数据库原理及应用总复习.ppt

1,数据库原理与应用,度,2,考试题型,一、填空 二、判断 三、选择 四、简答 五、应用,3,基础篇,基本概念、产生与发展 关系数据库、查询优化 规范化理论、体系结构,DB设计,恢复技术 并发控制 安全性 完整性,设计篇,系统篇,DB,应用篇,4,数 据 库 系 统 的 组 成,5,6,DB：在计算机的存储设备上合理存放、相关联、有结构的数据集合。,几个重要的基本概念,DBMS：数据库管理系统是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。它主要功能是建立和维护数据库，接受和完成用户访问数据库的各种请求。 功能：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据库的建立和维护功能,7,DBS：数据库系统是指在计算机系统中引进数据库和数据库管理系统后的组成。,DBAS：数据库系统及应用程序的组成。,数据库的产生：人工管理阶段、文件系统阶段 数据库系统阶段,数据库系统的特点：数据结构化；数据的共享性高、冗余度低、易扩充；数据独立性高；数据由DBMS统一管理和控制（数据的安全性保护、数据的完整性检查、并发控制、数据库恢复）,三个重要里程碑： IMS系统、DBTG系统、关系数据库系统,8,数据模型: 现实世界的模拟。 最常用的数据模型： 层次模型、 网状模型、关系模型、面向对象模型 数据模型的组成要素： 数据结构、数据操作、数据的约束条件。 关系模型： 数据结构：二维表格（常用术语：关系、元组、属性、主码、域、分量、关系模式） 数据操纵和完整性约束：（完整性约束：实体完整性、参照完整性、用户定义完整性） 优点：坚实的理论基础、表达能力强、简单、数据独立性高。 缺点：效率低,9,DBS的三级模式结构,10,关系:关系定义、关系的性质、关系操作 关系代数：并、差、交、笛卡尔积、选择、投影、连接、自然连接、除 关系演算：元组关系演算、域关系演算 关系模式：关系的描述。R(U，F) 关系数据库：所有实体及实体之间联系的关系的集合。,关系数据库,11,关系模式（Relation Schema） 关系模式是关系中信息内容结构的描述。 R（U，D，DOM，I，） R：是关系名 U：是组成关系R的全部属性的集合 D：是U中属性取值的值域 DOM：是属性列到域的映射 I：是一组完整性约束条件 （F）：是属性集间的一组数据依赖 简写： R（U） 或 R（U，F）,12,APLHA QUEL,13,14,SQL语言： 特点：综合统一、高度非过程化、面向集合的操作方式、提供两种使用方式、简捷、易学易用。 数据定义：定义基本表、修改基本表、删除基本表 建立与删除索引：建立索引、删除索引 查询：单表查询、连接查询、嵌套查询、集合查询 数据更新：插入数据、修改数据、删除数据 视图：从一个或几个基本表（或视图）导出的表。 建立视图的优点：简化用户的操作、灵活、提供一定程度的逻辑独立性、提供安全保护。,15,关系系统的定义：支持关系模型的数据库管理系统。 关系系统的分类： 表式系统：仅支持数据结构。 (最小)关系系统：数据结构+三种关系操作。 关系完备的系统:数据结构+所有关系代数操作。 全关系系统：支持关系模型的所有特征。 S: 结构 M: 数据操纵 I: 完整性,关系系统及其查询优化,16,查询优化目的 ：即在许多存取方案中选择最佳的存取方案，以获得较高的查询效率。 查询优化准则： 1、尽可能早地执行选择操作（减少中间运算结果） 2、对关系进行预处理（索引、排序） 3、同时进行投影和选择运算 4、把投影同其前或后的双目运算结合起来。 （合并连接的选择与投影操作，以减少扫描的次数） 5、合并选择与笛卡尔积组成一个连接 6、寻找公共子表达式,查询优化,17,关系数据理论,范式：符合某些条件的关系模式集合。 关系模式一般简写为： R(U，F) 或 R(U) F数据依赖：关系中属性间互相依存、互相制约的关系。 如：函数依赖、多值依赖等。 