考研-數(shù)據(jù)庫復試e29c169a-6fec498d87f5cf52a37779f

DatabasesystemandDesign

(summary)

Jin-MinYang(楊金民）

2016.05課程教學內(nèi)容關系數(shù)據(jù)模型(Relationaldatamodel);數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(Architecture);數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中要解決的問題技術：數(shù)據(jù)正確性問題:無故障，有故障數(shù)據(jù)庫設計（業(yè)務需求獲取，ER建模，范式驗證）;事務處理和故障恢復;數(shù)據(jù)處理性能(Performance)問題；數(shù)據(jù)操作的簡單性(simplicity)問題；數(shù)據(jù)完整性（integrity)問題數(shù)據(jù)安全性(Security)問題；SQLdata操作DML；添加，刪除，修改，查詢，統(tǒng)計（5種）SchemaDDL：創(chuàng)建，刪除，修改；完整性DDL：主鍵，外鍵，域，業(yè)務規(guī)則；(觸發(fā)器，存儲過程)；操作簡單性DDL：view,Storedprocedure（存儲過程）安全性DDL:view,user/role,object,privilege事物DDL：transactionmit；數(shù)據(jù)庫備份性能DDL：創(chuàng)建索引index,表數(shù)據(jù)的磁盤空間分配；Browser數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)架構DBMSWebHTTPHTMLODBC,JDBCSQLServlet

SELECTename,salaryFROMEmployeeHost,Port,Server,DatabaseDatabaseDriver,Connection,Statement,ResultSet,schemaCorrectness,performance,simplicity,share,securityInterfaceandLanguage數(shù)據(jù)庫及其管理系統(tǒng)DBMS軟件五大問題的處理數(shù)據(jù)庫中的實體對象：數(shù)據(jù)類型，表完整性約束規(guī)則：觸發(fā)器視圖，存儲過程索引，

安全控制:用戶，角色，權限SQLresult1234Thecollectionofrelations關系的模式:

關系名;

屬性集(名字,域);

約束;關系數(shù)據(jù)模型(重點內(nèi)容)數(shù)據(jù)模型的定義：描述有關一個組織機構的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間的關系，以及對數(shù)據(jù)的限定，的概念集。數(shù)據(jù)模型有三大組成部分：數(shù)據(jù)結(jié)構：二維表；數(shù)據(jù)庫，關系，模式，元組，基，度；數(shù)據(jù)運算：關系代數(shù):

σ,Π,∪，－，×，?，∩,÷；數(shù)據(jù)完整性：主鍵約束，外鍵約束，域約束，業(yè)務規(guī)則約束；.建立數(shù)據(jù)模型的目的：精準地表達數(shù)據(jù)，在理解和把握數(shù)據(jù)方面好相互交流；為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的運算和保證數(shù)據(jù)的準確性建立基礎;關系型數(shù)據(jù)庫模式(schema)：

存儲在系統(tǒng)目錄\數(shù)據(jù)字典數(shù)\據(jù)目錄(systemcatalog/datadictionary/datadirectory)中.數(shù)據(jù)(data)：存儲在數(shù)據(jù)庫中；SQL：DDL,DML(重點內(nèi)容)數(shù)據(jù)操作:add(添加);delete(刪除);modify(修改);query(查詢);statistics(統(tǒng)計);Schema的定義；子查詢（嵌套查詢）級聯(lián)子查詢；關聯(lián)子查詢表的定義有很好的知識覆蓋性：對關系數(shù)據(jù)模型的領悟；

DDL；完整性約束；DDLCREATETABLEBooking(hotelNoVARCHAR(4),guestIdVARCHAR(12)NOTNULL,dateFromDATE,dateToDATE

NOTNULL,roomNoCHAR(4),

PRIMARYKEY(hotelNo,roomNo,dateFrom)

FOREIGNKEYhotelNo,roomNoREFERENCESroom(hotelNo,roomNo)

FOREIGNKEYguestIdREFERENCESguest(guestId)

