数据库系统原理知识点.doc
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1、第一章(数据库系统基本概念)联系是实体间的相互关系。联系的元数与一个联系有关的实体集个数。逻辑/概念模式:是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述。它由若干个概念记录类型组成。概念模式不仅要描述概念记录类型,还要描述记录间的联系、操作、数据的完整性、安全性等要求。 外模式:是用户与数据库系统的接口,是用户用到的那部分数据的描述。 内模式:是数据库在物理存储方面的描述,定义所有的内部记录类型、索引和文件的组成方式, 以及数据控制方面的细节。 逻辑模式/内模式映象:这个映象存在于概念级和内部级之间,用于定义概念模式和内模式间的对应性,此映象一般在内模式中描述。 外模式/逻辑模式映象:这人映象存在于外
2、部级和概念级之间,用于定义外模式和概念模式间的对应性,此映象都是在外模式中描述。 数据独立性: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。在修改数据结构时,尽可能不修改应用程序。分物理数据独立性和逻辑数据独立性两个级别。物理数据独立性:对内模式修改时,对逻辑模式/内模式像作相应修改,可以尽量不影响逻辑模式。 逻辑数据独立性:逻辑模式修改时,对外模式/逻辑模式映像作相应修改,可以使外模式和应用程序保持不变。 主语言:在数据库技术中,用于编写应用程序的高级程序设计语言。 DDL:数据定义语言。DBMS提供DDL定义数据库的三级结构、两级映像,定义数据的完整性约束、保密限制等约束。 DML
3、:数据操纵语言。DBMS提供DML实现对数据的操作。基本的数据操作有两类:检索(查询)、更新(插入、删除、修改)。过程性DML:用户编程时,不仅需要指出“做什么” (需要什么样的数据),还需要指出“怎么做”(怎样获得这些数据)。如层次、网状的DML。非过程性DML:用户编程时,只需要指出“做什么”,不需要提出“怎么做”。如关系型DML。 DD:数据库系统中存放三级结构定义的数据库。它还存放数据库运行时的统计信息。 DD系统:管理DD的子系统。 1.1文件系统阶段的数据管理有些什么缺陷?试举例说明。 (1)数据冗余。由于文件之间缺乏联系,造成每个应用程序都有对应的文件, 有可能同样的数据在多个文
4、件中重复存储。 (2)数据不一致。这往往是由数据冗余造成的,在进行更新操作时,稍不谨慎, 就可能使同样的数据在不同的文件中不一样。 (3)数据联系弱。这是由文件之间相互独立,缺乏联系造成的。 例:一个单位的不同部门在一个计算机中分别建立职工档案文件、职工工资文件、职工保健文件三个独立数据文件就会造成上述三个缺陷。1.2数据管理的数据库阶段产生的标志是哪三件事情?1968年美国IBM公司推出层次模型的IMS系统;1969年美国CODASYL组织发布了DBTG报告;1970年美国IBM公司的E .F.Codd连续发表论文,提出关系模型。1.3你怎样理解实体、属性、记录、字段这些概念的类型和值的差别
5、?试举例说明。 实体:是指客观存在可以相互区别的事物。如一辆汽车;一次借书属性:实体有很多特性,每一个特性称为属性。类型可以是整数型、实数型、字符串型。如学生(实体)有学号、姓名、年龄、性别等属性, 相应值域为字符、字符串、整数和字符串型。 字段:标记实体属性的命名单位称为字段或数据项。如学生有学号、姓名、性别等字段记录:字段的有序集合,能完整地描述一个实体的字段集。如一个学生记录,由有序的字段集组成。 1.4高级数据库阶段有哪些技术?面向对象的概念建模、开放数据库互联技术。1.5逻辑记录与物理记录,逻辑文件与物理文件有些什么联系和区别? 联系:(1)逻辑记录与物理记录都是记录,是字段的有序集
