关系型数据库设计原理
数据库原理与应用第四章
说明：
函数依赖不是指关系模式R的某个或某些关系实例满足的约束条件，而是指R的所有关系实例均要满足的约束条件。 函数依赖是语义范畴的概念。只能根据数据的语义来确定函数依赖。 例如“姓名→年龄”这个函数依赖只有在不允许有同名人的条件下成立 数据库设计者可以对现实世界作强制的规定。例如规定不允许同名人出现，函数依赖“姓名→年龄”成立。所插入的元组必须满足规定的函数依赖，若发现有同名人存在， 则拒绝装入该元组。
四、关系模式的简化表示
关系模式R（U, D, DOM, F） 简化为一个三元组： R（U, F） 当且仅当U上的一个关系r 满足F时，r称为关系模式 R（U, F）的一个关系
五、数据依赖对关系模式的影响
例：描述学校的数据库：
学生的学号（Sno）、所在系（Sdept） 系主任姓名（Mname）、课程名（Cname） 成绩（Grade） 单一的关系模式 ： Student <U、F> U ＝｛ Sno, Sdept, Mname, Cname, Grade ｝
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
一、概念回顾
关系：描述实体、属性、实体间的联系。 从形式上看，它是一张二维表，是所涉及属性的笛卡尔积的一个子集。 关系模式：用来定义关系。 关系数据库：基于关系模型的数据库，利用关系来描述现实世界。 从形式上看，它由一组关系组成。 关系数据库的模式：定义这组关系的关系模式的全体。
4.2.2 码
定义5.4 设K为关系模式R<U,F>中的属性或属性组合。若K ｆ U，则K称为R的一个侯选码（Candidate Key）。若关系模式R有多个候选码，则选定其中的一个做为主码（Primary key）。 主属性与非主属性 ALL KEY
sql 原理
sql 原理SQL（Structured Query Language）是一种用于管理和操作关系型数据库的编程语言。
它被设计用于对数据库进行查询、插入、更新和删除操作，以及创建和修改数据库表、视图和索引等数据库对象。
SQL的基本原理是通过语句来描述所需操作的数据，并且将这些语句发送给数据库管理系统（DBMS），然后由DBMS解释和执行。
SQL语句通常由关键字、函数、运算符和标识符等组成，用于定义所需的操作和条件。
SQL语言的核心原理包括以下几个方面：1. 数据定义语言（DDL）：DDL用于创建、修改和删除数据库对象，如表（table）、视图（view）、索引（index）和触发器（trigger）等。
通过DDL语句，可以定义表的结构、约束和关联关系等元数据信息。
2. 数据操作语言（DML）：DML用于对数据库中的数据进行查询、插入、更新和删除等操作。
通过DML语句，可以在表中执行数据的增加、修改和删除操作。
3. 数据查询语言（DQL）：DQL用于从数据库中检索所需的数据。
通过DQL语句，可以执行各种查询操作，包括简单的查询、聚合查询、多表查询、嵌套查询和排序等。
4. 数据控制语言（DCL）：DCL用于控制数据库的访问权限和数据完整性。
通过DCL语句，可以创建用户、授予和撤销用户对数据库对象的权限，以及定义数据的完整性约束。
SQL语句在执行时，数据库管理系统会对其进行解析和优化，然后生成执行计划。
执行计划决定了SQL语句的执行方式和顺序，以及使用的索引、表连接和判断条件等。
SQL语言作为关系型数据库的标准查询语言，提供了简单、直观、灵活和强大的管理和操作数据库的能力。
通过SQL语言，开发人员可以对数据库进行各种操作，实现数据的存储、查询和分析等功能。
关系型数据库工作原理
关系型数据库工作原理
关系型数据库工作原理是通过使用关系型数据模型来存储和管理数据的。
关系型数据模型是基于关系的概念，将数据组织成表格形式，每个表格由行和列组成。
行代表一个数据实例，列代表数据实例的属性。
关系型数据库使用结构化查询语言（SQL）作为数据操作语言，通过SQL语句实现数据的增删改查。
当用户发送一个SQL查
询请求时，数据库管理系统（DBMS）会根据SQL语句解析
用户请求，执行相应的操作。
关系型数据库使用基于磁盘的存储结构来存储数据。
数据被存储在硬盘上的文件中，每个表格对应一个文件。
DBMS利用
索引来提高数据的查询效率，索引是一种有序的数据结构，可以帮助DBMS快速定位数据。
当内存中没有足够的空间来执行所有操作时，关系型数据库使用磁盘作为辅助存储。
数据库会将部分数据读取到内存中进行操作，并在需要时将更改的数据写回到磁盘上的文件中。
关系型数据库还支持事务的概念，事务是一组数据库操作的逻辑单元，它要么全部执行成功，要么全部回滚到初始状态。
事务通过保证数据库的一致性和隔离性来提供数据的完整性和并发控制。
