数据库系统讲义 (1)

数据库系统原理

第一节数据库系统概述

数据管理技术经历了人工管理、文件系统和数据库系统三个发展阶段。

一、数据库基本概念

1.数据（Data）是数据库系统中存储的基本对象，是描述事物的符号记录。包括文字、图形、图像、流媒体信息等。

2.数据库（DB）是存放数据的仓库，是长期存放在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较高的数据独立性和扩展性，可被用户所共享。

3.数据库管理系统（DBMS）是位于用户和操作系统之间的数据管理软件，如Oracle、DB2.Access等。其功能包括：数据定义功能、数据操纵功能、数据库的运行管理、数据库的建立和维护。

4.数据库系统（DBS）是指计算机系统中引入数据库后的系统，由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、数据库用户构成。

【要点】

1.数据、数据库、数据库管理系统和数据库系统的基本概念和英文缩写。

2.DBMS的功能：数据定义功能（DDL）、数据操纵功能（DML）、数据库的运行管理、数据库的建立和维护。

3.DBS由数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员、数据库用户构成。

4.数据库技术主要解决数据共享的问题，DBMS是系统软件。

【例题·单选题】（2010年×省信用社招聘考试真题）下面关于数据库管理系统和操作系统之间关系描述正确的是（）。

A.操作系统可以调用数据库管理系统

B.互不调用

C.数据库管理系统可以调用操作系统

D.可以相互调用

『正确答案』C

『答案解析』硬件和操作系统是数据库管理系统的技术资源，数据库管理系统可以调用操作系统。二、数据库系统的特点

数据库系统的特点主要有数据结构化；数据的共享性高，冗余度低，易扩展；数据独立性高；数据由数据库管理系统统一进行管理和控制。

【例题·判断题】（2010年×省信用社招聘考试真题）数据库与文件系统的根本区别在于数据的结构化。（）

『正确答案』√

『答案解析』文件系统管理的是文件，它是一种大粒度且无结构的数据形式。数据库管理的是结构化数据，是细粒度的数据形式，且支持在这些数据上的高效访问等操作。

三、数据库系统的结构

数据库系统是由模式（概念模式是对数据库中全部数据的逻辑结构和特征的总体描述）、外模式（子模式是从模式导出的一个子集，包含模式中允许特定用户使用的那部分数据）和内模式（物理模式描述了数据在存储介质上的存储方式的物理结构，对应着实际存储在外存储介质上的数据库）三级构成。

【要点】

1.数据库系统的特点。

2.数据库系统是由模式、外模式和内模式三级构成，采取两级映射的方式。

【例题·单选题】（2008年×省信用社招聘考试真题）单个用户使用的数据视图的描述称为（）。

A.外模式

B.内模式

C.概念模式

D.存储模式

『正确答案』A

『答案解析』单个用户使用的数据视图的描述称为外模式，即用户用到的那部分数据的描述。

第二节数据模型

一、数据模型

【要点】

1.数据模型分成3个层次：概念数据模型（是对真实世界中问题域内的事物的描述）、逻辑数据模型（是用户从数据库所看到的模型，是具体的DBMS所支持的数据模型）和物理数据模型（是面向计算机物理表示的模型，描述了数据在储存介质上的组织结构，不但与具体的DBMS有关，而且还与操作系统和硬件有关）。

2.最常用的概念数据模型是实体－联系模型，即E－R模型。

3.逻辑数据模型所描述的内容包括：数据结构、数据操作、数据完整性约束3个部分。主要包括层次模型、网状模型、关系模型等。

a）层次模型用树形结构表示实体及其之间的联系。优点是简单、直观，处理方便，算法规范；缺点是不能直接表达含有多对多联系的复杂结构。

b）网状模型用网状结构表示实体及其之间的联系。可以方便地表示各种类型的联系，但结构复杂，实现的算法难以规范化。

c）关系模型是用二维表结构来表示实体及其之间的联系。

【例题1·单选题】（2009年×省信用社招聘考试真题）在数据库系统中，常用的数据结构模型有（）。

A.扩展模型

B.网状模型

C.关系模型

D.层次模型

『正确答案』C

『答案解析』在数据库系统中，常用的数据结构模型有网状模型、关系模型、层次模型和面向对象模型，关系模型是用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型，最为常用。【例题2·单选题】（2009年×省信用社招聘考试真题）数据模型的三要素是指（）。