6、合(2)逻辑文件与物理文件都是文件,是同一类记录的汇集.区别: (1)逻辑记录与逻辑文件是逻辑数据描述,物理记录与物理文件是物理数据描述(2)物理数据描述是指数据在存储设备上的存储方式,物理记录、物理文件都是用来描述实际存储设备上的数据。(3)逻辑数据描述是指程序员或用户用以操作的数据形式,是抽象的概念化数据, 逻辑记录、逻辑文件,都是用户观点的数据描述。 1.6数据抽象的过程,有哪几个步骤?根据用户的需求,设计数据库的概念模型根据转换规则,把概念模型转换成数据库的逻辑模型根据用户的业务特点,设计不同的外部模型,供程序员使用根据逻辑模型设计内部模型,实现数据库。1.7概念模型的特点?1表达了数
7、据的整体逻辑结构,它是系统用户对整个应用项目涉及的数据的全面描述2从用户的需求观点出发,对数据建模3独立于硬件和软件4是数据库设计人员和用户之间的交流工具。1.8逻辑模型的特点:1表达了DB的整体逻辑结构,是设计人员对整个应用系统项目数据库的全面描述;2从数据库实现的观点出发,对数据建模;3独立于硬件,但依赖于软件(DBMS);4是数据库设计人员与应用程序员之间的交流工具。1.9外部模型的特点:1逻辑模型的一个逻辑子集;2独立于硬件,但依赖于软件;3反映了用户使用数据库的观点。1.10内部模型的特点:1是数据库最低层抽象,它描述数据在外存上存储方式、存取设备和存取方法;2与硬件和软件紧密相连。
8、1.11试叙述层次、网状和关系三种逻辑模型的区别。层次:用树型结构表示(复杂),只能表示1:N ,记录间联系用指针实现,过程性DML;网状:用有向图表示(复杂),可以表示1:N 或M:N,记录间联系用指针实现,过程性DML;关系:由关系模式集合表示(简单),可以表示1:N 或M:N,记录间的联系用关键码实现,非过程性DML 1.12外部模型使数据库系统有哪些优点?简化了用户的观点;有助于数据库的安全保护;外部模型是对概念模型的支持,如果用户使用外部模型得心应手,那么说明当初根据用户需求综合成的概念模型是正确的、完善的1.13数据独立性和数据联系这两个概念有什么区别?数据独立性是指应用程序与数据
9、之间相互独立,不受影响。 数据联系是指同一记录内部各字段间的联系,以及记录之间的联系。 1.14试叙述用户、DB的三级模式结构、磁盘上的物理文件之间有些什么联系和不同?外模式、逻辑模式、内模式。内模式并不涉及物理设备的约束,那一部分由操作系统完成。如从磁盘读写数据的操作。1.15试述DBMS在用户访问数据库过程中所起的作用. 用户对数据库进行操作,DBMS把操作从应用程序带到外部级、概念级、再导向内部级,进而操作存储器中的数据。 1.16试叙DBMS对数据库的保护功能。 1)数据库的恢复。2)数据库的并发控制。3)数据库的完整性控制。4)数据库的安全性控制。 1.17试叙DBMS对数据库的维护
10、功能。 1)数据装载程序2)备份程序3)文件重组织程序 4)性能监控程序 1.18什么是DB系统缓冲区?其作用是什么?DBMS为应用程序在内存中开辟的一个DB的系统缓冲区。用于数据的传输和格式的转换1.22 DBS能产生哪些效益?灵活性,简易性,面向用户,有效的数据控制,加快应用系统的开发速度,维护方便,标准化。1.21使用DBS的用户有哪几类?DBA,专业用户,应用程序员,终端用户。1.19 DBMS的查询处理器和存储管理器分别由哪几部分组成?查询:DDL解释器、DML编译器、嵌入式DML预编译器、查询求值引擎。存储:权限和完整性管理器、事务管理器、文件管理器、缓冲区管理器。 1.20 DB
11、S由哪几部分组成?它有哪些系统软件?其中DD有什么作用? a数据库、硬件、软件、数据库管理员。b包括DBMS、OS、各种主语言和应用开发支撑软件等系统软件。c数据字典DD用来存放三级数据结构定义的数据库,还用来存储数据库运行时的统计信息。1.23什么是DBA?DBA应具有什么素质?DBA的职责是什么?DBA是控制数据整体结构的一组人员,负责DBS的正常运行,承担创建、监控和维护数据库结构的责任。DBA应具有的素质:熟悉企业全部数据的性质和用途;对所有用户的需求有充分的了解;对系统的性能非常熟悉;兼有系统分析员和运筹学专家的品质和知识。DBA的职责:定义模式;定义内模式;与用户的联络;定义安全性
