记录

数据库

数据模型

数据模型：实体类型及实体类型间联系的模型
数据模型分类
- 概念数据模型
  - 实体
  - 属性 (.attribute)
  - 码（唯一标识实体的属性）
  - 域（属性的取值范围，options）
  - 实体型（具有相同属性的实体，=实体名+属性名）
  - 实体集（同型实体的集合）
  - 联系实体之间的对应关系（E-R）
    - 实体-矩形
    - 属性-椭圆形
    - 联系-棱形
- 结构数据模型（直接面向数据库的逻辑结构）
  - 任何一个DBMS（数据库管理系统）都以某个结构数据模型为基础。
  - 主要包括：层次（树结构）、网状（图结构）、关系（二维表格）、面向对象模型

三级模式结构、两级映像

外模式（视图） + 模式（基本表） + 内模式（存储文件）
- 外模式是用户和数据库系统的接口
- 概念模式反映数据库结构及其联系
- 内模式是数据物理结构和存储方式的描述
两级映像保证了数据库中的数据具有较高的逻辑独立性和物理独立性
模式-内模式映像（物理独立性）、外模式-模式映像（逻辑独立性）。

关系模型

术语
- 关系：对应一张二维表
- 元组：表中一行，对应一个记录值
- 属性：表中一列对应字段
- 域：属性的取值范围
- 关系模式：对关系的描述格式为关系名(属性1，属性2，...，属性名n)
- 候选码：属性或属性组合，能唯一标识一个元组
- 主码：候选码中选一个作为主码
- 主属性：包含在任何候选码中属性，不包含的是非主属性
- 外码：一个关系的属性是另一个关系的码
- 全码：关系模式的所有属性组是该关系的候选码
- 超码：一个包含码的属性集称为超码
定义：R(U, D, dom, F)
- R为关系名
- U为该系的属性名集合
- D为属性组U中属性所来自的域
- dom为属性向域的映像集合
- F为属性见数据的依赖关系集合
组成：关系数据结构+关系操作集合+关系完整性约束
- 关系数据结构：一张二维表格
- 关系操作集合：选择、投影等...
- 完整性约束：实体完整性 + 参照完整性 + 用户定义的完整性
  - 实体完整性：主属性不为空（能够被唯一标识）
  - 参照完整性：外码能在对应表中被找到（外码能找到）
  - 用户定义的完整性：用户对某一数据指定约束条件进行校验。（用户自定义校验）
集合运算符
- 笛卡尔积 x
  D1 = { 0, 1 }
  D2 = { a, b, c }
  D1 x D2 = { (0, a), (0, b), (0, c), (1, a), (1, b), (1, c) }
- 并 ∪
  - R ∪ S 所有元组合并，删除重复元组
- 差 -
  - R - S 属于R 不属于S的所有元组
- 交 ∩
  - R ∩ S 既属于R又属于S的元组集合
关系运算符
- 投影 π
  - 关系的垂直方向进行运算，选择若干属性组成新的关系
- 选择 σ
  - 关系的水平方向进行运算，选择满足给定条件的元组
- 连接⋈
  - θ连接：从R与S的笛卡尔积中选取属性间满足一定条件的元组。
  - 等值连接：当θ为=时
  - 自然连接：除去重复属性的等值连接。
    - 计算R x S
    - 根据等值条件筛选公共属性相同的元组
    - 去除相同的列（公共属性）
  - 外连接：是对连接运算的扩展，处理由于连接运算缺失的信息
    - 左外连接⟕ ，以运算符左侧为准，自然连接后用null填充来自右侧关系的属性
    - 右连接⟖，同上，以右侧运算符为准
    - 全外连接⟗，既做左连接，也做右连接，合并结果
  其实自然连接达到的目的是根据A表进行B表的关联查询，但是由于只做等值查询，舍弃了A表中没有关联B表的其他数据。
  左连接解决该问题，将未关联的元组属性填写为null
  右连接反之，以右侧为主
- 除 ÷