CHECK(dateTo>=dateFrom))業(yè)務規(guī)則：1）某個房間的預訂時間段不能出現(xiàn)重疊；2）一個學生在一個學期選修的課程不能超過25學分；SQLReferentialIntegrityStudentNamestudentNosexbirthdateMike2008043101male1990/12/14Tom2008043214female1992/02/21Mary2008043332female1988/07/09EnrollstudentNocourseNosemestergrade20080433324308032010/019020080431014303172009/015620080431014303172008/025620080433324300072004/027720080433324306012000/018720080431014303172002/0256在Student表中的某一行記錄：1）修改的其主關鍵字studentNo；2）刪除某一行記錄；3）插入一行新記錄；1)CASCADE2)SETNULL3)NOACTION數(shù)據(jù)庫設計方法學單個用戶1識別歸納提煉單個用戶nER建模關系模型合理的關系模型用戶視圖1用戶視圖n變換規(guī)范化在DBMS中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫需求分析文檔需求發(fā)現(xiàn)技巧視圖存儲過程數(shù)據(jù)庫設計過程需求說明ERmodellingRelationmodelTargetdatabase概念數(shù)據(jù)庫設計;邏輯數(shù)據(jù)庫設計;物理數(shù)據(jù)庫設計;ER建模(重點內(nèi)容)概念:實體(Entity)：強實體，弱實體；關系(Relationship);屬性(Attribute);約束(Constraints):對實體的約束:實體實例的標識：主鍵;對關系的約束:度：二元關系，多元關系；1對1關系，1對多關系，多對多關系(參與..基);符號;IdentifyentityStudentCollegeCourseTeacherIdentifyrelationshipStudentCollegeCourseTeacherOfferTeachEnrollHasHasIdentifyrelationshipStudentCollegeCourseTeacherOfferTeachEnrollHasHasRoute1Route2Route3Teach?Enroll=route1;ButHas?Hasroute2;Has?OfferTeach;IdentifyattributeStudentsNamesIdsexbirthDateaddressCollegeCourseTeacherOfferTeachcollegeNamelocationcNamecIdhourstextbooktNametIdsexrankemails[1..2]EnrollHassemestergradesemesterclassroomHasIdentifyentityprimarykeyStudentsNamesId{PK}sexbirthDateaddressCollegeCourseTeacherOfferTeachcollegeName{PK}

locationcNamecId{PK}hourstextbooktNametId{PK}sexrankemails[1..3]EnrollHassemestergradesemesterclassroomHasIdentifyrelationshipparticipationandcardinalityStudentsNamesId{PK}sexbirthDateaddressCollegeCourseTeacherOfferTeachcollegeName{PK}locationcNamecId{PK}hourstextbooktNametId{PK}sexrankemails[1..3]EnrollHassemestergradesemesterclassroom0..*Has0..*1..*0..*1..11..*1..*1..10..*1..1數(shù)據(jù)庫設計合理性驗證(重點內(nèi)容)

問題：數(shù)據(jù)冗余和更新異常；把一個關系分解成2個或者多個關系時：無損聯(lián)接性：對分解后的關系做聯(lián)接運算，以重構分解前的關系時，重構出的元組數(shù)不能多，也不能少，要剛好相同；依賴保留性：分解前的關系中的屬性間的函數(shù)依賴關系，在分解后的關系中依然保留；函數(shù)依賴理論及其應用(重點內(nèi)容)

已知：對于一個關系R,它的屬性集合A＝(A1,A2,…,An)，有函數(shù)依賴集F={X1→Y1,…,Xj→Yj},其中Xk

A，Yk

A，1ki；基本要求：求屬性集合X的閉包X＋F；求函數(shù)依賴集合F的閉包F＋；判斷屬性集X是否是R的候選鍵；求屬性集合X的閉包X＋F算法：LetX+=XRepeat

檢查F中的每一個FD，如果它的左邊是X+的子集，那么就把該FD的右邊中的屬性添加到X+.Until(X+

不改變，或者X+

包含了R的所有屬性)例子：R(A,B,C,D,E,G)F={A→B,C,C→D,D→G}計算{A}+F:{A}+={A}(初始步){A}+={A,B,C}(運用函數(shù)依賴：A→B,C){A}+={A,B,C,D}(運用函數(shù)依賴：C→D){A}+={A,B,C,D,G}(運用函數(shù)依賴：D→G)求屬性集合X的閉包X＋F{C}+F={C,D,G}{E,G}+F={E,G}計算F＋已知：R(A,B,C,D)F={A→B,C,C→D}計算F+:須要分別計算:{A}+F,{B}+F,{C}+F,{D}+F{A,B}+F,{A,C}+F,{A,D}+F,{B,C}+F,{B,D}+F,{C,D}+F{A,B,C}+F,{A,B,D}+F,{A,C,D}+F,{B,C,D}+F

并不須要計算{A,B,C,D}+F

首先計算只包含一個屬性的屬性集的閉包:{A}+={A,B,C,D}；{B}+={B}；{C}+={C,D}；{D}+={D}

得出新的函數(shù)依賴FD:A→D計算F＋

接下來計算包含兩個屬性的屬性集的閉包:

并不需要計算{A,B}+,{A,C}+,{A,D}+

因為{A}+

包含了R的所有屬性.

