数据库系统原理简答.doc

第一章 数据库系统基本概念1. 数据管理技术的发展1) 人工管理阶段2) 文件系统阶段3) 数据库阶段4) 高级数据库阶段2. 上述中人工管理阶段特点1) 数据不保存在计算机内。计算机主要用于计算，一般不需要长期保存数据2) 没有专用的软件对数据进行管理3) 只有程序的概念，没有文件的概念4) 数据面向程序3. 上述中文件系统阶段特点1) 数据以文件形式可长期保存在外部存储器的磁盘上2) 数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单3) 文件组织已多样化4) 数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用5) 对数据的操作记录以记录为单位文件系统的三个缺陷：1) 数据冗余。文件之间缺少联系，同样的数据在多个文件中重复存储2) 数据不一致。由数据冗余造成3) 数据联系弱。由文件之间相互独立，缺乏联系造成4. 上述中数据库阶段特点1) 采用数据模型表示复杂的数据结构2) 有较高的数据独立性3) 数据库系统为用户提供了方便的用户接口4) 数据库系统提供以下方面的好素具控制功能：1) 数据库的恢复2) 数据库的并发控制3) 数据的完整性4) 数据安全性5) 增加了系统的灵活性5. 物理存储介质，按访问数据的速度、成本和可靠性，进行分类1) 高速缓冲存储器(Cache)：访问速度最快，最昂贵，容量小，由CPU直接管理2) 主存储器(Main Memory)：又称内存，但掉电后内存数据会丢失，由操作系统管理3) 快擦写存储器(Flash Memory)：简称快闪存，在掉电后数据不丢失4) 磁盘存储器(Magnetic Disk)：也称直接存取存储器，最流行的外部存储器，5) 光存储器(Optical Storage)：最流行的是光盘存储器，CD-ROM(只读不写)，CD-RW、DVD-RW(可以读写)6) 磁带(Tape Storage)：属于顺序存取存储器6. 物理存储中的数据描述1)位(Bit，比特)：一个二进制位称为位，一位只能取0或1两个状态2)字节(Byte，简记为B)：8个比特称为一个字节，可以存放一个字符对应的ASCII码3)字(Word)：若干个字节组成一个字，一个字所含的二进制位的位数称为字长，如8位、16位、24位32位4)块(Block)：又称为物理块或物理记录，块是内存和外存交换信息的最小单位，每块的大小通常为210214字节5)桶(Bucket)：外存的逻辑单位，一个桶可以包含一个物理块或多个在空间上不一定连续的物理块6)卷(Volume)：一个输入输出设备所能装载的全部有用信息，称为卷，如磁带机的一盘磁带就是一卷，磁盘的一个盘组也是一卷7.根据数据抽象的级别定义了四种模型1)概念数据模型：抽象级别最高2)逻辑数据模型3)外部数据模型4)内部数据模型8.上述中概念模型的特点1)表达了数据的整体逻辑结构2)从用户需求的观点出发，对数据建模3)独立于硬件和软件4)是数据库设计人员与用户之间进行交流的工具9.现在采用的概念模型主要是实体联系(ER)模型，ER模型的优点1)简单，容易理解，真实反映用户的需求2)与计算机无关，用户容易接受但是ER模型只能说明实体间语义的联系，还不能进一步说明详细的数据结构。10. 上述中逻辑模型的特点1) 表达了数据库的整体逻辑结构2) 是从数据库实现的观点出发，对数据建模3) 独立于硬件，但依赖于软件4) 是数据库设计人员与应用程序员之间进行交流的工具11. 逻辑模型主要有： 层次、网状、关系模型三种12. 层次模型的特点：优点：记录之间的联系通过指针来实现，查询效率较高缺点：只能表达1：N联系，M：N联系不易实现 应用程序的编写复杂 数据结构复杂和编程复杂13.网状模型的特点：记录之间的联系通过指针实现，M：N联系也容易实现，查询效率较高缺点：数据结构复杂和编程复杂14.关系模型的主要特征是用二维表格表达实体集，数据结构简单，容易为初学者理解关系模型与层次、网络模型的最大差别是：用关键码而不是用指针导航数据，是数学化的模型15. 上述中的外部模型的特点1)是逻辑模型的一个逻辑子集2)独立于硬件，依赖于软件3)反映了用户使用数据库的观点外部模型的优点1)简化了用户的观点2)有助于数据库的安全性保护3)是对概念模型的支持16.上述中内部模型又称为物理模型，是数据库最底层的抽象。17.数据库的数据结构有三个层次：、外部模型：是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述逻辑模型：是数据库中全部数据的整体逻辑结构的描述内部模型：是数据库在物理存储方面的描述18. 三层模式体系结构的特点1)有了外模式后，程序员不必关心逻辑模式，实际上外模式是逻辑模式的逻辑子集2)逻辑模式必须不涉及到存储结构、访问细节等细节3)内模式并不涉及到物理设备的约束19.