結構。
8.層次模型是最早發展出來的數據庫模型。它的基本結構是樹形結構,這種結構方式在現實世界中很普遍,如家族結構、行政組織機構,它們自頂向下、層次分明。
9.在關系數據庫中,關系模型采用二維表來表示,簡稱"表"。二維表是由表框架及表元組組成。在表框架中,按行可以存放數據,每行數據稱為元組。
10.關系數據庫管理系統能實現的專門關系運算,包括選擇運算、投影運算、連接運算。
選擇:從關系中找出滿足給定條件的元組的操作稱為選擇。選擇是從行的角度進行的運算,即從水平方向抽取記錄。
投影:從關系模式中指定若干個屬性組成新的關系。投影是從列的角度進行的運算,相當于對關系進行垂直分解。
連接:連接是關系的橫向結合。連接運算將兩個關系模式拼接成一個更寬的關系模式,生成的新關系中包含滿足連接條件的元組。連接過程是通過連接條件來控制的,連接條件中將出現兩個表中的公共屬性名,或者具有相同語義、可比的屬性。選擇和投影運算的操作對象只是一個表。相當于對一個二維表進行切割。連接運算需要兩個表作為操作對象。
11.選擇運算是一個一元運算,關系R通過選擇運算(并由該運算給出所選擇的邏輯條件)后仍為一個關系。這個關系是由R中那些滿足邏輯條件的元組所組成。如果關系的邏輯條件為f,則R滿足f的選擇運算可以寫成:бf(R)。
12.結構化查詢語言(Structured Query Language,簡稱SQL)是集數據定義、數據操縱和數據控制功能于一體的數據庫語言
13.數據結構概念一般包括3個方面的內容,數據的邏輯結構、存儲結構及數據上的運算集合。數據的邏輯結構只抽象的反映數據元素之間的邏輯關系,而不管它在計算機中的存儲表示形式。
14.數據處理的最小單位是數據項;由若干數據項組成數據元素;而數據是指能夠被計算機識別、存儲和加工處理的信息載體;數據結構是指數據之間的相互關系和數據運算。
15.數據庫(Database,簡稱DB)是數據的集合,它具有統一的結構形式并存放于統一的存儲介質內,是多種應用數據的集成,并可被各個應用程序所共享。數據庫中的數據具有"集成"、"共享"之特點。
16.由于數據的集成性使得數據可為多個應用所共享,特別是在網絡發達的今天,數據庫與網絡的結合擴大了數據關系的應用范圍。數據的共享本身又可極大地減少數據冗余性,不僅減少了不必要的存儲空間,更為重要的是可以避免數據的不一致性。因此,數據庫設計的根本目標是要解決數據共享問題。
17.在文件系統中,相互獨立的記錄其內部結構的最簡單形式是等長同格式記錄的集合,易造成存儲空間大量浪費,不方便使用。而在數據庫系統中,數據是結構化的,這種結構化要求在描述數據時不僅描述數據本身,還要描述數據間的關系,這正是通過采用特定的數據模型來實現的
18.外模式是用戶的數據視圖,也就是用戶所見到的數據模式;全局數據視圖的描述稱為概念模式,即數據庫中全部數據的整體邏輯結構的描述;物理存儲數據視圖的描述稱為內模式,即數據庫在物理存儲方面的描述;存儲模式即為內模式。
19.分布式數據庫系統具有數據分布性、邏輯整體性、位置透明性和復制透明性的特點,其數據也是分布的;但分布式數據庫系統中數據經常重復存儲,數據也并非必須重復存儲,主要視數據的分配模式而定。若分配模式是一對多,即一個片段分配到多個場地存放,則是冗余的數據庫,否則是非冗余的數據庫。
20.數據模型所描述的內容有3個部分,它們是數據結構、數據操作和數據約束。其中,數據模型中的數據結構主要描述數據的類型、內容、性質,以及數據庫的聯系等;數據操作主要是描述在相應數據結構上的操作類型與操作方式。
21.數據獨立性是數據與程序間的互不依賴性,即數據庫中數據獨立于應用程序而不依賴于應用程序。也就是說,數據的邏輯結構、存儲結構與存取方式的改變不會影響應用程序。
