数据库复习

1.1 数据库基础

数据

数据是描述事物的符号记录。

数据库

数据库是长期存储在计算机内有组织，可共享的大量数据的集合。

数据库管理系统

数据库管理系统是基础软件。

数据库系统

数据库系统由

• 数据库及其管理系统，管理员
• 应用系统

组成。

数据库系统的基础与核心：数据模型。

数据库系统中数据的特点

• 结构化
• 共享性强
• 独立性强
• 统一由数据库管理系统管理

数据库系统带来的影响

从以软件为中心，到以数据为中心的迁移。

1.2 数据模型

数据模型

数据模型是对现实世界数据特征的抽象，是数据库系统的基础与核心。

数据建模是“把现实世界具体事物抽象组织为数据模型”的过程。

数据模型三要素：

• 数据结构
• 数据操纵
• 完整性约束

关系模型

关系模型是一种数据模型。从用户观点看，就是一张规范化的二维表。

关系模型要求关系必须规范化（即不能表中套表）。

优点

• 建立在严格的数学概念基础上
• 概念单一
• 存取路径对用户隐藏

缺点

• 效率低，需要优化，而这给开发数据库管理系统又带来难度

1.3 三级模式，两级映像

三级模式

• 内模式
• 模式
• 外模式

模式是数据库的结构。模式是全局的，逻辑的。实例是模式的一个具体的值。

外模式也称子模式，是数据库用户能看见的局部数据的逻辑结构。外模式提高了逻辑独立性。

内模式也称物理模式，是数据在数据库内部的组织方式。内模式是全局的，物理的。

两级映像

两级映像是“外模式/模式映像”与“模式/内模式映像”。其使数据和程序具有逻辑独立性和物理独立性。

2 关系模型

2.1 结构

关系

关系的三种类别：

• 基本关系
• 查询结果
• 视图

基本关系的性质：

• 列是同质的，即统一列的值来自同一个域。
• 不同的列可以用同一个域。
• 行和列是无序的。
• 码是唯一的。
• 表不能嵌套。

关系模式

要定义一个关系模式，可用：

\[R(U, D, \text{DOM}, F)\]

为了方便，也可以使用

\[R(U)\]

或

\[R(A_1, A_2, \dots, A_n)\]

其中，\(R\) 为关系名，\(U\) 为属性名的集合，\(A_1, A_2, \dots, A_n\) 为属性名。

候选码是能唯一标识一个元组的最小属性集。

可从候选码中挑选一个作为主码，此时需要在其下面加下划线。如 \(\text{STUDENT}(\underline{\text{ID}}, \text{AGE}, \text{NAME})\)。

在极端情况下，候选码包含所有属性，此候选码称为全码，

所有候选码的所有属性均为主属性，其他称为非主属性或非码属性。

关系数据库

关系数据库模式是关系模式的集合。关系数据库是关系的集合。

2.2 操纵

关系的基本操作

关系的 5 个基本操作：

• 选择
• 投影
• 并
• 差
• 笛卡尔积

关系还有其他操作：

• 连接
• 除
• 交

关系完备性是指关系数据语言能够表示关系代数可以表示的查询。

2.3 完整性约束

See Integrity Constrains on DB.

2.4 关系代数

参考关系的基本操作。

此外，还需补充一些符号：

• 且/与：\(\wedge\)
• 或：\(\vee\)

选择

选择会筛选所有满足条件的行。

语法：\(\sigma_\text{predicate}(R)\)

投影

投影会选出某些列。

语法：\(\Pi_{A_p, A_q, \dots, A_r}(R)\)

并/差/交

求并集/差集/交集。

语法：

• 并：\(R \cup S\)
• 差：\(R - S\)
• 交：\(R \cap S\)

笛卡尔积

得到所有两两配对的元组。

语法：\(R \times S\)

连接

若有相同的列名，则尝试合并。在合并中，若两值相等则保留并去除重复列，否则舍弃。

语法：\(R \Join S\)