【数据库】模块一:数据库基础与关系代数

我们首先进入 模块一:数据库系统基础架构与关系代数。

第一站:数据库系统的三级模式与两级映像

银行的系统对数据安全性、独立性要求极高,而数据库的三级模式结构正是为了实现"物理独立性"和"逻辑独立性"而设计的。

  1. 三级模式(数据的三个视角)
    外模式(External Schema / 用户模式):

定义:数据库用户(包括程序员和最终用户)能够看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述。

大白话:就是 视图(View) 或者给特定部门开放的特定数据表子集。比如前台柜员只能看到客户的姓名和余额,看不到密码哈希值。

模式(Schema / 概念模式):

定义:数据库中全体数据的逻辑结构和特征的说明,是所有用户的公共数据视图。

大白话:就是数据库里真实存在的所有基本表(Table)的集合。一个数据库只有一个模式。

内模式(Internal Schema / 存储模式):

定义:数据物理结构和存储方式的描述,是数据在数据库内部的表示方式。

大白话:数据在硬盘上是怎么存的?索引是用 B+ 树还是 Hash?怎么聚簇的?一个数据库只有一个内模式。

  1. 两级映像(数据独立性的保护伞)
    正是因为有这两层映像,当底层发生变动时,上层应用程序才不需要重写。

外模式 / 模式映像 ⟶\longrightarrow⟶ 保证【逻辑独立性】:

当数据库的整体逻辑结构(模式)改变时(比如增加了一个新字段),只需要修改这个映像,让外模式保持不变,用户的应用程序就不需要修改。

模式 / 内模式映像 ⟶\longrightarrow⟶ 保证【物理独立性】:

当数据的物理存储体制(内模式)改变时(比如从机械硬盘换到固态硬盘,或者修改了索引类型),只需要修改这个映像,而逻辑结构(模式)不需要变,用户的应用程序更不需要变。

第二站:关系代数基本运算(笔试高频符号题)

关系代数是以集合为基础的运算。银行笔试非常喜欢考你某个符号代表什么操作,或者让你用符号表示一个查询。

假设有两个关系(表) RRR 和 SSS:

  1. 传统集合运算
    并(∪\cup∪):合并 RRR 和 SSS 的所有元组,去除重复(要求 RRR 和 SSS 结构相同)。

交(∩\cap∩):找 RRR 和 SSS 中共同拥有的元组。

差(−-−):在 RRR 中但不在 SSS 中的元组(R−SR - SR−S)。

笛卡尔积(×\times×):无条件交叉组合。如果 RRR 有 mmm 行,SSS 有 nnn 行,结果有 m×nm \times nm×n 行。

  1. 专门的关系运算(核心考点)
    选择(σ\sigmaσ - Sigma):挑出符合条件的"行"。

示例:σbalance>5000(Account)\sigma_{balance > 5000}(Account)σbalance>5000(Account) 表示从账户表中选出余额大于 5000 的所有行。

投影(π\piπ - Pi):挑出需要的"列"(并自动去重)。

示例:πname,id(Customer)\pi_{name, id}(Customer)πname,id(Customer) 表示只看客户表中的姓名和身份证号这两列。

连接(⋈\bowtie⋈):把两个表拼起来。

等值连接:按照某个字段相等的条件拼接。

自然连接(⋈\bowtie⋈ 符号两边不加条件):特殊的等值连接。它会自动寻找 RRR 和 SSS 中同名的属性进行等值连接,并且在结果中把重复的同名列去掉(笔试常考这个细节!)。

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