总的来说，关系型数据库工作原理是基于关系型数据模型，使用SQL语句对数据进行操作，并使用磁盘和内存进行存储和
访问。
它提供了高效的查询和事务支持，适用于处理结构化数据的场景。
关系型数据库基础
主键
能够唯一表示数据表中的每个记录的字段，或者字段 的组合就称为主键（Primary Key ）。 一张表中只能有一个主键。
思考，为什么需要主键？可不可以没有主键？主键可 否为空值？
约束
约束（check）是数据库服务器强制用户必须遵从的 业务逻辑。它们限制用户可能输入指定列的值，从而 强制引用完整性。 常见约束：
mysql字符客户端 mysql –uuser -ppasswd -hhost
MYSQL使用
Mysql状态查看 使用pstree查看mysql进程 -safe_mysqld---mysqld---mysqld---2*[mysqld]
MYSQL使用
mysql的启动与关闭（操作系统自带或使用rpm安装）
日志系统记录每一步操作。 日志系统先于数据更改做更改。
思考：日志系统除了保证事务的正确执行还可以有那 些应用。
事务日志
提交
要及时提交
事务不提交，会造成数据被锁定，其他进程无法访问此数据
提交不能过于频繁
每次提交要执行一次磁盘I/O，对于批量数据处理将出现I/O瓶颈。 建议每隔几百行提交一次
唯一性约束、外键、范围约束
视图
视图是一个虚拟表，其内容由查询定义。同真实的表 一样，视图包含一系列带有名称的列和行数据。但是， 视图并不在数据库中以存储的数据值集形式存在。行 和列数据来自由定义视图的查询所引用的表，并且在 引用视图时动态生成。
视图
为什么要使用视图
简单性。看到的就是需要的。 安全性。通过视图用户只能查询和修改他们所能见到的 数据。 逻辑数据独立性。视图可帮助用户屏蔽真实表结构变化 带来的影响。
数据库原理及应用实验报告
数据库原理及应用实验报告一、实验目的通过本次实验，深入理解数据库的原理与应用，掌握数据库的基本操作和常见应用场景。
二、实验内容1.数据库的基本概念与原理：关系型数据库与非关系型数据库的区别，数据库的组成要素，关键概念解释等。
2. 数据库的设计与建模：根据需求设计数据库的ER图，熟悉数据库建模工具的使用，如Eclipse、PowerDesigner等。
3.数据库语言与操作：学习SQL语言，包括数据定义语言（DDL），数据操作语言（DML），数据控制语言（DCL）等，通过SQL语句对数据库进行增删改查操作。
4.索引的使用与优化：了解数据库索引的原理和作用，学习索引的创建、使用和优化技巧，提高数据库查询性能。
5.数据库的备份与恢复：掌握数据库的备份与恢复的方法，学会使用数据库备份工具进行数据的完整备份和恢复操作。
三、实验步骤1.确定数据库需求，设计ER图。
2.使用数据库建模工具创建数据库表，定义字段和关系。
3.使用SQL语句创建数据库和表结构。
4.插入数据并进行增删改查操作，验证数据库的正常使用。
5.创建索引并对查询语句进行优化，提高查询性能。
6.使用数据库备份工具进行数据备份，测试数据的完整恢复。
四、实验结果与分析本次实验中，我选择了一个简单的学生管理系统作为实验的对象。
首先，根据需求设计了ER图，确定了数据库表的结构和关系。
然后使用数据库建模工具创建了对应的数据库表。
接下来，使用SQL语句对数据库进行了初始化和插入数据，并通过增删改查操作验证了数据库的正常使用。
在插入大量数据后，使用索引对查询语句进行了优化，提高了查询性能。
最后，使用数据库备份工具对数据进行了完整备份，并进行了测试恢复操作，确保数据的可靠性和完整性。
通过本次实验，我深入了解了数据库的基本概念与原理，掌握了数据库的设计与建模技巧。
同时，我也学会了使用SQL语言进行数据库的增删改查操作，并掌握了索引的使用和优化方法。
数据库的备份与恢复操作也让我加深了对数据库安全性的认识。
数据库的原理是什么
数据库的原理是什么
数据库的原理是指数据库系统的设计和工作方式。
它包括以下几个关键原理：
1. 数据模型和结构：数据库采用不同的数据模型，如层次型、网状型和关系型等。
每个模型都有自己的数据结构和组织方式，用于存储和访问数据。
2. 数据库查询语言：数据库系统通过查询语言（如SQL）来
实现数据的操作和检索。
查询语言允许用户以简单和易于理解的方式来请求数据，并通过优化技术提高查询效率。
3. 数据库管理系统（DBMS）：DBMS是管理和操作数据库的软件系统。
它负责数据的存储、访问、更新和保护。
DBMS
还负责实施数据完整性约束和事务处理等功能。
4. 数据库索引：为了提高数据查询效率，数据库使用索引来加速数据的检索。
索引是预先创建的数据结构，可以根据特定的列或字段值快速定位到相关的数据记录。
5. 数据库事务：事务是数据库中执行的一系列操作的逻辑单位。