12、规则,对用户访问数据库授权;定义完整性规则,监督数据库的运行;数据库的转储和恢复工作。1.24磁盘存储器中有哪四类主要的数据结构? 数据文件:存储了数据库中的数据; 数据字典(DD):存储三级结构的描述;索引文件:为提高查询速度而设置的逻辑排序手段;统计数据组织:存储DBS运行时统计分析数据。第三章 关系模式设计理论 (1) 函数依赖:FD,设有关系模式R(U),X,Y是属性集U的子集,只要r是R有当前关系,对r中的任意两个元组t和s,都有tXsX蕴含tYsY,那么就称函数依赖(FD)XY在关系模式R(U)中成立。 (2)平凡的函数依赖:对于FD XY,如果YX,那么该FD就是平凡的FD。(3
13、)函数依赖集F的闭包F+:设F为函数依赖集,被F逻辑蕴涵的函数依赖全体构成的集合。(4)属性集X的闭包X+:设F是属集U上的FD集,X是U的子集,那么属性集X的闭包是一个从F集使用FD推理规则推出的所有满足XA的属性A的集合(5)函数依赖的逻辑蕴涵:设F是关系模式R上成立的函数依赖集合,XY是一个FD,如果对于R的每一个满足F的关系r也满足XY,那么称F逻辑蕴涵XY。 (6)函数依赖集的等价:如果关系模式R(U)上的两个函数依赖集F和G,有F+G+,则称F和G是等价的函数依赖集,(7)最小依赖集:如果函数集合F满足以下三个条件:(1) G中每个FD的右边都是单属性; (2) G中没有冗余的FD
14、。即G中不存在这样的函数依赖XY,使得GXY与G等价;(3) G中每个FD的左边没有冗余的属性。即G中不存在这样的函数依赖XY,X有一个真子集W,使得GXYUWY与G等价。 (10) 保持依赖集:所谓保持依赖就是指关系模式的函数依赖集在分解后仍在数据库中保持不变, 即关系模式R到=R1,R2,.,Rk的分解,使函数依赖集F被F这些Ri上的投影蕴涵。 (12)泛关系假设在定义无损分解时,先假设存在泛关系r的情况下,再去谈论分解。(13) 1NF:第一范式.关系模式的每一个关系的属性值都是不可分的原子值. 2NF:第二范式.关系模式是1NF,且每一个非主属性都完全函数依赖于候选键.3NF:第三范式
15、.关系模式是1NF,且每一个非主属性都不传递依赖于候选键.(14) BCNF:BC范式.关系模式是1NF,且每一个属性都不传递依赖于候选键。 (15)平凡的MVD:对于属性集U上的MVD XY,如果YX或XYU。则此MVD是平凡的MVD。(17) 4NF:第四范式。设D是关系模式R上成立的FD和MVD的集合。如果D中每个非平凡的MVD XY的左部都是R的超键。3.2试解释下面两个“数据冗余”的概念:文件系统中不可避免的“数据冗余”;关系数据库设计中应尽量避免的“数据冗余”。文件的:由于文件之间缺乏联系,造成每个应用程序都有相应的文件,有可能同样的数据在不同的文件中重复存储。关系的:数据库某一关
16、系中多个元组大量重复存储同样的属性值。3.3关系模式的非形式化设计准则有哪几条?这些准则对数据库设计有什么帮助?尽可能只包含有直接联系的属性,不要包含有间接联系的属性。尽可能使得关系不出现插入、删除、修改等操作异常。如出现异常,则要清楚地加以说明,保证更新数据库的应用程序正确操作。尽可能使关系中避免放置经常为空值的属性。尽可能使关系等值连接在主键和外键上进行,并保证连接后不会产生额外的元组。3.4 对函数依赖XY的定义加以扩充,X和Y可以为空属性集,用表示, 那么X,Y,的含义是? (1)一个关系模式R(U)中,X,Y是U的子集,r是R的任一具体关系,如果对r的任意两个元组t1,t2, 由t1
17、X=t2X必有t1=t2。即X表示空属性函数依赖于X。这是任何关系中都存在的。 (2)Y表示Y函数依赖于空属性。由此可知该关系中所有元组中Y属性的值均相同。 (3)表示空属性函数依赖于空属性。这也是任何关系中都存在的。3.16 什么是寄生元组?什么是悬挂元组?各是怎么产生的?a在泛关系模式分解成数据库模式时,泛关系r在数据库模式中的每一个模式上投影再连接起来,比原关系r多出来的元组是寄生元组。b在无泛关系假设时,对两个关系进行自然连接中被丢失的元组,被称为悬挂元组.3.18 试解释数据库“丢失信息”与“未丢失信息”两个概念。有什么区别?答:分解后是否表示一样的信息,如不一样就是“丢失信息”,否