运算符转SQL

投影选择
- 投影 select 不支持列序号
- 选择 where
  sql
```
select A,B,C from R where B >= 5
```
笛卡尔积 R, S

自然连接

对于R(A, B, C) S(B, C, D)来说， R⋈S的SQL如下

sql

select R.A, R.B, R.C, S.D from R, S where R.B = S.B and R.C = S.C

SQL语言

数据定义语言

建立数据库 CREATE DATABASE
建立基本表 CREATE TABLE 表名 (列名1 数据类型1 [列级完整性约束条件], 列名2 数据类型2, ...[表级完整性])
修改表结构
- 增加列 ALTER TABLE 表名 ADD 列名类型
- 修改列 ALTER TABLE 表名 ALTER COLUMN 列名新类型
- 删除列 ALTER TABLE 表名 DROP COLUMN 列名
删除表 DROP TABLE 表名

列级完整性约束条件

not null 不为空
unique 唯一，不允许重名
not null unique 不为空且唯一
default 默认值

sql

create table zst
(
	a int not null,
  b int unique,
  c int not null unique,
  d char(3) default 'zst'
)

表级完整性约束条件

PRIMARY KEY 主键
FOREIGN KEY 连接到外键，选值只能参照外表的值范围
CHECK 检查，写逻辑自定义

sql

create table S
(
	refme int
)

create table R
(
	a int,
  b int,
  c int,
  primary key(a), -- a作为主键， 可以填多个
  foreign key(b) references S(refme), -- b外键 关联到S.refme，refme必须是unique唯一的
  check (c >= 0 and c <= 100) -- c范围为0 - 100
)

数据操纵语言

插入

sql

-- 直接插入数据
insert into 表名 (列名序列) values (元组值)
insert into student values(1, 2, 3)
insert into student(学号) values (1)

-- 插入查询结果值
insert into 表名 (列名序列) select 查询语句

删除

sql

delete from 表名 [where 条件表达式]
delete from student where 学号 = '1'

修改

sql

update 表名 set 列名=值表达式[,列名=值表达式...] [where 条件表达式]
update student set 学号='2' where 班号='5班'

数据查询语言

sql

select 选择列名 （从表中提取列的数据）
from 表名 
where 行条件表达式
group by 分组 列名序列
having 组条件表达式
order by 列名

投影查询 select
- 去除重复行可使用DISTINCT关键字
sql
```
select distinct 学号 from student
```
- 用as关键字修改列名别名
sql
```
select 学号 as sno from student
```

选择查询where

比较运算between ... and ...

sql

select * from score where 分数 between 60 and 80

模糊匹配[not] like
通配符%代表任意长度（含0）字符串，_代表任意单个字符

sql

select * from student where 姓名 like '王%'
select * from student where 姓名 not like '王_'

集合比较运算[not] in

sql

select * from score where 分数 in (85, 86, 87)

逻辑组合运算
用and or拼接以上查询

排序 order by

order by必须是select的最后一个子句

asc升，desc降

sql

-- 升序
select * from student order by 班号 asc
-- 降序
select * from student order by 班号 desc
-- 多字段排序，先以班号升序，相同的再按照分数降序
select * from student order by 班号 asc, 分数 desc

聚合函数
- 聚合函数实现数据统计功能，对一组值计算返回单一值
- 平均值AVG
  sql
```
select AVG(分数) from score
```
- 选择的项数 COUNT
  sql
```
select COUNT(分数) from score
```
- 最小值 MIN
  sql
```
select MIN(分数) from score
```
- 最大值 MAX
  sql
```
select MAX(分数) from score
```
- 总和 SUM
  sql
```
select SUM(分数) from score
```
数据分组group by
- select将满足where条件的记录按照指定列分成集合组
- 和聚合函数一起用时，先分组，再分别进行聚合运算
- having子句筛选执行聚合后满足条件的组
- 执行顺序
  - 执行where
  - group by进行分组
  - 聚合函数
  - having筛选符合条件的分组

