0. 复习课：考点

第一章 绪论

一．数据模型

了解何谓数据模型，数据结构化的重要性。

了解数据模型三要素：数据结构、数据操作、数据约束（完整性约束）

二．数据库系统结构

1 系统结构

掌握三级模式两级映象

掌握若干概念：模式、字模式、内模式、模式/子模式映射、模式/内模式映射。

各自定义、特点、作用。

三．数据库系统组成

了解：硬件、软件、用户、DB

了解DBMS组成：DB定义、数据操作语言及其编译、DB运行控制、实用程序。

四．数据库系统优点

掌握数据结构化、数据高度共享、数据独立性高、安全性等优点（能联系实际）。

第二章 关系数据库

一．关系数据结构

掌握笛卡尔积、域、基数、关系、候选码、主码、全码、外码、关系模式、关系数据库等概念

二．关系的完整性

了解实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。

三．关系代数

掌握传统的集合操作：并、差、笛卡尔积

掌握扩展的关系操作：选择、投影

掌握组合的关系操作：交、连接运算（q连接、等值连接、自然连接）

掌握关系代数表达式。除法、关系演算语言不作要求。

第三章 Sql语言

一．概述

了解Sql语言特点

二．数据定义功能

掌握建库、建表、建索引，创建视图等语句

掌握和理解索引的类型、作用。理解可以用什么数据结构实现索引。

三．数据查询功能

掌握简单查询、嵌套查询、分组查询、集合查询、查询视图。

掌握根据查询要求撰写Sql语句。

四．数据更新功能

了解Insert、Delete、Update语句的写法。

了解视图更新。

五、视图

掌握视图创建语句；

掌握视图的优点：安全性，提高逻辑独立性和简化查询等。

第四章 数据库安全性

一．数据库安全性

了解数据库安全性内容，实现安全性方法。

了解安全性控制及其SQL语句的实现

第五章 数据库完整性

一．数据库完整性

掌握三类数据库完整性，了解完整性约束条件，掌握实现完整性策略及其实现语句。注意完整性和一致性的区别。

第六章 关系数据理论

一．关系模式设计的问题

理解关系模式在数据更新时出现的数据语义问题，要求能够分析一个关系模式存在的数据操作异常。

二．关系模式规范化

掌握函数依赖的概念。包括平凡、非平凡的函数依赖、部分、传递函数依赖等。

了解1NF，2NF，3NF，BCNF的定义。

三．函数依赖的公理系统

了解逻辑蕴涵、F+背包概念，掌握属性闭包的计算，掌握函数依赖集最小化的计算。

掌握Armstrong公理系统及其推理规则。

第七章 数据库设计

一．概述

掌握数据库设计步骤、方法、内容。

二．需求分析

了解需求分析的任务、方法、步骤。

三．概念设计

掌握局部E－R图设计方法，了解视图合成方法。

四．逻辑设计

掌握逻辑设计方法、内容，掌握从E－R图向特定DBMS转化的方法。

第八章 关系数据库引擎基础及B+树

一、 数据库存储

掌握数据库存储结构（文件、页、元组）

第九章 关系查询处理和查询优化

1、 掌握逻辑优化（目标，算法）

2、 了解物理优化

第十章 数据库恢复技术

一．事务

掌握事务定义、构成方式、ACID特性。

二．数据库恢复

了解三类故障，了解数据库备份方式和策略。

掌握基于日志的恢复策略。

掌握基于检查点的恢复策略。

第十一章 并发控制

掌握破坏隔离性而引起的三个问题：丢失更新，读脏数据以及不可重复读。

掌握封锁方法、三级封锁协议。

掌握并发调度的可串行性，掌握两段锁协议。

了解封锁的粒度，了解活锁和死锁。

一 绪论

三级模式和两级映象

结构：三级模式和两级映象

  • 三级模式：模式、外模式、内模式；三级模式之间有两级映象

    • 模式：逻辑模式；逻辑结构
    image-20230618220104767
    • 外模式；
    image-20230618220136373
    • 内模式：存储模式 / 物理模式;存储结构

