数据库基础与数据库系统实现技术(6页)

1、1基础知识计算机采用的是存储程序控制原理。计算机功能部件-运算器存储器控制器输入设备输出设备计算机指令类型总线 -数据总线-数据传送类、算术逻辑类、判定控制类地址总线控制总线系统软件包括-程序设计语言处理程序操作系统数据库管理系统通用服务程序配置技术指标-运算速度MIPS主频Hz字长存储容量数据传输率bps计算机应用领域-科学和工程计算数据和信息处理过程控制计算机辅助系统人工智能网络应用汉字代码体系-输入码机内码交换码(矢量点阵)网络分类传输技术-广播式网络点一点是网络覆盖的地理范围-广域网局域网(以太网)城域网(FDDI)广域网X.25-速率较低误码率高帧中继-光纤传输速率高误码率高ISDN

2、-成本高线路利用率低ATM-满足多媒体网络A类IP地址空间长度7位主机地址长度24位B类IP地址空间长度14位主机地址长度16位C类IP地址空间长度21位主机地址长度8位(-55)超文本标注语言HTML超文本传输协议HTTPInternet服务提供者ISP标准的URL组成-主机名文件名与路径协议类型ISDNADSLB用于小型公司DDN帧中继适用于大型企业信息认证-数字签名技术身份识别技术信息的完整性校验技术计算机病毒-传染性破坏性隐藏性潜伏性可激发性操作系统的安全-隔离分层内控网络安全主要涉及的内容-安全攻击安全服务安全机制2数据结构与算法数据结构-

3、数据的逻辑结构存储结构运算算法的代价ifn>NT(n)<=C*f(n)顺序表-插入一个结点和删除一个结点所需移动节点个数=n/2栈stackLIFOstackpush(S.x)pop(S)top(S.x)empty(S)makempty(S)队列queueFIFOqueueenq(Q.x)deq(Q)front(Q.x)empty(Q)makempty(Q)头变量Q。F存放进行删除运算时应被删除的元素的下标尾变量Q。R存放待插入新元素的空位置的下标定义TYPEstack=RECORDA;ARRAY1.mOFdatatypet;0.mVARS;stack栈的推入PROCEDUREpu

4、sh(VARs:stack;x:datatype)BEGINIFs.t=mTHENprint(overflow')ELSEBEGINs.t;=s.t+1;s.As.t;=x;ENDEND串最坏的情况下比较次数n-m+1二叉树度-一个结点子树的个数高度-叶结点的最大层数层-父节点层数（0）加1.完全二叉树；只有最下面两层度2,最后一层节点都在左边。树对应的二叉树左结点是子女右结点是兄弟线索二叉树；n个结点有n+1个空指针。扩充二叉树（霍夫曼算法）的外部结点=二叉树结点+1顺序查找优点；逻辑次序无要求，对存储结构无要求。缺点；平均检索长度长。平均比较次数（n+1）/2.二分法平均检索长度小

5、，平均比较次数log2n。缺点；需将线性表排序，存储方式插入删除不方便。处理碰撞的方法拉链法和开地址法二叉排列树左子树根结点右子树最佳排序二叉树除了最下面一层各层都是满的。B树-1，每个结点至多有m棵子树2，根结点或为叶结点或至少有两棵子树3中间节点至少有m/2棵子树4k（i）k（i+1）5叶结点出现在同一层B+-1每个结点至多有m个子女2每个结点至少有m/2个子女3根结点至少有2个子女4有l个子女的结点必须有l个关键码直接插入排序平均比较i/2,总移动个数n*n/4.二分法比较次数nlog2n,移动个数n*n。shell排序法比较次数和移动个数为n（1.3）直接排序比较次数为n（n-1）/2

6、起泡排序法比较次数最大为n（n-1）/2平均执行时间nlog2n快速排序法最坏执行时间n*n平均执行时间nlog2n散列表的平均检索长度不直接依赖于n按后根次序周游树或树林等同于按对称次序周游树对应的二叉树3 操作系统操作系统的特征-并发性共享性随机性操作系统的功能-进程管理存储管理文件管理设备管理用户接口操作系统结构整体结构层次结构客户机/服务器结构操作系统的硬件环境-中央处理器存储体系I/O控制方式时钟管态（R0）-特权态系统态核心态目态（R3）-普通态用户态多到程序设计-允许多个程序同时进入内存并运行-提高整个系统的效率系统吞吐量-单位时间内系统所处理作业的道数进程-运行等待就绪死锁-每