A.数据结构、数据对象和共享

B.数据结构、数据操作和数据控制

C.数据结构、数据操作和完整性

D.数据结构、数据操作和数据完整性约束

『正确答案』D

『答案解析』数据模型是表示实体类型及实体类型间联系的模型。在没有特别注明的场合，数据模型通常指的是逻辑数据模型。逻辑数据模型的三要素是数据结构、数据操作、数据完整性约束。二、E-R模型

E-R模型中包含3种基本成分：实体（用方框表示）、联系（用菱形框表示）、属性（用圆或椭圆表示）。

联系可以是一对一（1:1）、一对多（l:n）和多对多（m:n）3种形式。

第三节关系模型

关系模型，是指用二维表的形式表示实体和实体间联系的数据模型，它是目前数据库最重要的逻辑数据模型。关系型数据库采用关系模型作为数据的组织形式。

关系模型主要由关系数据结构、关系操作集合和关系完整性约束组成。

基本术语：

1.关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表。

2.属性：在二维表中的列（字段、数据项）；列值称为属性值。

3.值域：属性值的取值范围。

4.关系模式：在二维表中，行定义（记录的型）。

5.元组：关系在二维表中的行（记录的值）。

6.关键字或码：能够用来唯一表示元组的属性（或属性组合）。在一个关系中，关键字的值一定不能为空。

7.如果在一个关系中，存在多个属性或属性组合都能唯一表示该关系的元组，则这些属性或属性组合都称为该关系的候选关键字或候选码。

8.在一个关系的若干个候选关键字中指定作为关键字的属性或属性组合称为

该关系的主关键字或主码。

9.关系中不组成码的属性均为非主属性或非码属性。

10.当关系中的某个属性或属性组合虽不是该关系的关键字或只是关键字的一部分，但却是另一个关系的关键字时，称该属性或属性组合为这个关系的外部关键字或外键。

11.主表和从表是指以外键相关联的两个表，以外键作为主键的表称为主表；外键所在的表称为从表。

12.用户定义的完整性规则是针对某一应用环境的完整性约束条件，反映了某一具体应用所涉及的数据应满足的要求。

【例题·单选题】（2010年×省信用社招聘考试真题）有一个关系：学生（学号，姓名，性别），规定学号的值域是8个数字组的字符串，这一规定属于用户自定义完整性约束。（）

『正确答案』√

第四节结构化查询语言SQL

一、SQL概述

【要点】

1.SQL（StructuredQueryLanguage，结构化查询语言）是集数据定义、数据查询、数据操纵和数据控制功能于一体的语言，它介于关系代数与关系演算之间，是关系型数据库的标准数据操纵语言。

