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数据库原理复习要点

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简介：
《数据库原理复习要点》旨在帮助学生系统梳理和掌握数据库基础理论知识，涵盖数据模型、关系代数、SQL语言及数据库设计等内容，适用于课程复习与考试准备。 1. 专业名词解释 元组：表中的每一行代表一个元组。 分量：元组的一个属性值。在关系数据库中，每个属性都是不可再分割的基本单元。 码：能够唯一确定表内某个具体记录的单个属性或一组属性被称为码；如果存在多个这样的组合，则这些都称为候选码，在众多候选码中选定其中一个作为主键，即为主码。 超码：由一个或者多个非主属性和至少一个主属性构成的关键字集合。 全码：整个关键字集都是候选码的情况。 主属性：属于任何一个候选码的属性被称为该关系模式中的主属性； 非主属性：不属于任何候选码的那些属性称为非主属性。 外键：在某个表中，如果存在一组列不是这个表的码而是另一个表的码，则这组列为该表的外部关键字（简称外键）。 2. 函数依赖 函数依赖指的是一个或者多个属性值可以唯一确定其他特定的一个或一组属性值。 定义为：设R(U)是基于集合U上的关系模式，X、Y均为U的子集。如果对于任何可能的关系实例中，给定X中的所有元素能够无一例外地推导出Y的所有元素，则称函数依赖从X到Y成立。

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  • 数据库原理复习要点
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    《数据库原理复习要点》旨在帮助学生系统梳理和掌握数据库基础理论知识，涵盖数据模型、关系代数、SQL语言及数据库设计等内容，适用于课程复习与考试准备。 1. 专业名词解释 元组：表中的每一行代表一个元组。 分量：元组的一个属性值。在关系数据库中，每个属性都是不可再分割的基本单元。 码：能够唯一确定表内某个具体记录的单个属性或一组属性被称为码；如果存在多个这样的组合，则这些都称为候选码，在众多候选码中选定其中一个作为主键，即为主码。 超码：由一个或者多个非主属性和至少一个主属性构成的关键字集合。 全码：整个关键字集都是候选码的情况。 主属性：属于任何一个候选码的属性被称为该关系模式中的主属性； 非主属性：不属于任何候选码的那些属性称为非主属性。 外键：在某个表中，如果存在一组列不是这个表的码而是另一个表的码，则这组列为该表的外部关键字（简称外键）。 2. 函数依赖 函数依赖指的是一个或者多个属性值可以唯一确定其他特定的一个或一组属性值。 定义为：设R(U)是基于集合U上的关系模式，X、Y均为U的子集。如果对于任何可能的关系实例中，给定X中的所有元素能够无一例外地推导出Y的所有元素，则称函数依赖从X到Y成立。
     
  • 高级数据库复习要点
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    《高级数据库复习要点》是一份针对学习过高级数据库课程的学生设计的学习指南，涵盖了关系模型、SQL查询优化、事务处理及并发控制等核心概念和技巧，旨在帮助学生系统地准备考试并深入理解数据库管理系统的关键原理。 ### 高级数据库复习知识点详解 #### 数据库系统原理 1. **数据管理技术的四个发展阶段**： - **人工管理阶段**：早期计算机没有操作系统支持数据管理，数据与程序紧密耦合，难以共享和重复利用。 - **文件系统阶段**：引入了操作系统中的文件管理系统，数据可以被组织成文件并进行一定的共享。 - **数据库系统阶段**：通过数据库管理系统(DBMS)实现了数据的高度共享、减少冗余和增强数据的一致性。 - **高级数据库系统阶段**：包括分布式数据库、并行数据库、Web数据库等，解决大数据量和复杂应用的需求。 2. **数据库系统的四个特点**： - **数据结构化**：数据之间存在固定的结构关系。 - **数据共享性高**：允许多个用户同时访问同一数据集。 - **数据独立性**：物理结构和逻辑结构相互独立。 - **数据控制功能**：包括数据的安全性保护、完整性控制、并发控制及故障恢复能力。 3. **数据库语言SQL的内容和作用**： - SQL（Structured Query Language）是一种用于管理和操作关系型数据库的标准语言。 - 内容：包括数据查询（SELECT）、数据定义（CREATE/DROP/ALTER TABLE）、数据操纵（INSERT/UPDATE/DELETE）和数据控制（GRANT/REVOKE）等语句。 - 作用：通过SQL，用户可以执行各种数据库操作，如查询、插入、更新和删除数据，以及定义新的数据库对象和管理权限。 4. **数据库设计的步骤**： - 使用E-R图建立概念模型。 - 将E-R图转换成关系模型。 - 对关系模型进行规范化设计，确保数据的一致性和减少冗余。 - 针对特定的查询需求进行反规范化设计，以提高查询效率。 5. **数据库中的两种独立性**： - **逻辑独立性**：当数据库的模式发生变化时，应用程序不受影响。 - **物理独立性**：当数据库的存储结构发生变化时，模式和应用程序不受影响。 #### 完整性和视图 1. **完整性约束的影响**：实施完整性约束会增加系统开销，因为这涉及到数据字典（DD）和数据库（DB）的检索，尤其是在检索DB时可能涉及内外存数据交换。 2. **DBMS提供的完整性实现方法**： - 非过程性方法：通过CREATE TABLE语句定义表结构时指定约束条件。 - 过程性方法：使用触发器，在特定事件发生时自动执行预定义的操作。 3. **实体完整性和参照完整性**： - 实体完整性要求表中的每一行都有一个唯一的标识符（通常是主键），以确保数据行的独特性。 - 参照完整性维护表间关系的一致性，确保外键引用的是另一个表中存在的主键值。 4. **视图的作用**： - 视图是虚表，不存储实际数据，只存储定义视图的SQL查询语句。 - WITH CHECK OPTION限制通过视图进行数据修改时必须满足视图定义中的条件。 - 主要作用包括简化复杂的查询、提供数据的不同视图、支持数据重构和增强安全性。 #### 安全性和目录 1. **数据库安全性问题**：由于数据库系统的高度共享特性，需要采取措施防止未授权访问或数据泄露。 2. **常见的安全措施**：包括用户身份验证、权限管理、加密技术和审计日志等。 3. **数据字典的内容**： - 包括所有数据库对象的信息，如表、视图、索引等。 - 格式通常以表格形式存储在数据库内部。 - 可通过特定的查询命令或者DBMS提供的图形界面工具进行查看。 #### 索引 1. **索引设计的目标**：减少磁盘访问次数，加快查询速度。 2. **B+-树索引的优点**： - 适用于频繁的范围查询。 - 叶节点之间的链接使得范围查找更加高效。 - 能够有效地支持索引扫描。 3. **索引的创建、维护和使用**： - 创建通常由DBA或开发人员使用CREATE INDEX语句完成。 - 维护由DBMS自动执行，包括更新索引结构以反映数据的变化。 - 使用时查询优化器根据查询条件选择合适的索引进行访问。 #### 查询处理 1. **查询优化的重要性**：由于SQL是非过程性的，同样的查询可能有不同的执行计划，其性能差异可能很大。 2. **查询优化的最终目标**：最小化查询响应时间。 #### 事务的并发 1. **事务的基本特性（ACID）**：
     