  • 二级映象

    • image-20230618220352648
    • image-20230618220405817

三级结构与二级映象的目的是为了实现数据独立性，即：当内模式、模式发生改变时可以通过改变系统的映象来使应用程序不必改变

因此二级模式分别对应有数据的逻辑独立性和数据的物理独立性

外模式 / 模式映象——数据的逻辑独立性：

image-20230618220904679

模式 / 内模式映象——数据的物理独立性：

image-20230618221019717

数据库系统优点

二 关系代数(关系数据库)

关系数据结构

掌握笛卡尔积、域、基数、关系、候选码、主码、全码、外码、关系模式、关系数据库等概念

域(Domain)：一组具有相同数据类型的值的集合

笛卡尔积：可表示为二维表

关系：是有意义的笛卡尔积(对笛卡尔积命名)，当然也可以用二维表表示

  • 关系的性质

    image-20230618223226610

候选码、主码、外部码：

image-20230618223410124

关系数据结构的一个实例：

image-20230618223627554

关系模式：一个关系的描述；需要包含：关系名，属性名，每个属性的域(也就是数据类型)，属性间的数据依赖

对于 关系模式 与 (一个)关系，可以这样理解：(一个)关系是关系模式的一个实例

关系代数

掌握传统的集合操作：并、差、笛卡尔积

掌握扩展的关系操作：选择、投影

掌握组合的关系操作：交、连接运算（q连接、等值连接、自然连接）

掌握关系代数表达式。除法、关系演算语言不作要求。

交、并、差

广义笛卡尔积 $ \times $

选择运算 $\sigma_F(R)$：选择行

  • F为选择条件(一般是属性间的表达式)，从关系中选择出满足条件的行(数据)

投影 $ \Pi_A(R) $：选择列

  • A为R的一些属性列，投影就是从关系中取出特定的列，注意：投影的结果要去除相同的行

连接：$ \mathop{\Join} \limits_{A \theta B} $ 从两个关系的广义笛卡尔积中选择给定属性间满足一定条件的元组

自然连接：$ \Join $ 从两个关系的广义笛卡儿积中选取在相同属性列上取值相等的元组，并去掉重复的列

注意：除法不做要求

三 SQL

image-20230417090912383

数据定义功能

掌握建库、建表、建索引，创建视图等语句

掌握和理解索引的类型、作用。理解可以用什么数据结构实现索引。

  • 基本表的定义：
CREATE TABLE C (
  C# CHAR(4),
  CNAME CHAR(10) NOT NULL,
  TEACHER CHAR(8),
  PRIMARY KEY (C#)
               REFERENCES C(S#),
  CHECK(GRADE is null)
);
  • 建库
# 建库
create database 数据库名
# 删库
drop database 数据库名
  • 建索引：实际上就是 记录的关键字与其相应地址的对应表
  • 建视图

数据查询功能

掌握简单查询、嵌套查询、分组查询、集合查询、查询视图。

掌握根据查询要求撰写Sql语句。

  • 一些子句

select from where

order by

image-20230619010443473

group by

image-20230619010722136

视图

掌握视图创建语句；

掌握视图的优点：安全性，提高逻辑独立性和简化查询等。

image-20230619011137912
create view 视图名
	as <查询表达式>

四 数据库安全性(本章了解)