数据库系统使用ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）
属性来确保事务的正确执行和数据的完整性。
6. 数据库优化和性能调优：为了提高数据库系统的性能，需要对数据库进行优化和调优。
这包括索引的设计和使用、查询的优化、存储空间的管理等。
7. 数据库安全和权限控制：数据库系统需要提供安全机制来保护数据的机密性和完整性。
它能够对用户进行身份验证，并根据用户的权限限制对数据进行访问和操作。
综上所述，数据库的原理基于数据模型和结构、查询语言、数据库管理系统、索引、事务、优化和安全等关键技术，以实现数据的有效存储、高效检索和安全保护。
数据库原理第五章关系数据库的规范化设计
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模式分解是关系规范化的 主要方法(二)
与TDC相比，分解为三个关系模式后，数据的冗余度明显 降低。 当新插入一个系时，只要在关系D中添加一条记录。 当某个教师尚未讲课，只要在关系T中添加一条教师记录， 而与TC授课关系无关，这就避免了插入异常。 当某个系的教师不再讲课时，只需在TC中删除该教师的 全部授课记录，而关系D中有关该系的信息仍然保留，从 而不会引起删除异常。 同时，由于数据冗余度的降低，数据没有重复存储，也不 会引起更新异常。
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2.2 完全函数依赖和部分函数依赖
例如：学生成绩表中
姓名 王一 王二 王三 王一
学号 1 2 3 4
年龄 16 15 16 16
籍贯 河北 山东 北京 天津
姓名不能推出年龄，学号也不能推出年龄，但是 姓名 + 学号能推出年龄，故完全依赖；
学号能直接推出籍贯，故是部分依赖
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2.3 传递函数依赖
当关系中的元组增加、删除或更新后都不能被破 坏这种函数依赖。因此，必须根据语义来确定属 性之间的函数依赖，而不能单凭某一时刻关系中 的实际数据值来判断。
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函数依赖的定义和性质（六）
函数依赖可以保证关系分解的无损连接性
设R(X,Y,Z)，X,Y,Z为不相交的属性集合，如果X Y或X Z，则有R(X,Y,Z)=R[X,Y]*R[X,Z]，其中，R[X,Y]表示关 系R在属性(X,Y)上的投影，即 R等于其投影在X上的自然连 接，这样便保证了关系R分解后不会丢失原有的信息，称为 关系分解的无损连接性
自考04735数据库原理及应用关系模式设计理论
自考04735数据库原理及应用关系模式设计理论要求、目标：了解关系数据库规范化理论及其在数据库设计中的作用，重点是函数依赖和范式，要求掌握这些概念并能运用它们来进行模式分解。
一、关系模式的设计准则1．数据冗余：同一个数据在系统中多次重复出现。
2．关系模式设计不当引起的异常问题：数据冗余、操作异常（包括修改异常、插入异常和删除异常）3．关系模式的非形式化设计准则1）关系模式的设计应尽可能只包含有直接联系的属性，不要包含有间接联系的属性。
也就是，每个关系模式应只对应于一个实体类型或一个联系类型。
2）关系模式的设计应尽可能使得相应关系中不出现插入异常、删除和修改等操作异常现象。
3）关系模式的设计应尽可能使得相应关系中避免放置经常为空值的属性。
4）关系模式的设计应尽可能使得关系的等值连接在主键和外键的属性上进行，并且保证以后不会生成额外的元组。
4．习惯使用的一些符号：1）英文字母表首部的大写字母“A，B，C，…”表示单个的属性。
2）英文字母表尾部的大写字母“…，U，V，W，X，Y，Z”表示属性集。
3）大写字母R表示关系模式，小写字母r表示其关系。
4）关系模式的简化表示方法：R（A，B，C，…）或R（ABC…）5）属性集X和Y的并集简写为XY。
二、函数依赖1．函数依赖（FD）的定义：设有关系模式R（U），X和Y是属性集U的子集，函数依赖是形成X→Y的一个命题，只要r是R的当前关系，对r中任意两个元组t和s，都有t[X]=s[X]蕴涵t[Y]=s[Y]，那么称FD X→Y在关系模式R（U）中成立。
说明：1）t[X]表示元组t在属性集X上的值，其余类同。
2）X→Y读作“X函数决定Y”或“Y函数依赖于X”。
3）FD是对关系模式R的一切可能的关系r定义的。
对于当前关系r的任意两个元组，如果X值相同，则要求Y值也相同，即有一个X值就有一个Y值与之对应，或者说Y值由X值决定。
例：设关系模式R（ABCD），在R的关系中，属性值间有这样的联系：A值与B值有一对多联系；C值与D值之间有一对一联系。
