數據庫原理與應用技術，學習筆記

數據庫原理與應用技術

苗雪蘭，宋歌編著

學習者：何

◆ 第1章 數據庫系統概述

>> 數據庫是數據管理的新手段和技術。

>> 信息就是新的、有用的事實和知識。

>> 數據（Data）是用于承載信息的物理符號。

>> 數據不等于信息，數據只是信息表達方式中的一種

>> 數據處理是指對數據的收集、組織、整理、加工、存儲和傳播等工作。

>> 數據管理是其他數據處理的核心和基礎。

>> 數據庫（DataBase，DB）是一個按數據結構來存儲和管理數據的計算機軟件系統。

>> 數據庫的數據共享性表現

>> 數據庫系統應由計算機硬件、數據庫、數據庫管理系統、數據庫應用系統和數據庫管理員五部分構成

>> 數據庫設計的主要目的是：在數據庫管理系統的支持下，按照應用要求為某一部門或組織設計一個良好的、使用方便的、效率較高的數據庫及其應用系統

>> 數據庫管理系統主要提供四方面的功能：數據定義，數據操縱，數據庫的建立和維護，數據庫的運行管理

>> 數據庫的數據模式由外模式、模式和內模式三級模式構成

>> 數據庫的三級模式是指邏輯模式、外模式、內模式

◆ 第2章 信息模型與數據模型

>> 數據庫系統的核心是數據模型

>> 信息的三種世界是指現實世界、信息世界和計算機世界

>> 信息模型是對信息世界的管理對象、屬性及聯系等信息的描述

>> 對象是實體集遵循其實體型抽象的結果

>> 屬性（Attribute）是實體的某一方面特征的抽象表示

>> 碼（Key）也稱為關鍵字，能夠唯一標識一個實體

>> 屬性的取值范圍稱為屬性的域

>> 信息模型是對信息世界的建模，信息模型應當能夠全面、準確地描述出信息世界中的基本概念

>> 數據模型具有數據結構、數據操作和完整性約束條件三要素

>> 數據庫領域最常用的數據模型有三種：層次模型（Hierarchical Model）、網狀模型（Network Model）和關系模型（Relational Model）

>> 層次模型是數據庫系統中最早出現的數據模型，層次數據庫系統采用層次模型作為數據的組織方式

>> 網狀模型：① 有一個以上的結點沒有雙親；② 結點可以有多于一個的雙親

>> 層次模型的主要優點是：數據模型本身比較簡單；系統性能優于關系模型和網狀模型；能夠提供良好的完整性支持。層次模型的主要缺點是：在表示非層次性的聯系時，只能通過冗余數據（易產生不一致性）或創建非自然的數據組織（引入虛擬結點）來解決；對插入和刪除操作的限制比較多；查詢子女結點必須通過雙親結點；由于結構嚴密，層次命令趨于程序化

>> 網狀數據模型的主要優點是：能夠更直接地描述現實世界，一個結點可以有多個雙親，允許復合鏈，具有良好的性能，存取效率比較高。網狀數據模型的缺點主要是：結構比較復雜，而且隨著應用環境的擴大，數據庫的結構就變得越來越復雜，不利于用戶掌握；DDL（數據定義語言）和DML（數據操縱語言）復雜，用戶不容易使用；由于記錄之間的聯系是通過存取路徑實現的，應用程序在訪問數據時必須選擇適當的存取路徑，因此用戶必須了解系統結構的細節后才能實現其數據存取，程序員要為訪問數據設置存取路徑，加重了編寫應用程序的負擔

>> 關系操作主要包括數據查詢和插入、刪除、修改數據

>> 在關系數據庫的物理組織中，關系以文件形式存儲

>> 關系模型與非關系模型比較

與非關系數據模型相比，關系數據模型具有下列特點：

① 關系數據模型建立在嚴格的數學基礎之上。關系及其系統的設計和優化有數學理論指導，因而容易實現且性能好。

② 關系數據模型的概念單一，容易理解。關系數據庫中，無論實體還是聯系，無論是操作的原始數據、中間數據還是結果數據，都用關系表示。這種概念單一的數據結構，使數據操作方法統一，也使用戶易懂易用。

③ 關系數據模型的存取路徑對用戶隱蔽。用戶根據數據的邏輯模式和子模式進行數據操作，而不必關心數據的物理模式情況，無論計算機專業人員還是非計算機專業人員使用起來都很方便，數據的獨立性和安全保密性都較好。

④ 關系模型中的數據聯系是靠數據冗余實現的。關系數據庫中不可能完全消除數據冗余。由于數據冗余，使得關系的空間效率和時間效率都較低。

>> 面向對象數據庫系統支持面向對象數據模型（簡稱OO模型）

>> 對象是由一組數據結構和在這組數據結構上的操作程序代碼封裝起來的基本單位。

◆ 第3章 數據庫設計方法和實例

>> 數據庫系統的設計包括數據庫設計和數據庫應用系統設計兩方面的內容。數據庫設計是設計數據庫的結構特性，即為特定應用環境構造出最優的數據模型；數據庫應用系統設計是設計數據庫的行為結構特性，并建立能滿足各種用戶對數據庫應用需求的功能模型。

