第一章绪论

一、数据库系统概述

1. 数据库的4个基本概念

1.数据：数据库中存储的基本对象，描述事物的符号记录。

2.数据库：长期储存 在计算机内、有组织的 、可共享的大量数据的集合。较小的冗余度、较高的数据独立性、易扩展性

3.数据库管理系统：位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。

数据定义功能，数据组织、存储和管理，数据操纵功能，数据库的事务管理和运行管理，数据库的建立和维护功能，其他功能

4.数据库系统：数据库、数据库管理系统、应用程序和数据库管理员。

好处：提高应用开发的效率，不必考虑数据管理的细节；数据与程序之间的独立性，只修改逻辑结构，不必修改应用程序；减轻管理人员维护系统的负担

2. 数据管理技术的产生和发展

1.人工管理阶段：无直接存取设备，没有操作系统，批处理，某一应用程序，无共享独立

2.文件系统阶段：磁盘、磁鼓，文件系统（是操作系统的一部分），联机实时处理、批处理，某一应用，共享独立差，临时数据

3.数据库系统阶段：独立于操作系统、现实世界，安全，完整，并发，恢复

二、数据模型

1.分类

概念模型

逻辑和物理模型：层次、网状、关系、面向对象数据、对象关系数据、半结构化数据

关系模型优点：

1.建立在严格的数学概念基础上；

2.概念单一，联系都用关系来表示。数据结构简单，清晰，用户易懂易用；

3.存取路径对用户透明，独立保密。

缺点：由于存取路径对用户透明，查询效率不如格式化数据模型。DBMS进行优化。

2. 组成要素

数据结构、数据操作、数据的完整性约束

3. 数据库系统的三级模式

模式：所有用户的公共数据视图；

外模式：用户模式，模式的子图；

内模式：存储模式，只有一个。

数据与程序的物理独立性：当数据库的存储结构改变，管理员对模式/内模式映像做相应改变，可以使模式保持不变，从而应用程序也不必改变。

数据与程序的逻辑独立性：当模式改变时，管理员对各个外模式/模式的映像做相应改变，可以使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的。

第二章关系数据库

一、关系数据结构及形式化定义

1.关系

域：具有相同数据类型的值的集合

关系：是笛卡尔积D1*D2*...*Dn的子集。候选码：唯一标识一个元组，选定其中一个为主码。候选码的诸属性为主属性，不包含在任何候选码中的属性为非主属性。

2.关系模式

型，对关系的描述。R（U,D,DOM,F）R为关系名，U为组成关系的属性名集合，D为U中属性所来自的域，DOM为属性向域的映像集合，F为属性间的依赖关系集合。关系是关系模式在某一时刻的状态或内容。关系模式是静态的、稳定的，而关系是动态的、随时间不断变化的。

二、关系操作

1. 基本操作

查询：select、project、join、divide、union、except、intersection、Cartesian Product

插入、删除、修改操作。

2. 关系数据语言的分类

关系代数语言：基本运算并、差、笛卡尔积、投影、选择（交、连接、除均可用5种基本运算来表达）

关系演算语言（元组、域）

具有关系代数和关系演算双重特点的语言

三、关系的完整性

1. 实体完整性

主属性不能取空

2. 参照完整性

外码与主码之间的引用规则。关系R在外码F上的值必须取空值，或者等于S中某个元组的主码值。

（在参照完整性中，外码属性值可以为空，它表示该属性的值尚未确定，但前提条件是该外码属性不是其所在参照关系的主属性。）

3.用户定义完整性

四、关系运算符

1.传统集合运算

并、差、交、笛卡尔积

2.专门的关系运算

选择、投影、连接（自然连接是一种特殊的等值连接）、除运算（给定关系R (X，Y) 和S (Y，Z)，其中X，Y，Z为属性组。R中的Y与S中的Y可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。R与S的除运算得到一个新的关系P(X)，P是R中满足下列条件的元组在X属性列上的投影：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合。）

示例：至少用了供应商S1所供应的全部零件的工程项目代码

解释：有关系:R(x,y) S(y,z)