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关系型数据库设计原理
1．为E-R图中的每个实体建立一张表。
2．为每张表定义一个主键（如果需要，可以向表添加一个没有实际意义的字段作为该表的主键）
3．增加外键表示一对多关系。
4．建立新表表示多对多关系。
5．为字段选择合适的数据类型。
6．定义约束条件（如果需要）。
7．评价关系的质量，并进行必要的改进
数据库是存储数据库对象的容器。
MySQL数据库的管理主要包括数据库的创建、选择当前操作的数据库、显示数据库结构以及删除数据库等操作。
成功创建choose数据库后，数据库根目录下会自动创建数据库目录。
使用MySQL命令show databases;即可查看MySQL服务实例上所有的数据库使用MySQL命令show create database choose;可以查看choose数据库的相关信息（例如MySQL版本ID号、默认字符集等信息）执行“use choose;”命令后，后续的MySQL命令以及SQL语句将自动操作choose数据库中所有数据库对象。
删除student 数据库，使用SQL语句
drop database student
表是数据库中最为重要的数据库对象MyISAM和InnoDB存储引擎设置默认的存储引擎创建数据库表显示表结构表记录的管理
MySQL提供了插件式（Pluggable）的存储引擎，存储引擎是基于表的，同一个数据库，不同的表，存储引擎可以不同。
甚至同一个数据库表，在不同的场合可以应用不同的存储引擎。
表记录的插入表记录的修改表记录的删除MySQL特殊字符序列
向数据库表插入记录时，可以使用insert语句向表中插入一条或者多条记录，也可以使用insert….select语句向表中插入另一个表的结果集。
本章详细讲解select语句检索表记录的方法，
select语句概述使用where子句过滤结果集使用order by子句对结果集排序使用聚合函数汇总结果集使用group by子句对记录分组统计合并结果集子查询选课系统综合查询
使用正则表达式模糊查询全文检索
视图与表有很多相似的地方，视图也是由若干个字段以及若干条记录构成，视图也可以作为select语句的数据源。
甚至在某些特定条件下，可以通过视图对表进行更新操作。
视图中保存的仅仅是一条select语句，视图中的源数据都来自于数据库表，数据库表称为基本表或者基表，视图称为虚表。
1．使操作变得简单
2．避免数据冗余
3．增强数据安全性
4．提高数据的逻辑独立性
如果某个视图不再使用，可以使用drop view语句将该视图删除视图分为普通视图与检查视图。
通过检查视图更新基表数据时，只有满足检查条件的更新语句才能成功执行
本章主要讲解如何在MySQL中使用存储过程存储过程也可以看作是一个“加工作坊”，它接收“调用者”传递过来的“原料”（in参数），然后将这些“原料”“加工处理”成“产品”（存储过程的out参数或inout参数），再把“产品”返回给“调用者”。
与函数相同之处在于：存储过程的参数也是局部变量，也需要提供参数的数据类型；与函数不同的是，存储过程有三种类型的参数：in参数、out参数以及inout参数。
可以使用下面四种方法查看存储过程的定义、权限、字符集等信息。
1．使用show procedure status命令查看存储过程的定义。
2．查看某个数据库（例如choose数据库）中的所有存储过程名，可以使用下面的SQL语句。
select name from mysql.proc where db = 'choose' and type = 'procedure';
3．使用MySQL命令“show create procedure 存储过程名;”可以查看指定数据库指定存储过程的详细信息。
例如查看get_choose_number_proc()存储过程的详细信息，可以使用“show create procedure get_choose_number_proc\G”
4．存储过程的信息都保存在information_schema数据库中的routines表中，可以使用select 语句查询存储过程的相关信息.
无论初学者还是有经验的数据库开发人员，都要对自己开发的存储程序进行严格的测试，并尽量保存测试步骤、测试数据以及测试结果。
与应用程序（Java或者.NET或者PHP等应用程序）相比，存储程序可维护性高，更新存储程序通常比更改、测试以及重新部署应用程序需要更少的时间和精力。
使用存事实上数据库服务器的核心任务是存储数据，保证数据的安全性、完整性以及一致性，如果数据库承担了过多业务逻辑方面的工作，势必会对数据库服务器的性能造成负面影响。
储程序与使用大量离散的SQL语句写出的应用程序相比，更易于代码优化、重用和维护。