7、个进程要求的资源都已被另一进程占用，于是也就没有一个进程能继续运行进程由程序、数据和进程控制块组成，进程控制块-调度信息现场信息线程-轻量级进程-调度和分配的基本单位解决进程之间的信息通信的方案-共享内存消息机制管道通信（传输量大，速度较慢）死锁的必要条件-互斥条件不剥夺条件部分分配循环等待文件目录是文件控制块的有序集合存储共享的目的-节省内存空间实现进程通信4 数据库基础人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段数据库管理技术是指对数据的分类，组织，编码，存储，检索和维护的技术数据库的三件大事-1968,IBM推出IMS1969CODASYLt表DBTG报告1970E.F.Codd奠定关系数据库

8、基础数据库管理软件研究的目标是提高系统的性能和提高用户的生产率数据模型由数据结构(基础)数据操作数据约束组成数据模型分类概念层模型(ER)逻辑层模型物理层模型逻辑模型有层次模型IMS网状模型DBTG关系模型RDBME面向对象模型ODBMS对象关系模型(OracleDB2)模式-逻辑模式，概念模式内模式-物理模式，存储模式外模式-子模式，用户模式外模式/模式映像-逻辑独立性模式/内模式-物理独立性5 关系数据库系统关系数据模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束组成关系完整性-域完整性实体完整性参照完整性插入操作-首先检查实体完整性在检查参照完整性最后检查域完整性删除操作-只需考虑参照完

9、整性基本操作-并差笛卡尔积投影选择6 SQL结构化查询语言SQL-数据查询(SELECT)数据定义(CREATEDROPALTER)数据操作(INSERTUPDATEDELETE)数据控制(GRANTREVOKE)SQL特点-综合统一高度非过程化面向集合的操作方式灵活的使用方式语言简洁SQL语言数据定义语言DDL数据操彳语言DML数据控制语言DCL嵌入式和动态SQL规则SQL调用和会话规则模式SCHEMA索弓IINDEX域DOMAIN创建模式CREATESCHEMAS_SC_CAUTHORIZATIONJin删除模式DROPSCHEMAS_SC_SCASCADE建表CREATETABLES_S

10、C_C.STUDENT完整性约束FOREIGNKEY(S#)REFERENCESSTUDENT(S#)修改表ALTERTABLESTUDENTADDtelephoneCHAR(12)删除表DROPTABLESTUDENTRESTRICTcascade级联模式-以表中数据创建的视图索引全部消失restrict约束模式-只有先删除表内数据否则拒绝删除表数据简单查询SELECT*FROMstudentbetweenSELECTsname,ageFROMstudentWHEREageBETWEEN20AND22likeSELECT*FROMstudentWHEREsnameLIKE'_'

11、;_表示任意单个字符%表示和任意长字符串集合查询并union交intersect差except7 关系数据库的规范化理论与数据库设计数据依赖-函数依赖多值依赖合并规则由X-YX-Z,有X-YZ伪传递规则XfY,WY-Z有XW-Z分解规则X-YZ属于Y有X-Z1NF元组每个分量必须是不可再分的数据项2NF每个非主属性完全函数依赖于码3NF每个非主属性不传递依赖于马BCNF对于每个非平凡的函数依赖X-Y都有X包含码4NF对于每个非平凡的多值依赖2fY都有X包含码模式分解的等价标准-无损连接性保持函数依赖无损连接不一定保持函数依赖保持函数依赖不一定无损连接具有无损连接性一定达到BCNF保持函数依赖可

12、以3NF比一定BCNF数据库设计-结构特性设计行为特性设计概念模型设计常用自底向上的设计策略8 数据库系统实现技术数据库管理系统功能-数据定义数据操作数据存储和管理事务管理数据库管理系统分为-存储管理器查询处理器事务管理器支持对于所要求的数据进行快速定位的附加的数据结构称作索引-顺序索引散列索引顺序索引支持点查询和范围查询散列索引支持点查询不支持范围查询为了将大小不同的记录组织在同一个磁盘块中，常常采用分槽的页结构提高访问效率的方法-减少磁盘和内存之间传输的块数目查询优化-选择逻辑查询计划选择物理查询计划查询执行的最基本的动作是关系代数运算的执行事务是构成单一逻辑工作单元的操纵集合数据库系统事

13、务特征-原子性一致性隔离性持久性保持一致性是应用程序员责任保持原子性持久性是故障恢复机制责任系统故障类型-事务故障（逻辑错误系统错误）系统故障磁盘故障并发执行可能出现的问题-丢失更新对未提交更新的依赖不一致的分析并发控制最常用方法-封锁-共享锁（可读不可写）排他锁（可读可写）保证可串行性协议-两阶段封锁协议-增长阶段（可获得锁不可释放锁）减缩阶段（可以释放锁不可获得新锁）9 主流关系数据库管理系统理论研究-20.70初期实用阶段-20.70后期成熟和发展20.80开始成熟阶段-完整性客户机/服务器环境扩充OS功能网络的互联选用时考虑因素-1模型类型和用户个数2速度3软硬件性价比4开发使用者的经