>> 數據庫系統的設計包括結構特性設計和行為特性設計兩方面的內容。

>> 數據庫系統的設計主要有需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計

>> 數據庫系統設計的內容主要有：數據庫的結構特性設計，數據庫的行為特性設計，數據庫的物理模式設計。

>> 數據庫的結構特性是指數據庫的邏輯結構特征。

>> 數據庫的行為特性設計是指確定數據庫用戶的行為和動作，設計出數據庫應用系統的系統層次結構、功能結構和系統數據流程圖，并確定數據庫的子模式。

>> 數據庫的物理模式設計是根據庫結構的動態特性（即數據庫應用處理要求），在選定的數據庫管理系統（DBMS）環境下，把數據庫的邏輯結構模型加以物理實現，從而得出數據庫的存儲模式和存取方法。

>> 數據庫系統設計中，結構特性設計和行為特性設計必須相結合才能達到其設計目標。

>> 數據庫設計要經過以下6個階段。

① 需求分析階段

② 概念結構設計階段

③ 邏輯結構設計階段

④ 物理結構設計階段

⑤ 數據庫實施階段

⑥ 試運行和維護階段

>> 數據庫設計過程中，應注意以下問題。

① 需求分析階段時，設計者的中心工作是弄清并綜合各個用戶的應用需求。

② 概念結構設計階段時，設計者要將應用需求轉換為與計算機硬件無關的、與各個數據庫管理系統產品無關的信息模型（即E-R圖）。

③ 邏輯結構設計階段時，要完成數據庫的邏輯模式和外模式的設計工作，即系統設計者要先將E-R圖轉換成具體的數據庫產品支持的數據模型，形成數據庫邏輯模式，然后根據用戶處理的要求、安全性的考慮建立必要的數據視圖，形成數據的外模式。

④ 物理結構設計階段時，要根據具體使用的數據庫管理系統的特點和處理的需要進行物理存儲安排，并確定系統要建立的索引，得出數據庫的內模式。

>> 信息模型設計是將系統需求分析得到的用戶需求進一步抽象為信息模型結構。

>> 信息模型的設計可分為兩步：第一步是抽象數據并設計局部視圖；第二步是集成局部視圖，得到全局的信息模型。

>> 數據抽象的三種基本方法是分類、聚集和概括。

>> 分E-R圖之間的沖突主要有三類：屬性沖突、命名沖突和結構沖突。

>> 冗余數據是指可由基本數據導出的數據，冗余聯系是可由其他聯系導出的聯系。

>> 信息模型向邏輯模型的轉換過程分為三步進行：

（1）把信息模型轉換成一般的數據模型。

（2）將一般的數據模型轉換成特定的DBMS所支持的數據模型。

（3）通過優化方法將其轉化為優化的數據模型。

>> 關系數據庫物理設計的內容主要指選擇存取方法和存儲結構，包括確定關系、索引、聚簇、日志、備份等的存儲安排和存儲結構，確定系統配置等。

>> 關系數據庫常用的存取方法有索引方法、聚簇方法和HASH方法

>> 確定數據的存放位置和存儲結構要綜合考慮存取時間、存儲空間利用率和維護代價三方面的因素。

>> 數據庫的維護工作包括以下4項。

1.數據庫的轉儲和恢復

2.數據庫的安全性和完整性控制

3.數據庫性能的監督、分析和改造

4.數據庫的重組織與重構造

>> 數據庫系統分為桌面型數據庫系統、兩層結構的數據庫系統和多層結構的數據庫系統

>> DSN有用戶DSN、系統DSN和文件DSN三種。用戶DSN只對設置它的用戶可見，只能在設置它的計算機上使用。系統DSN對系統中的所有用戶都是可見的。文件DSN是存放DSN的配置信息的文件。

>> 數據庫應用系統設計與實現要分需求分析、系統設計、建立數據庫、程序設計和編程與調試

>> 數據庫設計的步驟是：根據系統分析建立信息模型；將數據庫的信息模型轉換為數據模型；進行規范化處理，使數據模型滿足BC范式。

◆ 第4章 關系模型及關系操作

>> 關系數據庫中的關系可以分為基本表、視圖表和查詢表三種類型。

>> 關系數據庫中的基本表具有以下6個性質。

（1）同一屬性的數據具有同質性

（2）同一關系的屬性名具有不能重復性

（3）關系中的列位置具有順序無關性

（4）關系具有元組無冗余性

（5）關系中的元組位置具有順序無關性

（6）關系中每一個分量都必須是不可分的數據項

>> 關系模型中有三類完整性約束：實體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性。

>> 關系代數所使用的運算符包括4類：集合運算符、專門的關系運算符、比較運算符和邏輯運算符。

>> 運算對象、運算符和運算結果是關系運算的三大要素。