目录
一、数据库概念
1.1 数据库管理系统DBMS
数据库管理系统是一种负责数据库定义，建立，操作，管理和维护的软件系统。其目的是保证数据库安全可靠，提高数据库应用的简明性和方便性，并有效的实现数据库三级之间的转化。
主要职责：数据库的定义和建立，数据库的操作，数据库的控制，数据库的维护。
1.2 数据库系统DBS
数据库系统是实现有组织地，动态地存储大量关联数据，方便多用户访问计算机软件，硬件和数据资源组成的系统。它包括数据库，硬件软件和数据库管理员四个部分。
- 设计目标：允许用户逻辑地处理数据，而不涉及这些数据在计算机中是怎么存储的。在数据组织和用户应用之间提供某种程度的独立性。
- 三个级别：用户级（对应外模式），概念级和物理级（对应内模式）
- 三个模式：外模式，概念模式，内模式。
- 两级独立性：是指物理独立性和逻辑独立性。逻辑独立性比物理独立性更加难以实现。
二、数据库设计
2.1 数据库设计过程
2.2 E-R模型
E-R模型：实体-关系图
（1）集成的方法：
- 多个局部E-R图一次集成
- 逐步集成，用累加的方式一次集成两个局部E-R。
（2）集成产生的冲突级解决方法
- 属性冲突：包括属性域冲突和属性取值冲突
- 命名冲突：包括同名异义和异名同义
- 结构冲突：包括同一个对象再不同应用中具有的不同抽象，以及统一实体再不同局部E-R图中包含的属性个数和属性排列次序不完全相同
2.3 关系代数
| 域 |
一组具有相同数据类型的值的集合。 |
| 笛卡尔积 |
第一个对象是X的成员而第二个对象是Y的所有可能有序对的其中一个成员。元素个数变成原先每个集合中元素个数的乘积 |
| 并 |
关系R和S有着相同的关系模式。将2个集合(或数据库查询的结果集)中的元素相加,并去掉重复元素(只留下1个) |
| 差 |
关系R和S有着相同的关系模式。差就是过滤出属于R但是不属于S的关系组合。 |
| 交 |
取得将2个集合(或数据库查询的结果集)中共有的元素 |
| 投影 |
取得查询结果集中的部分字段,并去掉重复元素(数据库专有) （投影是选列操作，也就是选属性的操作） |
| 选择 |
选择操作在关系R中选择满足给定条件的所有元祖。它是系中找出满足给定条件的元组的操作。SQL语句中的【Where+条件】就是选择。（选择是属性值满足特定的条件的操作） |
| 联接 |
将两个关系并成一个更宽的关系模式.从笛卡尔积中选择出满足条件的元祖，对应的SQL语句是JION ON（连接操作：将S1和S2都有的字段只保留一个） |
| 除法 |
同时从关系的水平和垂直方向进行运算，R（X,Y）和S(Y,Z)，XYZ是属性组。R/S应当满足元祖在X上的分量值x的象集，包含关系S在属性组Y上投影的集合。 |
2.4 规范化理论
2.4.1 价值与用途
非规范化的关系模式，可能存在的问题包括：数据冗余、更新异常、插入异常、删除异常。
2.4.2 函数依赖
2.4.3 键
求候选键
2.4.4 范式
- 第一范式(1NF):在关系模式R中，当且仅当所有域只包含原子值，即每个属性都是不可再分的数据项，则称关系模式R是第一范式。
- 第二范式(2NF):当且仅当实体E是第一范式(1NF)，且每一个主属性完全依赖主键(不存在部分依赖)时，则称实体E是第二范式。
- 第三范式(3NF):当且仅当实体E是第二范式(2NF)，E中没有非主属性传递依赖于码时，则称实体E是第三范式。
- BC范式(BCNF):设R是一个关系模式，F是它的依赖集，R属于BCNF当且仅当其F中每个依赖的决定因素必定包含R的某个候选码。
| 1NF |
第一范式 |
属性值都是不可分的原子值 |
| 2NF |
第二范式 |
消除非主属性对候选键的部分依赖 |
| 3NF |
第三范式 |
消除非主属性对候选键的传递依赖 |
| BCNF |
BC范式 |
消除主属性对候选键的传递依赖 |
2.4.5 无损分解
三、并发控制
3.1 基本概念
3.2 问题示例
3.3 封锁协议
- 一级封锁协议。事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。可防止丢失修改；
- 二级封锁协议。一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，读完后即可释放S锁。可防止丢失修改，还可防止读“脏”数据；
- 三级封锁协议。一级封锁协议加上事务T在读取数据R之前先对其加S锁，直到事务结束才释放。可防止丢失修改、防止读“脏”数据与防止数据重复读；
- 两段锁协议。可串行化的。可能发生死锁；
四、完整性约束
五、数据备份
5.1 数据备份方式
六、数据库故障与恢复
七、数据库技术
7.1 分布式数据库体系结构
7.2 联邦数据库
7.3 NoSQL
7.4 反规范化
7.5 内存数据库
7.6 数据库性能优化
7.7 大数据