数据的独立性指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响，分为：1)物理数据独立性2)逻辑数据独立性20.数据库管理系统的工作模式1)接受应用程序的数据请求和处理请求2)将用户的数据请求转换成复杂的机器代码3)实现对数据库的操作4)从对数据库的操作中接受查询结果5)对查询结果进行处理6)将处理结果返回给用户21.数据库管理系统的主要功能1)数据库的定义功能2)数据库的操纵功能3)数据库的保护功能：数据库的恢复、数据库的并发控制、数据完整性控制、数据安全性控制4)数据库的维护功能5)数据字典22.数据库系统的组成1)数据库2)硬件：包括中央处理机、内存、外存、输入输出设备等硬件设备3)软件：包括数据库管理系统、操作系统等4)数据库管理员23.数据库用户的分类：数据库管理员、专业用户、应用程序员、终端用户24.数据库管理系统的存储管理器的分类：权限和完整性管理器、事务管理器、文件管理器、缓冲区管理器25.数据库管理系统的磁盘存储器的数据结构的分类：数据文件、数据字典、索引、统计数据、日志26.数据库管理系统的查询处理器的分类：DDL解释器、DML编译器、嵌入式DML的预编译器、查询求值引擎27.数据库管理系统位于用户与操作系统的一层数据管理软件28.数据库语言分成DDL和DML两类29.数据库管理系统主要由查询处理器和存储管理器两大部分组成30.数据库系统是包含数据库和数据库管理系统的计算机系统31.数据库系统的效益表现1)灵活性2)简易型3)面向用户4)有效的数据控制5)加快应用系统的开发速度6)维护方便7)标准化第二章 数据库设计和ER模型32.数据库系统的生存期：规划、需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、实现、运行维护33.规划阶段1)系统调查2)可行性分析3)确定数据库系统的总目标34.需求分析阶段1)分析用户活动，产生业务流程图2)确定系统范围，产生系统关联图3)分析用户活动涉及的数据，产生数据流图4)分析系统数据，产生数据字典35.概念设计阶段-设计能反映用户需求的数据库概念结构，即概念模型，主要使用ER方法1)进行数据抽象，设计局部概念模型2)将局部概念模型综合成全局概念模型3)评审36.逻辑设计阶段1)把概念模型转换成逻辑模型(主要任务)2)设计外模型3)设计应用程序与数据库的接口4)评价模型5)修正模型37.物理设计阶段1)存储记录结构设计2)确定数据存放位置3)存取方法的设计4)完整性和安全性考虑5)程序设计38.数据库的实现阶段1)定义数据库结构2)数据装载3)编制与调试应用程序4)数据库试运行39.数据库的维护由数据库管理员完成，包括以下内容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)数据库的重组织和重构造40.ER模型的基本元素：实体、联系、属性41.ER模型的属性的分类1)根据属性的类别：简单属性和复合属性.（不可再分割的属性(性别)、可分解为其他属性的属性(地址)）2)根据属性的取值特点：单值属性和多值属性(同一实体的属性只能取一个值)(年龄一个、零件多个价格)3)存储属性和派生属性(实发工资=基本工资+奖金)4)允许为空值的属性42.局部ER模型的设计步骤1)确定局部结构范围2)定义实体3)定义联系4)分配属性43.全局ER模型的设计步骤1)确定公共实体类型2)合并局部ER模型3)消除冲突44.全局ER模型的优化原则1)合并实体类型2)消除冗余属性45.关系模型的术语：超键、候选键、主键、外键46.关系模型中对关系做了以下规范限制1)关系中每一个属性值都是不可分解的2)关系中不允许出现重复元组3)不考虑元组间的顺序，即没有行序4)元组中的属性在理论上也是无序的，但使用时按习惯考虑列的顺序47.三类完整性规则-关系数据库的数据与更新操作必须遵循以下规则1)实体完整性规则2)参照完整性规则3)用户定义的完整性规则48.关系数据库的逻辑设计步骤1)导出初始关系模式集2)规范化处理3)模式评价4)模式修正5)设计子模式49.增强的ER模型一个实体对于另一个实体(强实体)具有很强的依赖联系，而且该实体主键的一部分或全部从其强实体中获得，则称该实体为弱实体。ER模型中，弱实体用双线矩形框表示，与弱实体的联系用双线菱形表示第三章 关系模式设计理论50. 关系数据库的基本结构是关系模式51. 模式设计理论主要包括：数据依赖、范式、模式设计方法52. 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直接联系的属性，不要包含有间接联系的属性2)关系模式的设计应尽可能使得相应关系中不出现插入、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，并且保证连接以后不会生成额外的元组53.