22.層次模型是最早發展起來的數據庫模型,它的基本結構是樹形結構。
23.數據庫管理系統DBMS是數據庫系統的核心。DBMS是負責數據庫的建立、使用和維護的軟件。DBMS建立在操作系統之上,實施對數據庫的統一管理和控制。用戶使用的各種數據庫命令以及應用程序的執行,最終都必須通過DBMS。另外,DBMS還承擔著數據庫的安全保護工作,按照DBA所規定的要求,保證數據庫的完整性和安全性。
24.數據庫管理系統是數據庫的機構,它是一種系統軟件,負責數據庫中的數據組織、數據操縱、數據維護、控制及保護和數據服務等。
25.數據定義語言(DDL):該語言負責數據的模式定義與數據的物理存取構建。
? ? 數據操縱語言(DML):該語言負責數據的操縱,包括查詢及增、刪、改等操作。
數據控制語言(DCL):該語言負責數據完整性、安全性的定義與檢查以及并發控制、故障恢復等功能。
26.兩個實體間的聯系可以歸納為3種類型:
? ? 一對一聯系:一對一的聯系表現為主表中的每一條記錄只與相關表中的一條記錄相關聯。
? ? 一對多聯系:一對多的聯系表現為主表中的每一條記錄與相關表中的多條記錄相關聯。
多對多聯系:多對多的聯系表現為一個表中的多個記錄在相關表中同樣有多個記錄其匹配。
27.E-R圖中用矩形表示實體集,用橢圓表示屬性,用菱形表示聯系。
將E-R圖轉換為關系模式時,實體和聯系都可以表示成關系,E-R圖中屬性也可以轉換成關系的屬性。實體集也可以轉換成關系。
E-R圖是E-R模型的一種非常直觀的圖的形式表示,它描述信息結構但不涉及信息在計算機中的表示,它是數據庫概念設計階段的工具。
28.數據庫系統由如下幾部分組成:數據庫、數據庫管理系統、數據庫管理員、系統平臺(硬件平臺和軟件平臺)。
29.數據庫設計分為以下6個設計階段:需求分析階段、概念設計階段、邏輯設計階段、物理設計階段、實施階段及數據庫運行和維護階段。
30.數據庫物理設計的主要目標是對數據庫內部物理結構作調整并選擇合理的存取路徑,以提高數據庫訪問速度及有效利用存儲空間。物理設計的內容有索引設計、集簇設計和分區設計等
31.數據庫的邏輯設計主要工作是將E-R圖轉換成指定的RDBMS中的關系模式。
32.對關系數據庫進行查詢時,需要找到用戶感興趣的數據,這就需要對關系進行一定的關系運算。關系的基本運算有兩類:一類是傳統的集合運算(并、交、差),另一類是專門的關系運算(選擇、投影、連接)。集合的并、交、差:設有兩個關系R和S,它們具有相同的結構,R和S的并是由屬于R和S,或者同時屬于R和S的所有元組成的集合,記作R∪S;R和S的交是由既屬于R又屬于S的所有元組組成的集合,記作R∩S;R和S的差是由屬于R但不屬于S的所有元組組成的集合,記作R-S 。
33.連接運算將兩個關系模式拼接成一個更寬的關系模式,生成的新關系中包含滿足連接條件的元組。在連接運算中,按照字段值對應相等為條件進行的連接操作稱為等值連接。自然連接是指去掉重復屬性的等值連接。
34.傳統的集合運算包括:并、差、交,且兩個關系必須具有相同的關系模式,即相同結構。并是由屬于這兩個關系的元組組成的集合。交運算的結果是這兩個關系的共同元組。
交:設關系R和關系S具有相同的目n,且相應的屬性取自同一個域,則關系R與關系S的交由屬于R又屬于S的所有元組組成。
? ? 并:設關系R和關系S具有相同的目n(即兩個關系都有n個屬性),且相應的屬性取自同一個域,則關系R與關系S的并由屬于R或屬于S的元組組成。
35.自然連接:是一種特殊的等值連接,它要求兩個關系中進行比較的分量必須有相同的屬性組,并且要在結果中把重復的屬性去掉。
選擇是從行的角度進行的運算,即從水平方向抽取記錄。