18、则就是“未丢失信息”。 第四章 关系运算关系模型:用二维表格结构表示实体集,外键表示实体间联系的数据模型称为关系模型。 关系模式:关系模式实际上就是记录类型。它的定义包括:模式名,属性名,值域名以及模式的主键。 关系模式不涉及到物理存储方面的描述,仅仅是对数据特性的描述。 关系实例:元组的集合称为关系和实属性:实体的一个特征。在关系模型中,字段称为属性。 域:在关系中,每一个属性都有一个取值范围,称为属性的值域,简称域。 元组:在关系中,记录称为元组。元组对应表中的一行;表示一个实体。 超键:在关系中能唯一标识元组的属性集 候选键:不含有多余属性的超键主键:用户选作元组标识的一个候选键.外键:
19、某个关系的主键相应的属性在另一关系中出现,此时该主键在就是另一关系的外键, 如有两个关系S和SC,其中S#是关系S的主键,相应的属性S#在关系SC中也出现,此时S#就是关系SC的外键。 实体完整性规则:这条规则要求关系中元组在组成主键的属性上不能有空值。 如果出现空值,那么主键值就起不了唯一标识元组的作用。 非过程性语言:编程时只须指出需要什么信息,不必给出具体的操作步骤。 各种关系查询语言均属于非过程性语言。 无限关系:当一个关系中存在无穷多个元组时,此关系为无限关系。 如元组表达式t|R(t)表示所有不在关系R中的元组的集合,这是一个无限关系。 无穷验证:在验证公式时需对无穷多个元组进行验
20、证就是无穷验证,如验证公式(u)(P(u)的真假时需对所有的元组u进行验证,这是一个无穷验证的问题. 过程性语言:在编程时必须给出获得结果的操作步骤,即“干什么”和“怎么干”。4.4关系与普通的表格,文件有什么区别? 1)关系中每一个属性值都是不可分解的。2)关系中不允许出现相同的元组。3)由于关系是一个集合,因此不考虑元组间的顺序,即没有行序。4)元组中,属性在理论上也是无序的,但在使用时按习惯考虑列的顺序。 4.5笛卡尔积、等值联接、自然联接三者之间有什么区别? 笛卡尔积对两个关系R和S进行乘操作,产生的关系中元组个数为两个关系中元组个数之积。 等值联接则是在笛卡尔积的结果上再进行选择操作
21、,从关系R和S的笛卡儿积中选择对应属性值相等的元组; 自然连接则是在等值联接(以所有公共属性值相等为条件)的基础上再行投影操作,并去掉重复的公共属性列。 当两个关系没有公共属性时,自然连接就转化我笛卡尔积。4.17为什么要对关系代数表达式进行优化? 对于等价的关系表达式,因表达式中安排选择、投影、连接的顺序不同而执行效率大为不同。4.14 有哪三条启发式规则?对优化起什么作用?尽可能早地执行选择操作。尽可能早地执行投影操作。避免直接做笛卡尔积。作用:合理安排操作顺序,可以花费较少的时间和空间。第五章 SQL语言 (1)SQL模式:表和授权的静态定义。一个SQL模式定义为基本表的集合。 一个由模
22、式名和模式拥有者的用户名或账号来确定,并包含模式中每一个元素的定义。 (2)SQL数据库:SQL,即结构式查询语言,采用英语单词表示和结构式的语法规则。 一个SQL数据库是表的汇集,它用一个或多个SQL模式定义。 (3)基本表:是实际存储在数据库中的表(4)存储文件:在SQL中,把传统的关系模型中的存储模式称为存储文件。 每个存储文件与外部存储器上一个物理文件对应。 (5)视图:是由若干基本表和视图构成的表的定义。 (6)行:在SQL中,把传统的关系模型中的元组。 (7)列:在SQL中,把传统的关系模型中的属性。 (8)实表:基本表被称为“实表”,它是实际存放在数据库中的表。 相关子查询:在嵌
23、套查询中出现的符合以下特征的子查询:子查询中查询条件依赖于外层查询中的某个值, 所以子查询的处理不只一次,要反复求值,以供外层查询使用。 联接查询:查询时先对表进行笛卡尔积操作,然后再做等值联接、选择、投影等操作。 联接查询的效率比嵌套查询低。交互式SQL:在终端交互方式下使用的SQL语言。 嵌入式SQL:嵌入在高级语言的程序中使用的SQL语言。 共享变量:SQL和宿主语言的接口。共享变量有宿主语言程序定义,再用SQL的DECLARE语句说明, SQL语句就可引用这些变量传递数据库信息. (15)游标:是一个与某一查询结果相联系的符号名,是一个指针。 (16)卷游标:可推进也可后退的游标。5.
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