四级数据库工程师知识点总结

第一章数据库原理概论1.数据库，数据库管理系统❝数据库（DB）是按一定结构组织并可以长期存储在计算机内的、在逻辑上保持一致的、可共享的大量相关联数据的集合，是存放数据的仓库。

⚫数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展型，并可为在一定组织范围内的各种用户所共享。

❝数据库管理系统(DBMS)是位于用户与操作系统之间的一个定义、操作、管理、构建和维护数据库的系统软件，是数据库和用户之间的一个接口，并为不同用户和应用程序之间共享数据库提供便利。

❝文件系统与数据库系统的区别是：文件系统面向个某一应用程序，共享性差，冗余度大，数据独立性差，记录内有结构，整体无结构，由应用程序自己控制。

数据库系统面向现实世界，共享性高，冗余度小，具有较高的物理独立性和一定的逻辑独立性，整体结构化，用数据模型描述，由数据库管理系统提供数据的安全性、完整性、并发控制和恢复能力。

2.数据库应用系统（DBAS）生命周期1.项目规划阶段①系统调查，对应用单位进行全面调查，发现其存在的主要问题，并画出层次图以了解企业的组织结构。

②可行性分析，从技术、经济、效益、法律等方面对建立数据库的可行性进行分析，然后写出可行性分析报告，组织专家进行讨论。

③确定数据库系统的总目标，并对应用单位的工作流程进行优化和制定项目开发计划，在得到决策部门授权后，即进入数据库系统的开发工作。

2.需求分析阶段①数据需求分析②功能需求分析（数据处理需求分析、业务规则需求分析）③性能需求分析（数据操作响应时间或数据访问响应时间、系统吞吐量、允许并发访问的最大用户数、每秒TPS代价值）④其他需求分析（存储需求分析、安全性需求分析、备份和恢复需求分析）。

3.系统设计阶段⚫概念设计阶段①进行数据抽象，设计局部概念模型。

常用的数据库抽象方法是“聚集”、“概括”。

聚集：将若干个对象和它们之间的联系组合成一个新的对象。

概括：将一组具有某些共同特性的对象抽象成更高一层意义上的对象。

②将局部概念模型综合成全局概念模型。

③评审，评审分为用户评审和DBA及应用开发人员评审两部分。

⚫逻辑设计阶段①数据库逻结构设计将E—R图转换为初始关系模式，对初始关系模式进行优化，检查关系表对数据库事务的支持性，确定关系模式完整性约束，设计基于关系模式的用户视图。

②数据库事务概要设计③应用程序概要设计⚫物理设计阶段数据库物理设计的目的是将数据的逻辑模式转换为实现技术规范，其目标是设计数据存储方案，以便提供足够好的性能并确保数据库数据的完整性、安全性和可恢复性。

通常，数据库物理设计并不包括文件和数据库的具体实现细节（例如如何创建文件、建立数据库以及如何加载数据等）。

①确定存储结构②存取路径的选择和调整③确定数据存放位置④确定存储分配4.数据库的实现和部署阶段①用DDL定义数据库结构。

②组织数据入库。

③编制与调试应用程序。

④数据库试运行，包括功能调试、性能测试。

5.数据库的运行与维护阶段在数据库运行阶段，维护工作主要由DBA完成，主要包括①数据库的转储和恢复②数据库安全性、完整性控制③数据库性能的监督、分析和改进④数据库的重组和重构3.数据库管理员 (DBA)❝数据库管理员(Database Administrator,DBA) 的职责1.决定数据库中的信息内容和结构；2.决定数据库的存储结构和存储策略；3.定义数据的安全性要求和完整性约束；4.监控数据库的使用和运行。