自然連接運算表示為R|×|S,要求關系R和S有公共域,并且通過公共域的相等值進行連接。除法運算表示為R÷S,要求R中的域包含S中的所有屬性,并且R中有一些域不出現在S中。差運算表示為R-S,表示在關系R中刪除關系S中的記錄。
36.選擇運算也是一個一元運算,關系R通過選擇運算后仍為一個關系。這個關系是由R中那些滿足邏輯條件的元組組成。設關系的邏輯條件為F,則R滿足F的選擇運算可寫成為:? 邏輯條件F是一個邏輯表達式,它由下面的規則組成。
它可以是具有αθβ的形式,其中α、β是域或常量,但α、β又能同為常量,θ是比較符,它可以是<,>,≤,≥,=及≠。α、θ、β叫基本邏輯條件。
37.由若干個基本邏輯條件經邏輯運算得到,邏輯運算為^(并且),∨(或者)及~(否)構成,稱為復合邏輯條件。
38.數據庫系統具有數據獨立性的特點,數據獨立性一般分為物理獨立性與邏輯獨立性兩級。物理獨立性即數據的物理結構的改變都不影響數據庫的邏輯結構;邏輯獨立性即數據庫總體邏輯結構的改變,不需要相應修改應用程序。所以,在數據系統中,數據的物理結構并不一定與邏輯結構一致。
39.數據庫應用系統是數據庫系統再加上應用軟件及應用界面這三者所組成,具體包括:數據庫、數據庫管理系統、數據庫管理員、硬件平臺、軟件平臺、應用軟件、應用界面。在數據庫應用系統中的一個核心問題就是設計一個能滿足用戶要求,性能良好的數據庫,這就是數據庫設計。
40.數據庫系統的基本特點:1.數據的高集成性;2.數據的高共享性與低冗余性;3.數據高獨立性;4.數據統一管理與控制。
41.為了建立一個關系,首先要指定關系的屬性。表示關系的二維表中各元組的每一個分量必須是不可分的基本數據項。在關系數據庫中,把數據表示成二維表,而一個二維表就是一個關系。一個關系的屬性名表稱為該關系的關系模式,其記法為:<關系名>(<屬性名1>,<屬性名2>,…,<屬性名n>)。
42.能惟一標識實體的屬性集稱為碼(關鍵字)。碼也稱為關鍵字,是表中若干屬性的屬性組,其值惟一標識表中的一個元組。
43.實體是概念世界中的基本單位,屬性附屬于實體,它本身并不構成獨立單位。屬性有屬性域,每個實體可取屬性域內的值。一個實體的所有屬性取值組成了一個值集叫元組(或稱記錄)。在概念世界中,可以用元組表示實體,也可用它區別不同的實體。所以在學生管理的關系數據庫中,存取一個學生信息的數據單位是元組(或記錄)。
44.笛卡爾積:設關系R和S的元數分別是r和s,定義R和S的笛卡爾積是一個(r+s)元元組的集合,每一個元組的前r個分量來自R的一個元組,后s個分量來自S的一個元組。若R有k1個元組,s有k2個元組,則關系R和關系S的廣義笛卡爾積有k1×k2個元組。
45.數據庫管理系統所支持的數據模型分為三種:層次模型、網狀模型、關系模型。
? ? 層次數據模型:用樹形結構表示實體及其之間聯系的模型稱為層次模型。
? ? 網狀模型:用網狀結構表示實體及其之間聯系的模型稱為網狀模型。
關系數據模型:用二維表結構來表示實體以及實體之間聯系的模型稱為關系模型。
邏輯數據模型又稱數據模型,它是一種面向數據庫系統的模型,該模型著重于在數據庫系統一級的實現。邏輯模型也稱為數據模型,數據模型分為3種:層次、網狀、關系模型
46.實體完整性是保證表中記錄惟一的特性,即在一個表中不允許有重復的記錄。如果一個字段的值或幾個字段的值能夠惟一標識表中的一條記錄,則這樣的字段稱為候選關鍵字。在一個表上可能會有幾個具有這種特性的字段或字段的組合,這時從中選擇一個作為主關鍵字。因此在滿足實體完整性約束的條件下,一個關系中不可以沒有候選關鍵字。一個關系中可以有一個或多個候選關鍵字
47.實體完整性約束要求關系的主鍵中的屬性值不能為空值,這是數據庫完整性的最基本要求,因為主鍵是唯一決定記錄的,如為空值則其唯一性就成為不可能的了。