14、验5安全性SQLserver2000-客户端组件服务器端组件通信组件客户端组件-企业管理器查询分析器数据传输服务联机丛书客户端网络使用工具服务器组件-SQL服务器服务SQL服务器代理分布师事务协调服务服务器网络实用工具SQLserver2000使用T-SQL语言SQLserver2000约束包括-主键约束外键约束唯一性约束条件约束非空值约束用windows2000和IIS5用作Internet平台使用ISAPI（函数调用集）AsP（服务器端脚本环境）Xml（扩展标记语言）Oracle-对象关系数据库管理系统（ORDBMS）基本概念-Oracle数据库Oracle实例Oracle数据库定义涉及模

15、式对象和一个或多个表空间Oracle数据库的物理存储按数据块盘块和段组织Oracle数据库实例由系统全局区用户进程Oracle进程Oracle数据库允许用用户的编程语言CJavaDeveloper/2000应用开发工具集Designer/2000提供CASEX具帮助对复杂问题建模分析和设计Discoverer/2000支持数据仓库Oracle解决数据仓库的方案是OracleOLAP产品Oracle针又Internet的产品是OracleWebserverOracl的对象关系特性-使用可变长度数组嵌套抽象的数据类型创建表对象视图构建虚对象管理大对象BLOB二进制数据大对象CLOB?符数据型大对象

16、BFILE只读二进制数据文件NCLOB固定宽度的CLOB安全性-保密性完整性可用性可控性权限-Oracle分为数据库系统权限数据库对象权限SQLServer分为服务器权限数据库权限三级身份认证系统登录数据库连接数据库对象访问10 新一代数据库系统工具数据库管理工具包（onlyforDBA）-加载工具备份工具文件重组工具性能监控工具for（数据库设计者，用户，DBA）-CASE（计算机辅助软件工程）应用开发环境通讯接口信息系统的三层结构-表现性应用逻辑性数据逻辑性优点-易维护可伸缩高可靠性低成本浏览器/服务器模式-以Web服务器为中心以应用服务器为中心以数据库服务器为中心服务器扩展程序主要使用C

17、GI（公共网关接口）WebAPI两种编程接口编写基于构件方式客户机浏览器-Web服务器（应用服务器）-数据库服务器-企业内部系统开发基于脚本方式客户机浏览器-Web服务器-应用服务器-数据库服务器-电子商务系统开发以数据库为中心的软件结构将数据库服务器和HTTP服务器紧密的结合起来数据库建模工具PowerDesigner-集成业务建模技术传统的数据库分析与设计UML对象模型PowerDesigne主要模块ProcessAnalyst-用于数据分析或数据发现DataArchitect-用于双层，交互式的数据库设计和构造AppModeler-用于物理建模和应用对象及数据敏感组件的生成MetaWor

18、ks-高级的团队开发信息的共享和模型的管理WarehuseArchitect-数据仓库和数据集市的建模和实现Viewer-用于只读的图形化方式访问整个企业的模型信息两种数据库模型图-数据库逻辑图数据库物理图可视化程序开发工具Delphi-第四代编程语言用高度结构化的ObjectPascal语言结构清晰高效优化提供了可视化应用程序开发环境可扩展数据库功能主窗口+对象检视器+窗体窗口+代码窗口Delphi在开发两层结构的数据库应用系统时-BDEADOdbExpressInterBase应用开发工具PowerBuider-随带的SYBASESQLAnywher劲能强大PowerBuider10.0为

19、使用NET开发工具的用户提供了DataWindow。NET数据窗口的操作的核心是数据库中的数据。数据窗口包括数据窗口对象数据窗口控件。支持的数据源-快速选择SQL选择查询对象外部数据源存储过程VisualStadio平台应用程序开发环境特点-快速的应用程序开发高效的团队协作突破性的用户体验VisualStadio2008允许开发人员针对多个。NETFramework版本开发的VisualStadio版本。VisualStadio2008实现了Dreamwaver网页编辑的功能11数据库技术发展数据模型是数据库系统的核心第一代数据库系统-层次模型数据库系统网状模型数据库系统第二代数据库系统-支持关系模型的关系数据库系统第三代数据库系统-新的数据库一个用领域集中式数据库系统不与其他计算机系统交互的数据库系统，所有的DBMS功能，应用程序的执行和用户界面处理都在同一台计算机上进行。分布式数据库系统-一个系统一个节点这些节点通过某种类型的网络连接在一起分布式数据库中可将出具库分割成被称片段的逻辑单位查询处理比较复杂客户机/服务器体系结构由大量的个人人计算机和工作站以及少量的中心主机型机器组成通过网络连接。客户程序访问标准-开放数据库互联ODBC标准面向Java程序语言的相关