4.数据与信息❝信息（Information）是人们对客观事物状态和特征的反映。

是对现实事物的状态和特征的描述，是进行决策的重要依据。

信息的价值与它的准确性、及时性、完整性和可靠性有关。

❝数据（Data）是信息的表达方式和载体。

是人们描述客观事物及其活动的抽象表示，是描述事物的符号记录，是利用信息技术进行采集、处理、存储和传输的基本对象。

⚫两者的关联：数据是信息的符号表示或称载体，信息是数据的内涵，是数据的语义解释。

⚫描述信源的数据是信息和数据冗余之和，即：数据=信息+数据冗余。

5.数据依赖⚫关系模式产生的问题以及解决这些问题的方法都与数据依赖的概念密切相关。

⚫数据依赖是可以作为关系模式的取值的任何一个关系所必须满足的一种约束条件，是通过一个关系中各个元组的某些属性值之间的相等与否体现出来的相互关系。

⚫这是实现世界属性间相互联系的抽象，是数据内在的性质，是语义的体现。

⚫数据依赖极为普遍地存在于现实世界中。

现在人们已经提出了许多类型的数据依赖，其中最重要的函数依赖和多值依赖。

6.数据字典❝数据库统中，除了存储关系中的数据外，还需要维护关于数据库的描述信息，这列信息称为数据字典，或系统目录。

系统数据也称为数据字典或系统目录和元数据。

❝数据库中的数据通常可分为用户数据和系统数据个两部分。

用户数据是用户使用的数据；系统数据称为数据字典，包括对数据库的描述信息、数据库的存储管理信息、数据库的控制信息、用户管理信息和系统事务管理信息等。

7.视图（View）❝视图是基于SQL语句的结果集的可视化的表。

❝视图是指计算机数据库中的视图，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（物理上并不存在）。

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。

❝视图包含行和列，就像一个真实的表。

视图中的字段就是来自一个或多个数据库中的真实的表中的字段。

我们可以向视图添加 SQL 函数、WHERE 以及 JOIN 语句，我们也可以提交数据，就像这些来自于某个单一的表。

❝数据库的设计和结构不会受到视图中的函数、where 或 join 语句的影响。

❝8.索引❝SQL索引有两种，聚集索引和非聚集索引，索引主要目的是提高了SQL Server系统的性能，加快数据的查询速度与减少系统的响应时间。

⚫聚集索引存储记录是物理上连续存在，而非聚集索引是逻辑上的连续，物理存储并不连续。

聚集索引一个表只能有一个，而非聚集索引一个表可以存在多个。

⚫聚集索引的键值可以重复，数据行以聚集索引的顺序进行存储第二章数据模型和数据库系统的模式结构1.数据模型❝数据模型是对现实世界进行抽象的工具，它按计算机系统的观点对数据建模，用于提供数据库系统中信息表示和操作手段的框架，主要用于DBMS的实现，是数据库系统的核心和基础。

❝数据模型通常由数据结构、数据操作和完整性约束三要素组成。

⚫数据操作表示数据模型的动态行为。

数据操作是指对数据库中各种对象（型）的实例（值）允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。

数据库主要有检索和修改（包括插入、删除、更新）两大类操作。

数据模型必须定义这些操作的确切含义、操作符号、操作规则（如优先级）以及实现操作的语言。

❝数据从现实生活进入到数据库实际经历了三个阶段：现实世界阶段、信息世界阶段和计算机世界（数据世界）阶段，❝数据模型定义了数据库中数据的组织、描述、储存和操作规范，可分为概念模型、数据结构模型、物理模型三大类。

1.概念数据模型（概念模型）：概念模型也称信息模型，位于客观现实世界与机器世界之间，是现实世界到信息世界的抽象。

面向人，独立于具体的计算机。

⚫传统的概念数据模型有E-R模型、扩充的E-R模型、面向对象模型及谓词模型。

典型代表是实体-联系模型。

⚫ER模型基础上增加概括，聚集等语义描述，形成扩充的实体-联系模型，即EER模型。

ER模型与关系模型关联，EER 模型（扩充的E-R模型）与对象-关系模型关联。

⚫1976年Peter Chen首次提出了概念数据模型。

⚫概念模型应具备以下特点：有丰富的语义表个达能力；易于交流理解；易于变动；易于向各种数据模型转换。

2.逻辑数据模型（数据结构模型）：是信息世界到数据世界的抽象，面向计算机。

如关系模型。

⚫传统的逻辑数据类型有层次模型、网状模型、关系模型。

此外还有面向对象模型和对象-关系模型。

⚫面向对象模型既是概念模型又是逻辑模型。

⚫1968年美国的IBM公司推出了第一个数据库管理系统IMS，它是基于层次模型的数据库管理系统，是首例成功的数据库管理系统的商品软件。

⚫1970年IBM公司的高级研究员E.F.Codd提出了关系数据模型。

3.物理模型（物理层模型）：描述逻辑模型的物理实现，是数据库最底层的抽象，它确定数据的物理存储结构、数据存取路径以及调整、优化数据库的性能。

其设计目标是提高数据库性能和有效利用存储空间。

❝数据模型需满足的三点要求①能比较真实地模拟现实世界；②容易为人们所理解；③便于在计算机上实现。

2.数据约束数据约束包括数据完整性约束、数据安全性约束以及并发控制约束等。

数据约束既刻画了数据静态特征，也表示了数据动态行为规则。

3.数据库的三级模式结构❝❝数据库的二级映像和数据的独立性⚫外模式/模式映象：保证数据库的逻辑独立性；⚫模式/内模式映象：保证数据库的物理独立性。

4.关系数据模型❝关系数据模型数据结构用单一的二维表结构来表示实体及实体间的联系。

二维表中的列（字段）称为属性，属性的个数称为关系的元或度。

二维表中的行（记录的型），即对关系的描述称为关系模式。

在一个关系的若干个候选码或侯选键中指定一个用来唯一标识该关系的元组，则称这个被指定的候选码或侯选键为该关系的主码或主键。

关系中包含在任何一个候选码中的属性称为主属性。

5.E-R模型E-R图也称实体-联系图（Entity-Relationship Diagram），提供了表示实体类型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。

它是描述现实世界关系概念模型的有效方法，是表示概念关系模型的一种方式。

用“矩形框”表示实体型，矩形框内写明实体名称；用“椭圆图框”表示实体的属性，并用“实心线段”将其与相应关系的“实体型”连接起来；用“菱形框“表示实体型之间的联系成因，在菱形框内写明联系名，并用”实心线段“分别与有关实体型连接起来，同时在“实心线段“旁标上联系的类型（1：1，1：n或m:n）。

第三章关系数据模型和关系数据库系统1.关系数据语言❝关系数据语言分为关系代数语言、关系验算语言和兼具两者特点的语言，如SQL。

⚫关系数据语言的共同特点是：语言具有完备的表达能力，是非过程化的集合操作语言，功能强，能够独立使用也可以嵌入高级语言中使用。

⚫关系验算语言包括元祖关系验算语言和域关系验算语言。

⚫关系代数为关系模型定义了一组操作，关系验算为关系查询提供了一个更高级的描述性表示法。

2.关系代数基本运算❝关系代数的五个基本操作：并、差、笛卡尔积、投影和选择，其他操作均可以用这五种基本操作来表示。

❝相容性：R和S具有相同的度，且每个相对应的属性都具有相同的域。

1.并（并记录）2.差（减元素）3.交（交元素）4.广义积5.选择（选记录）6.投影（投字段）如投影后有重复元组，则应去掉。