48.參照完整性約束是關系之間相關聯的基本約束,它不允許關系引用不存在的記錄,即在關系中的外鍵要么是所關聯關系中實際存在的記錄,要么就為空值。
49.在二維表中凡能唯一標識元組的最小屬性集稱為該表的鍵或碼。二維表中可能有若干個鍵,它們稱為該表的候選碼或候選鍵。從二維表中的所有候選鍵中選取一個作為用戶使用的鍵稱為主鍵或主碼。表A中的某屬性集是某表B的鍵,則稱該屬性集為A的外鍵或外碼。
50.概念數據模型是一種面向客觀世界、面向用戶的模型,著重于對客觀世界復雜事物的結構描述及它們之間的內在聯系的刻畫。概念數據模型與具體的數據庫管理系統無關,與具體的計算機平臺無關。
51.物理數據模型又稱物理模型,它是一種面向計算機物理表示的模型,此模型給出了數據模型在計算機上物理結構的表示。
52.數據模型從抽象上描述了數據庫系統的靜態特征、動態行為和約束條件,因此數據模型通常由數據結構、數據操作和數據約束三部分組成。
53.邏輯獨立性是指用戶的應用程序與數據庫的邏輯結構是相互獨立的,即當數據的邏輯結構改變時,用戶程序也可以不變
54.數據庫中的數據是有結構的,這種結構由數據庫管理系統所支持的數據模型表現出來。數據庫系統不僅可以表示事物內部各數據項之間的聯系,而且可以表示事物與事物之間的聯系,從而反映出現實世界事物之間的聯系。
55.以關系數據庫系統為例,數據庫中的數據存儲在二維表中,表由記錄構成,每個記錄都有相同的結構,既每個記錄所包含的屬性類型相同,而取值不同,因此可以肯定數據庫中的記錄之間存在聯系。
56.數據庫中的數據項,也就是二維表的字段,而在數據庫的表中,通常會設定某個字段或某些字段為鍵,通過這些鍵就可以確定其他字段的值,既數據庫中的數據項之間也存在一定的關系,因此,數據庫的數據項之間以及記錄之間都存在聯系。
57.數據庫(Database,簡稱DB)是有結構的數據的集合,它具有統一的結構形式并存放于統一的存儲介質內,是多種應用數據的集成,并可被各個應用程序所共享。
58.數據庫技術是在文件系統基礎上發展產生的,兩者都以數據文件的形式組織數據,但由于數據庫系統在文件系統之上加入了DBMS對數據庫進行管理,從而使得數據庫系統具有以下特點:數據的繼承性;數據的高共享性和低冗余性;數據獨立性;數據統一管理與控制。
59.數據模式是數據庫系統中數據結構的一種表示形式,它具有不同的層次與結構方式。概念級,是數據庫系統中全局數據邏輯結構的描述,是全體用戶公共數據視圖;用戶級,是用戶的數據視圖,也就是用戶所見到的數據模式,它由概念模式推導而出;存儲級,給出了數據庫物理存儲結構與物理存取方法。
60.數據庫的三級模式結構包括:概念模式、內模式、外模式。概念模式,是數據庫系統中全局數據邏輯結構的描述,是全體用戶公共數據視圖。外模式也稱為子模式或用戶模式。它是用戶的數據視圖,也就是用戶所見到的數據模式,它由概念模式推導而出。內模式又稱物理模式,它給出了數據庫物理存儲結構與物理存取方法。
外模式也稱子模式或用戶模式。它是用戶的數據視圖,也就是用戶所見到的數據模式,它由概念模式推導而出。概念模式給出了系統全局的數據描述而外模式則給出每個用戶的局部數據描述。一個概念模式可以有若干個外模式,每個用戶只關心與它有關的模式,這樣不僅可以屏蔽大量無關信息而且有利于數據保護
內模式又稱為物理模式,它是數據庫中全體數據的內部表示或底層描述,它是唯一的,而建立在數據庫系統之上的應用則是非常廣泛的、多樣的,因此外模式不是唯一的,也不可能是唯一的。
61.數據模型的三個要素是數據結構、數據操作、數據約束。
62.關系的完整性包括實體完整性、參照完整性、用戶自定義完整性。
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