R S

A B C B C D

a1 b1 c2 b1 c2 d1

a1 b2 c3 b2 c1 d1

a1 b2 c1 b2 c3 d2

R÷S的结果为a1

x相当于A y 相当于B,C z相当于D

按照除运算规则规则，我们不必关注D

只需比较B,C当S关系中的B,C所有的组合(b1,c2)(b2,c3)(b2,c1)都出现在R关系中时,结果才为A

Yx：x在R中的象集，x = tr[X]

a1的象集为：{（b 1,c 2），（b 2,c 3），（b 2,c1）}

a2的象集为：{（b 3,c 7），（b 2,c3）}

a3的象集为：{（b 4,c6）}

a4的象集为：{（b 6,c6）}

S在（B,C）上的投影为{(b 1,c 2),(b 2,c 3),(b 2,c1)}。

显然只有R的象集a1包含S在（B,C）属性组上的投影，所以R÷S={a1}。

除操作是同时从行和列角度进行运算

第三章关系数据库标准语言SQL

一、SQL概述

1. SQL特点

（1）综合统一：SQL语言集数据定义语言DDL、数据操纵语言DML、数据控制语言DCL的功能于一体。在关系模型中实体和实体间的联系均用关系表示，这种数据结构的单一性带来了数据操作符的统一性，查找、插入、删除、更新等每一种操作都只需一种操作符，从而克服了非关系系统由于信息表示方式的多样性带来的操

作复杂性。

（2）高度非过程化：用SQL语言进行数据操作，只要提出"做什么"，而无需指明"怎么做"，因此无需了解存取路径、存取路径的选择以及SQL语句的操作过程。这有利于提高数据独立性。

（3）面向集合的操作方式：SQL语言采用集合操作方式，不仅操作对象和查找结果可以是元组的集合，而且插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合。

（4）以同一种语法结构提供两种使用方式：SQL语言既是自含式语言，又是嵌入式语言。作为自含式语言，它能够独立地用于联机交互的使用方式；作为嵌入式语言，它能够嵌入到高级语言程序中，供程序员设计程序时使用。

（5）语言简捷，易学易用。

2.基本概念

基本表：本身独立存在的表，一个关系对应一个基本表。一个或多个基本表对应一个存储文件，一个表可以带若干索引，索引也存放在存储文件中。

视图：虚表

二、数据定义

1.定义模式

模式嵌套定义的语句：

CREATE SCHEMA<模式名>AUTHORIZATION<用户名>[<表定义子句>|<视图定义子句>|<授权定义子句>]

删除模式语句：

DROP SCHEMA<模式名><CASCADE | RESTRICT>

其中CASCADE和RESTRICT两者必选其一。选择了CASCADE（级联），表示在删除模式的同时把该模式中所有的数据库对象全部删除；选择了RESTRICT（限制），表示如果该模式中已经定义了下属的数据库对象（如表、视图等），则拒绝该删除语句的执行。只有当该模式中没有任何下属的对象时才能执行DROP SCHEMA语句。

2. 索引的建立与删除

顺序文件上的索引、B+树索引、散列索引、位图索引

三、数据查询

1. 常用查询条件

确定范围：BETWEEN AND, NOT BETWEEN AND

确定集合：IN, NOTIN

字符串匹配：LIKE, NOT LIKE （%任意长度，_单个字符，ESCAPE'<换码字符>'，对通配符进行转义）

空值：ISNULL, ISNOTNULL

AND的优先级高于OR，ORDER BY默认为ASC
WHERE子句中不能用聚集函数作为条件表达式。
GROUP BY子句

对查询结果分组的目的是为了细化聚集函数的作用对象。分组后还要对组进行筛选，输出满足条件的组用HAVING。

2. 嵌套查询

1.带有IN谓词的子查询

2.带有比较运算符的子查询：父查询与子查询之间用比较运算符进行连接。当确切知道是单值时，可以用>、<、=等比较运算符。

3.带有ANY或ALL谓词的子查询：>ANY =ALL

带有EXISTS谓词的子查询：只产生逻辑真值"true"或逻辑假值"false"

3. 集合查询

UNION、INTERSECT、EXCEPT

4. 基于派生表的查询

子查询不仅可以出现在WHERE子句中，还可以出现在FROM子句中，这时子查询生成的临时派生表（derivedtable）成为主查询的查询对象。

如果子查询中没有聚集函数，派生表可以不指定属性列，子查询SELECT子句后面的列名为其默认属性。通过FROM子句生成派生表时，AS关键字可以省略，但必须为派生关系指定一个别名。而对于基本表，别名是可选择项。

四、数据更新

1. 插入数据

插入元组、插入子查询结果

2. 修改数据

UPDATE<表名> SET<列名>=<表达式> [WHERE<条件>]；

3. 删除数据

删除表中的数据，不是关于表的定义。

五、空值的处理

1.空值的可能性

目前不知道；不应该有值；不便于填写。

2.空值的处理

空值的产生，判断，约束条件，算术比较逻辑运算

六、视图

1. 定义查询更新

定义视图：CREATE VIEW 2.删除视图：DROP VIEW

2. 视图的作用

（1）视图能够简化用户的操作。

（2）视图使用户能以多种角度看待同一数据。

（3）视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性。

（4）视图能够对机密数据提供安全保护。

（5）适当的利用视图可以更清晰的表达查询。

数据库总结