五 数据库完整性

  • 三种数据库完整性

六 关系数据理论

  • 异常

数据冗余

更新异常

插入异常

删除异常

关系模式规范化

掌握函数依赖的概念。包括平凡、非平凡的函数依赖、部分、传递函数依赖等。

了解1NF，2NF，3NF，BCNF的定义。

函数依赖：理解一下

平凡函数依赖：没什么信息量，所以平凡

image-20230619022216114

非平凡的函数依赖：Y不是X的子集

部分 / 完全函数依赖：关于 子集 能不能决定Y

image-20230619023002717

传递函数依赖：字面义

范式与规范化：

image-20230619023637936 image-20230619023646816

函数依赖公理系统

了解逻辑蕴涵、F+背包概念，掌握属性闭包的计算，掌握函数依赖集最小化的计算。

掌握Armstrong公理系统及其推理规则。

逻辑蕴含：

image-20230619024533959

Armstrong公理系统：

image-20230619024629938

推理规则：

  • 合并规则

    image-20230619024739800

  • 分解规则

image-20230619024824753

  • 为传递规则

    image-20230619024848503

属性闭包与函数依赖集最小化

函数依赖闭包$F^+$一般难求，转而求属性集的闭包

属性集闭包$X_F^+$求法：(下图描述很复杂，其实很简单)

image-20230619232254188

最小依赖集

每一个函数依赖集都等价于一个最小依赖集->需要进行极小化处理

  1. image-20230619233531866
  2. image-20230619233550071
  3. image-20230619233600312

注意：F的最小依赖集不一定唯一，与对各个函数依赖的处置顺序有关

通过两个示例来理解：

  • 、根据(2)检查依赖
image-20230619234146915
  • 根据(3)检查左侧属性集
image-20230619234120651

七 数据库设计

掌握数据库设计步骤、方法、内容。

了解需求分析的任务、方法、步骤。

掌握局部E－R图设计方法，了解视图合成方法。

掌握逻辑设计方法、内容，掌握从E－R图向特定DBMS转化的方法。

翻译：

掌握根据需求画E-R图，根据E-R图转为关系模式明确主码外码

E-R图部分：暂略

将实体转化为关系模式：比较直观

将联系转化为关系模式：

  • 1:1联系

可以与任意一端的关系模式进行合并

  • 1:n联系

可以独立，也可以与n端对应的关系模式合并

  • m:n联系

一般转换为一个关系模式，该关系的码是各实体码的组合

八 数据库存储

掌握数据库存储结构（文件、页、元组）

九 查询优化

掌握逻辑优化

image-20230619121620369
  • 关系代数等价变换规则

连接、笛卡尔积交换，结合律

投影串接：一次选出最终所需列

选择串接：一次检查全部选择条件

十 数据库恢复技术

一．事务

掌握事务定义、构成方式、ACID特性。

二．数据库恢复

了解三类故障，了解数据库备份方式和策略。

掌握基于日志的恢复策略。

掌握基于检查点的恢复策略。

  • ACID
image-20230619142046578

  • 基于日志的恢复策略

    • 事务故障的恢复：根据日志反向扫描逆操作至开始
    • 系统故障的恢复：
    • 介质故障的恢复
    image-20230619144551815

  • 检查点的恢复策略：

image-20230619144733174

十一 并发

掌握破坏隔离性而引起的三个问题：丢失更新，读脏数据以及不可重复读。

掌握封锁方法、三级封锁协议。

掌握并发调度的可串行性，掌握两段锁协议。

了解封锁的粒度，了解活锁和死锁。

丢失更新：

image-20230619150723795

读脏数据：读取后原数据更改，所读取的就变"脏"

不可重复读：重复读会产生不一致

封锁方法与三级封锁协议

  • Xlock
image-20230619151323013
  • Slock
image-20230619151348258
  • 三级封锁协议；
    • 一级封锁协议：修改前加X锁
    • 二级封锁协议：读前加S锁
    • 三级封锁协议：改为仅当事务T结束时才释放锁
image-20230619153559316

并发调度

两段锁协议

即：在扩展阶段获得封锁，在收缩阶段释放封锁

能够保证冲突可串行化

强严格2PL：释放时事务结束阶段释放全部封锁。

QUESTIONS

  • 数据库完整性都考啥？怎么看