关系模式的分解特-模式分解的优缺点优点：1）模式分解能消除数据冗余和操作异常现象2) 在分解了的数据库中可以存储悬挂元组，存储泛关系中无法存储的信息缺点：1)分解以后，检索操作需要做笛卡儿积或连接操作，这将付出时间代价 2)在有泛关系假设时，对数据库中关系进行自然连接时，可能产生寄生元组，即损失了信息。在无泛关系时，由于数据库中可能存在悬挂元组，就有可能不存在泛关系。54.第一范式：如果关系模式R的每个关系的属性值都是不可分的原子值，那么称R是第一范式的模式满足1NF的关系称为规范化的关系，否则称为非规范化的关系，1NF是关系模式应具备的最起码的条件；不满足第一范式，就要转换成多个单值属性或弱实体的方法来解决。55.第二范式：如果关系模式R是1NF，且每个非主属性完全函数依赖于候选键，那么称R是第二范式的模式不满足2NF的关系模式中必定存在非主属性对关键码的局部依赖。56. 第三范式：如果关系模式R是1NF，且每个非主属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R是第三范式的模式。不满足3NF的关系模式中必定存在非主属性对关键码的传递依赖57. BCNF：如果关系模式R是1NF，且每个属性都不传递依赖于R的候选键，那么称R是BCNF的模式。58. 第四范式：4NF是BCNF的推广设D是关系模式R上成立的FD和MVD集合，如果D中每个平凡的MVD XY的左部X都是R的超键，那么称R是4NF的模式59. 数据冗余指同一个数据存储了多次，分解是解决数据冗余的主要方法。60. 函数依赖XY是数据库之间最基本的一种联系61. 关系模式在分解时应保持等价，有数据等价和语义等价两种，分别用无损分解和保持依赖两个特征来衡量。但无损分解和保持依赖两者之间没有必然的联系。62. 范式是衡量模式优劣的标准，范式表达了模式中数据依赖之间应满足的联系。63. 关系模式分解的基本步骤和特性级别特点分解特性无损分解保持FD1NF属性值是原子值2NF消除了非主属性对键的局部函数依赖能达到能达到3NF消除了非主属性对键的传递函数依赖能达到能达到BCNF消除了每一属性对键的传递函数依赖能达到不一定能达到4NF消除了非平凡且非FD的MVD能达到不一定能达到第四章 关系运算64. 关系模型有三个重要组成部分：数据结构、数据操纵、数据完整性规则65. 关系数据库的数据操作语言的语句分成查询语句和更新语句两大类66. 关系查询语言根据其理论基础的不同分成：关系代数语言、关系演算语言67. 关系代数的五个基本操作：并 差 笛卡儿积 投影 选择68. 关系代数的四个组合操作交 连接 自然连接 除法69. 关系代数的两个扩充操作外连接 外部并70. 关系演算可分为：远足关系演算、域关系演算。(前者以元组为变量，后者以属性(域)为变量)71. 在关系代数运算中，笛卡儿积和连接运算是最费时间的，需要优化72. 引出三条启发式规则，用于对表达式进行转换，以减少中间关系的大小1) 尽可能早地执行选择操作2) 尽可能早地执行投影操作3) 避免直接做笛卡儿积，把笛卡儿积操作之前和之后的一连串选择和投影合并起来一起做。73. 关系运算理论是关系数据库查询语言的理论基础74. 关系查询语言属于非过程性语言，但关系代数语言的非过程性较弱，域关系演算语言的非过程性较强。75. 关系代数、安全的元组关系演算、安全的域关系演算在关系的表达和操作能力上是完全等价的。第五章 SQL语言76. SQL数据库的体系结构三级结构：关系模式称为基本表，存储模式称为存储文件，子模式称为视图，元组称为行，属性成为列77. SQL的组成1) 数据定义语言，即SQL DDL，2) 数据操纵语言3) 嵌入式SQL语言的使用规定4) 数据控制语言78. SQL的特点1) SQL具有十分灵活和强大的查询功能2) SQL不是一个应用开发语言，它只提供对数据库的操作功能3) SQL是国际标准语言，有利于各种数据库之间交换数据4) SQL的词汇不多，核心功能只用了9个英语动词，容易学习和使用79. SQL的数据操纵分成：数据查询、数据更新80. SQL的数据查询用SELECT语句实现，81. SELECT语句的格式有三种：连接查询、嵌套查询、存在量词方式第六章 数据库管理82. 事务是构成单一逻辑工作单元的操作集合，要么完整地执行，要么完全不执行。83. 事务具有ACID特性，如下原子性 一致性 隔离性 持久性84. 数据库的故障具体体现为事务执行的成功与失败，常见的故障如下：1) 事务故障：分为可以预期的事务故障、非预期的事务故障2) 系统故障3) 介质故障85. 数据库的并发控制-封锁技术86. 封锁技术主要有两种封锁：排他型封锁(简称X锁，又称写锁)、共享型封锁(简称S锁，又称读锁)87. 数据库的完整性-SQL把完整性约束分成三大类：域约束、基本表约束、断言88. 触发器：是一个能由系