1NF 2NF 3NF BCNF 4NF 5NF 建立多级范式的必要性：冗余太大、操作异常插入异常 、删除异常、修改异常,18,函数依赖：属性或属性组之间可能存在的依赖性。 决定因素、平凡的函数依赖、非平凡的函数依赖、互相依赖 、完全函数依赖、传递函数依赖 码：候选码、主码、 主属性、非主属性、全码、外码。 1NF：满足关系的每一个分量是不可分的数据项。 2NF：若R1NF，且每一个非主属性完全函数依赖于码，则R2NF。 3NF：若R 2NF，且每一个非主属性不传递依赖于码，则R3NF。 BCNF：若R BCNF，当且仅当每一个决定因素都是码。,19,数据依赖的公理系统,逻辑蕴含： XY可以由F导出 Armstrong公理系统：,自反律、增广律、传递律是最基本的Armstrong公理。,由上面三个公理可以推导出合并、伪传递、分解规则。,等价的定义：如果G+=F+，就说F与G等价。 最小依赖集：F中任一函数依赖的右部仅含有一个属性、不存在冗余FD 、决定因素不存在冗余。,20,求XF+的算法 (1)令X(0)=X，i=0 (2)求B, B=A|(V)(W)(VWFVX(i) AW) (3) X(i+1)=BX(i) (4)判断X(i+1)= X(i)吗？ (5)若相等或X(i)=U则X(i)就是XF+ ，算法终止。 (6)若否，则i=i+1，返回第(2)步。 定理：Armstrong公理系统是有效的、完备的。 有效性：指由F出发根据Armstrong公理推导出来的每一个函数依赖一定在F+。 完备性：指F+中的每一个函数依赖，必定可以由F出发根据Armstrong公理推导出来。,21,无损连接性：如果一个关系模式分解后，可以通过自然连接恢复原模式的信息，这一特性称为分解的无损连接性。,模式分解：,函数依赖保持性：若关系R(U,F)的一个分解=R1(U1,F1),Rk(Uk,Fk)的所有函数依赖的并集(Fi)逻辑蕴涵了F中所有函数依赖，即(Fi)+=F+，则称分解具有函数依赖保持性。,22,数据库设计,需求分析：是整个设计过程的基础。 (1)信息需求分析 (2)操作需求分析 概念结构设计：将需求分析的结果用一种工具进行形式化的定义和描述，是整个DB设计的关键。如：E-R图 逻辑结构设计：概念模型数据模型 根据需求分析和概念设计的结果，选择合适的数据模型，并选用某一设计方法构造一数据库模式。,23,物理设计：选择合适的物理结构。 选取合适的物理结构（包括存储结构和存取方法）。 实施阶段：根据逻辑设计和物理设计建立数据库；编制和调试应用程序；试运行； DB运行和维护阶段 根据运行记录对DB进行评价； 根据评价对DB调整和修改,24,数据库安全性,数据库安全性：保护数据库以防止不合法使用。 数据库安全性控制：用户标识与鉴别、存取控制 、视图机制、审计、数据加密。,25,数据库完整性,数据库完整性：数据的正确性和相容性。 完整性和安全性的区别： 完整性约束条件：加在数据库数据之上的语义 作用对象：关系、元组、列。状态：静态、动态 完整性控制：定义功能、检查功能、保证完整性约束条件,26,数据库恢复技术,事务：是一个不可分割的操作序列，该操作序列要么全做，要么全不做。 事务的性质：原子性、一致性、隔离性、持续性。 恢复技术：把数据库从错误状态恢复到某一已知的正确状态。常用的技术：数据转储、日志文件、设置检查点、数据库镜像 故障的种类及恢复：事务内部故障及恢复、系统故障、介质故障、 计算机病毒,27,并发控制,并发操作会造成数据库的不一致性。 丢失修改 不可重复读 读“脏”数据 封锁： 排它锁 共享锁 封锁协议： 一级封锁协议 二级封锁协议 三级封锁协议 活锁与死锁： 避免活锁的方法：采用先来先服务的原则。 解决死锁的方法：预防死锁： 一次封锁法 顺序封锁法 判断并解除死锁：超时法 等待图法 串行化：事务的表示方法、冲突操作、调度、串行调度、可串行化的调度、2PL、串行化定理,28,DB,DBMS,DBAS,恢复技术 并发控制 安全性 完整性,规范化理论 数据库设计,关系数据库 SQL 查询优化,