得到新的函數(shù)依賴:A,B→C;A,B→D;A,C→B;A,C→D;A,D→B;A,D→C

計算：{B,C}+={B,C,D},{B,D}+={B,D},{C,D}+={C,D}得到新的FD:B,C→D

再計算包含三個屬性的屬性集的閉包:并不需要計算{A,B,C}+,{A,B,D}+,{A,C,D}+.得到新的FDs:A,B,C→D;A,B,D→C;A,C,D→B計算：{B,C,D}+={B,C,D}.無新的FDs.計算F＋于是得到所有的FDs:F+={A→B,C;C→D;A→D;B,C→D;A,B→C;A,B→D;A,C→B;A,C→D;A,D→B;A,D→C;A,B,C→D;A,B,D→C;A,C,D→B}判斷屬性集Xk是否是R的候選鍵的方法對于關系R，它的屬性集合A，函數(shù)依賴集F，對于屬性集合Xk，Xk

A：

如果Xk+=A；然后計算Xk的所有真子集的閉包，如果它們都不等于A；那么Xk是R的候選鍵，否則不是；范式(重點內(nèi)容)

1NF到3NF都具有依賴保留性，而BCNF則不能保證依賴保留性滿足3NF而不滿足BCNF的基本條件是：至少有兩個或以上的組合性候選鍵；候選鍵之間存在交集，即它們之間有公共屬性。滿足3NF而不滿足BCNF的情況非常少見；4NF和5NF分別對應FanTrap，和ChasmTrap。分解時，將一個關系分解成兩個關系時，沒有實現(xiàn)無損聯(lián)接性。還不夠，要分解成三個關系。PhysicalDatabaseDesignImplementlogicaldatamodelbycreatingtables;用戶操作簡單性設計：為每類用戶的

view,storedprocedure;安全性設計:Designrole/user,privilege,object;完整性設計：Designenterpriseconstraints;故障恢復設計:Determinelogdisk

anddatabasedisk

andfile;Checkpointinterval;Database

dumpscheme;性能提升設計:determineindexes;每個表的初始磁盤空間，增量磁盤空間Considertheintroductionofcontrolledredundancy;SecuritySELECT-theusercanretrievedatafromtableINSERT-theusercaninsertdataintotableUPDATE-theusercanmodifydatainthetableDELETE-theusercandeletedata(rows)fromthetableREFERENCES-theabilitytoreferencecolumnsofanamedtableinintegrityconstraintsUSAGE-theabilitytousedomains,charactersets,andtranslations(i.e.otherdatabaseobjectsbesidestables)Notes: INSERT,UPDATEandREFERENCEScanberestrictedtocertaincolumns. Whenausercreatesatable,theyetheownerandhavefullprivilegesonthetable.數(shù)據(jù)庫性能度量指標:- 事務吞吐量(Transactionthroughput):

單位時間中能夠處理的交易(事務)數(shù)量.- 響應時間(Responsetime):

完成單個交易所用的時間.

提高數(shù)據(jù)庫性能的方法方法1:排序;方法2:索引（哈希索引）；方法3:連續(xù)的磁盤存儲;方法4:分類、聚簇;方法5:減少聯(lián)接;方法6:內(nèi)存緩沖;方法7:并發(fā)執(zhí)行;方法8:查詢優(yōu)化;方法9:日志和數(shù)據(jù)分盤存儲；系統(tǒng)故障事務故障(Transactionfailure):邏輯故障(Logicalerrors),例如:dividedby0.余額不允許為負；系統(tǒng)崩潰故障(Systemcrash):停電、硬件故障；磁盤故障(Diskfailure)災難故障：地震，恐怖襲擊，火災事務的五個狀態(tài)Active活動PartiallyCommitted部分提交Failed不成功Committed提交Aborted放棄事務的ACID屬性原子性（Atomicity）：一個事務中的操作要求要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行.一致性（Consistency）：在外部看來，數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)總是正確的.隔離性（Isolation）：盡管多個事務在并發(fā)執(zhí)行，但從外部看來，具有多個事務串行執(zhí)行的效果；持久性（Durability）：一個事務一旦提交了，即使隨后發(fā)生故障，其結(jié)果在數(shù)據(jù)庫中不會丟失；FaultrecoveryindatabaseDatabaseDiskDatabaseBufferPrivateBuffermemoryWriteReadCPULogDiskLogBufferArchivalDiskANSI/SPARC數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構邏輯和概念數(shù)據(jù)庫設計物理數(shù)據(jù)庫設計用戶A應用A用戶B應用B用戶C應用C用戶D應用D用戶E應用E外模式1外模式2外模式3模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫ExternalViewLogicalViewInternalView數(shù)據(jù)處理的層次架構4layers(層):DiskFilesystemdatabasesystemBytestream不連續(xù)的數(shù)據(jù)塊tableFormattedvisualizationformdatapresentation層次結(jié)構應用程序存儲過程視圖表數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫專業(yè)知識簡單了解數(shù)據(jù)庫常識編程人員，普通用戶數(shù)學、軟件天才少多倒立金字塔Dataaccessmanager體系結(jié)構DBMS2Database2SQL應用程序DBMS1Databa