2.SQL的特点：高度集成化、非过程化、简洁易学、用法灵活。

3.SQL支持数据库的三级模式结构，与数据库模式、外模式、内模式相对应的是基本表、视图、存储文件。

二、SQL的数据定义

1.定义基本表

CREATETABLE<表名>

（<列名><数据类型>［列级完整性约束条件］

［，<列名><数据类型>［列级完整性约束条件］］…

［，<表级完整性约束条件>］）；

常用的完整性约束有：

（1）主码约束：PRIMARYKEY

（2）唯一性约束：UNIQUE

（3）非空值约束：NOTNULL

（4）参照完整性约束

【例题】建立学生表

CREATETABLEStudent

（SnoCHAR（5）NOTNULLUNIQUE,

SnameCHAR（20）UNIQUE,

SageINT，

SsexCHAR（1），

SdeptCHAR（5），

PRIMARYKEY（Sno））；

2.修改基本表

ALTERTABLE〈表名〉

［ADD〈新列名〉〈数据类型〉［完整性约束］］

［DROP〈完整性约束〉］

［MODIFY〈列名〉〈数据类型〉］；

【例题】ALTERTABLEStudent

MODIFYSnameCHAR（10）；

3.删除基本表

DROPTABLE〈表名〉；

【例题·判断题】（2010年×省信用社招聘考试真题）SQL语言中，删除一个表的命令是CLEAR。（）

『正确答案』×

『答案解析』SQL语言中，删除一个表的命令是DROP，格式是：DROPTABLETABLENAME。

4.建立索引

CREATE［UNIQUE］［CLUSTER］INDEX〈索引名〉

（ON<表名>（<列名>）［<次序>］［，<列名>［<次序>］］…）；

5.删除索引

DROPINDEX<索引名>

三、SQL查询

SELECT［ALL|DISTINCT］

<目标列表达式>［别名］［，<目标列表达式>［别名］］…

FROM<表名或视图名>［，<表名或视图名>］…

［WHERE<条件表达式>］

［GROUPBY<列名1>［HAVING<条件表达式>］］

［ORDERBY<列名2>［ASC/DESC］］；

四、SQL数据更新

1.插入数据

INSERTINTO<表名>

［（列名1［，列名2，…，列名n］）］…

2.修改数据

UPDATE<表名>

SET<列名1>=<表达式1>，

［<列名2>=<表达式2>］……

［WHERE<条件表达式>］；

3.删除数据

DELETEFROM<表名>［WHERE<条件表达式>］；

【要点】

每条SQL语句必须以“；”结尾。

第五节数据库管理

一、数据库的备份和恢复

数据库备份是指制作数据库架构、对象和数据的副本，以便在数据库遭到严重破坏的时候能够修复数据库。

数据库恢复是指将数据库备份加载到系统中。

【要点】

1.造成数据损失的原因：存储介质故障、用户的错误操作、服务器彻底崩溃。

2.数据库的备份设备主要有磁盘备份设备、磁带备份设备、命名管道设备。

3.备份方式包括完全备份、差异备份、日志备份、文件和文件组备份。

4.恢复模式包括简单恢复模式、完整恢复模式和大容量日志恢复模式。

二、数据库的并发控制

事务是用户定义的一组操作序列的集合，是数据恢复和并发控制的基本单位。

数据库系统在执行事务时，要么执行事务中全部操作，要么一个操作都不执行。一个应用程序往往由若干个独立的事务组成。

在SQL中，用户显示定义事务的语句有如下3条：

1.BEGINTRANSACTION，该语句显式地定义一个事务的开始。

https://www.360docs.net/doc/1819123030.html,MIT，该语句显式地提交一个事务，并表示该事务已正常结束。

3.ROLLBACK，该语句显式地回滚一个事务，且表示事务因执行失败而结束。

事务具有4个特性，即原子性、一致性、隔离性和持续性，又常简称为ACID 特性。

并发访问：DBMS可以同时接纳多个事务，事务可以在时间上重叠执行。

并发的目的：改善系统的资源利用率、改善短事务的响应时间。

并发所引起的问题：丢失修改、脏读和不能重读。

最常用的并发控制方法是封锁技术。

封锁是指在一段时间内禁止某些用户对数据对象做某些操作，以避免产生数据的不一致性问题。

封锁的类型有排它锁和共享锁两种类型。

三、数据库的安全性

数据库的安全性是指在数据库管理系统的控制下保护数据，以防止不合法地使用而造成的数据泄露、更改和破坏。

安全性控制的方法：用户标志与鉴别、授权、视图定义与查询修改、数据加密和安全审计。