【软件设计师】数据库系统

数据库三级模式

外模式(用户级)

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

概念模式(概念级)

数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述

内模式(物理级)

数据库在物理存储方面的描述,包含定义所有的内部数据类型、索引、文件的组织方式,以及数据控制方面的细节

数据独立性

外模式-概念:保证数据的逻辑独立性
概念-内模式:保证数据的物理独立性

E-R图

  • E-R图向关系模型转换的基本方法:
    1. 一个实体转换为一个关系模式,实体的属性就是关系的属性,实体的标识符就是关系模式的键
    2. 如果是多个实体之间多对多的联系,那么这个联系也要转换为一个独立的关系模式,且该关系模式的属性由各实体的关键字和该联系自身的属性组成,关键字由各实体的关键字组成
  • E-R模型建立的一般步骤:
    1. 确定实体类型
    2. 确定实体间联系类型
    3. 画出E-R图
    4. 确定实体类型和联系类型的属性

关系代数

元关系:N列;M个元祖:M行记录
a. 并:R∪S={t|t∈R∨t∈S}
b. 交:R∩S={t|t∈R∧t∈S}
c. 差:R-S={t|t∈R∧t∉S}
d. 笛卡儿积:R×S={(t_r t_s ) ?|t_r∈R?t_s∈S},R×S列=A列+B列,R×S行=A行×B行
e. 投影:选择列
f. 选择:选择行
g. 连接:选择相同属性的行,去掉重复列

规范化理论

  • 函数依赖:数据依赖指数据之间存在的各种联系和约束

候选键

候选的主键,可以是单列键,也可以是复合键

  • 求候选码
    1. 关系模式码的确定,设关系模式R<U,F>
    2. 首先应该找出F中所有的决定因素,即找出出现在函数依赖规则中“→”左边的所有属性,组成集合U1;
    3. 再从U1中找出一个属性或属性组K,运用Armstrong公理系统及推论1,使得K→U,而K真子集K′→U不成立;这样就得到了关系模式R的一个候选码,找遍U1属性的所有组合,重复过程(2),最终得到关系模式R的所有候选码

范式

  • 1NF:所有属性都是不可分的基本数据项
  • 2NF:所有非主属性完全依赖主键(不存在部分依赖)
  • 3NF:所有非主属性不依赖其它非主属性(消除传递依赖)
  • BCNF:每个属性都不部分依赖于候选键也不传递依赖于候选键

模式分解

  • 保持函数依赖分解(子模式里满足依赖关系)
  • 无损分解(可以还原):U1∩U2→U1-U2 €F+ 或U1∩U2→U2 -U1€F+
  • 有损分解(不能还原)

数据库保护

并发控制

  • 概念:在多用户共享系统中,许多事务可能同时对同一数据进行操作,称为“并发操作”
  • 并发产生的问题:丢失更新,不可重复读,读脏数据
  • 封锁技术:
    • 共享锁(S锁):又称读锁,若事务T对数据对象A加上S锁,其他事务只能再对A加S锁,而不能加X锁,直到A上所有的S锁解除
    • 排他锁(X锁):又称写锁。若事务T对数据对象A加上X锁,其他事务不能再对A加任何锁,直到T释放A上的锁
  • 死锁问题

完整性控制

  • 实体完整性约束
  • 参照完整性约束
  • 用户自定义完整性约束
  • 触发器

安全性控制

  • 用户标识和鉴定:最外层的安全保护措施,可以使用用户账号、口令及随机数检验等方式
  • 存取控制:对用户进行授权,包含操作类型(如查找、插入、删除、修改等动作)和数据对象(主要是数据范围)的权限
  • 密码存储和传输:对远程终端信息用密码传输
  • 视图的保护:对视图进行授权
  • 审计:使用一个专用文件或数据库,自动将用户对数据库的所有操作记录下来

数据库恢复

  • 转储
  • 登记日志文件

数据仓库与数据挖掘

  • 数据仓库:面向主题,集成的,相对稳定的,反应历史变化
  • 数据挖掘方法:决策树,神经网络,遗传算法,关联规则挖掘算法
  • 数据挖掘分类:关联分析,序列模式分析,分类分析,聚类分析

分布式数据库

  • 分片透明:是分布透明性的最高层次,无需知道逻辑上访问的表具体是如何分块存储的
  • 复制透明:无需知道数据库在网络中各个节点的复制情况
  • 位置透明:无需知道数据存放的物理位置
  • 局部数据模型透明(逻辑透明):无需知道使用的是何种数据模型

SQL

--创建视图的基本语法
--加入 with check option 可以保证通过视图进行修改
create view view_name as [...] with check option
--赋予用户权限的命令格式
--WITH GRANT OPTION是可选项,表示用户可以将其权限通过GRANT语句授权给其它用户
GRANT 权限ON 数据库对象TO 用户 WITH GRANT OPTION

  1. Armstrong公理系统及推论如下:
    自反律:若Y⊆X⊆U,则X→Y为F所逻辑蕴含
    增广律:若X→Y为F所逻辑蕴含,且Z⊆U,则XZ→YZ为F所逻辑蕴含
    传递律:若X→Y和Y→Z为F所逻辑蕴含,则X→Z为F所逻辑蕴含
    合并规则:若X→Y,X→Z,则X→YZ为F所蕴涵
    伪传递率:若X→Y,WY→Z,则XW→Z为F所蕴涵
    分解规则:若X→Y,Z⊆Y,则X→Z为F所蕴涵 ↩︎

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