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    简介：本文总结了数据库范式的概念、类型及范式分解的方法和技巧，旨在帮助读者理解和掌握规范化理论的核心知识点。 ### 数据库设计与范式分解概述 #### 一、第一范式 在关系数据库的设计过程中, 第一范式 (First Normal Form, 1NF) 是最基本的要求之一，它规定了表中的每一列都必须是不可分割的基本数据项。简单来说，每个字段的数据内容应该保持原子性。 例如，在一个关系模式 `R` 中，如果所有属性都是基本的、不可再分的数据单元，则可以说该关系满足第一范式要求。 #### 二、函数依赖 在数据库规范化理论中, 函数依赖是核心概念之一。它描述了表中的列之间存在怎样的依赖关系。例如，在一个给定的关系模式 `R` 中，如果两个元组的属性值相等，则它们的另一些属性也必须相等。 - **超码**: 如果集合 `K` 是包含在关系模式 `R` 内的所有可能组合，并且可以唯一地标识每一个元组, 则称其为一个超码。 - **候选码**: 若某个超码中的任何子集都不再是超码，这个超码被称为候选键。 #### 三、函数依赖的闭包 函数依赖的闭包 `F+` 是指所有可以通过原集合推导出的函数依赖关系。计算方法通常基于Armstrong公理： 1. **自反律**: 如果属性集X包含Y，则有 X -> Y。 2. **增强律**: 若X->Y成立，那么对于任何Z, 也有 XZ ->YZ 成立。 3. **传递性**: 当且仅当X->Y 和 Y->Z 都成立时，可以推导出 X->Z。 此外还可以通过合并、分解和伪传递规则来扩展函数依赖的闭包集合。具体步骤如下： - 初始化 `F+ = F` - 对于每个函数依赖 f ∈ F+, 应用自反律和增强律得到新的规则并加入到`F+`中。 - 如果可以使用传递性合并两个已存在的依赖，则将结果添加至`F+`. - 重复以上步骤直到不再有变化为止。 #### 四、Boyce-Codd范式 (BCNF) **Boyce-Codd 范式**(BCNF) 是比第三范式更严格的规范化形式。如果在关系模式 `R` 中，每个非平凡的函数依赖 X->Y 都满足X是超码，则称该模式符合 BCNF。 例如，在关系模式 `instr_dept(ID, name, salary, dept_name, building, budget)` 中，由于存在 `dept_name -> building,budget` 的依赖关系而违反了BCNF规则。 #### 五、第三范式 (3NF) 在第三范式(Third Normal Form)中，要求所有非主属性完全函数地依赖于候选键或与之成直接映射。具体来说, 如果一个模式满足下列条件之一，则它符合3NF： 1. `X -> Y` 是平凡的； 2. X是R的一个超码； 3. 属性集Y中的每个属性都属于某个候选键。 满足BCNF的关系一定也满足第三范式，但反之则不一定成立。 #### 六、数据库设计目标 在进行数据库设计时, 主要追求以下几点： 1. **模式分解**：将复杂关系模式 `R` 分解成更简单的子关系集合{`R1,R2,...,Rn`}。 2. **无损连接性**: 确保这些子模式可以组合起来重建原始的完整数据结构而不丢失信息。 3. 保持函数依赖: 尽可能保留原有表中属性间的关联。 #### 七、闭包计算 给定一个属性集合`α`和一组函数依赖规则 `F`, 那么在 F 下 α 的闭包 `α+` 是指所有能由 α 函数决定的其他属性集。具体步骤如下： - 初始化 result := ∅ - 当结果发生变化时，遍历每个函数依赖 f ∈ F, 如果 X ⊆ result，则将 Y 添加到result中。 #### 八、无关属性检测 在给定的一组函数依赖集合 `F` 中，如果移除一个特定的属性 A 后仍然能够推导出原有的所有其他关系，则称该属性为无关。具体来说，在 `X ->Y` 中, 如果 F 能够蕴含 `(F - { X-> Y }) ∪ {(X-A) -> (Y-A)}` ，则A是无关属性。 通过上述讨论可以看出，数据库设计与范式分解在提高数据一致性和减少冗余方面起着关键作用，并且有助于优化查询效率和维护性。