表的连接查询

内连接 INNER JOIN

sql

select * from student inner join score on student.`学号` = score.`学号`

等值连接（值相等方式连接表）

sql

-- 查询09033班各科的课程平均分
-- 这里使用了表的别名
select y.课程号, AVG(y.分数) as '平均分'
from student x, score y
where x.学号=y.学号 and x.班号='09033' and y.分数 is not null
group by y.课程号

非等值连接（其它方式连接表）

sql

select 学号,课程号,等级
from score, grade
where 分数 between low and upp
order by 等级

自连接（同表中某行和另一行连接起来）

sql

-- 查询3-105课程成绩高于109号学生的所有学生记录
select x.课程号,x.学号,x.分数
from score x, score y
where x.课程号='3-105' and y.课程号 = '3-105' and y.学号='109' and x.分数>y.分数
order by x.分数 desc

外连接 OUTER JOIN

左外连接

sql

select course.课程名, teacher.姓名
from course left join teacher on (course.教师编号=teacher.教师编号)

右外连接

sql

select course.课程名, teacher.姓名
from course right join teacher on (course.教师编号=teacher.教师编号)

全外连接

sql

select course.课程名, teacher.姓名
from course full join teacher on (course.教师编号=teacher.教师编号)

一般子查询（一个查询是另一个查询的条件）内容用例较多 link

sql

-- 课程号为305 且 分数比245最低分要高的数据，降序排列
select * from score
where 课程号='105' and 分数 > any(
	select 分数 from score
  where 课程号='245'
)
order by 分数 desc

相关子查询（子查询依赖主查询）

sql

-- 成绩比该课程平均成绩高的学生成绩表
-- 每次比较依赖当前课程号，通过当前课程号查询平均成绩
select *
from score a
where 分数 > (
	select avg(分数)
  from score b
  where a.课程号=b.课程号 and 分数 is not null
)

查询结果的并交差

sql

select * from teacher
union / intersect / except -- 并 交 差
select * from student

SQL访问控制

GRANT 授权

sql

grant <权限>[<权限>] on <对象类型><对象名> to <用户>[<用户>]

-- s,p,j所有权限赋给user1, user2
grant all privileges on table s,p,j to user1, user2

-- s的插入权限赋值给user1，允许赋值给其他用户(with grant option)
grant insert on table s to user1 with grant option

-- 建表权限
grant createtab on database db1 to user1

REVOKE 收回权限，同上

sql

-- 收回所有用户对S的查询权限(public)
revoke select on table s from public

-- 收回user1对s表的sno列修改权限
revoke update(sno) on table s from user1

视图

定义：从一个或者多个基本表或视图导出的表（虚拟表）

创建/删除

sql

create view 实体名
as select 查询子句
[with check option] -- 增删改式增加查询子句的条件表达式

-- 例子
create view student
as selelct * from 学生表 where 专业='计算机'

-- 删除
drop view 视图名

with check option作用是在增删改时，校验where子句规则
增删改视图时，基本表数据跟随变化（视图是基本表的映射）。

索引

创建唯一索引，保证数据记录的唯一性。
加快检索速度
内模式定义所有的内部记录类型、索引和文件的组织方式

语句

SQL

CREATE [UNIQUE] [CLUSTER]INDEX <索引名> ON <表名>(<列名>[<次序>][,])
-- UNIQUE 表明一个索引只对应唯一数据记录
-- CLUSTER 表明要建立的索引是聚簇索引，索引顺序与表中记录的物理顺序一致

-- 例如
CREATE UNIQUE INDEX S-SNO ON S(Sno)

-- 删除索引
DROP INDEX<索引名>

关系模式

定义
- R<U, D, dom, F> 五元组。通常看作三元组，忽略3 4，即R<U, F>
- R为关系名
- U为一组属性
- ~~属性组U属性来自域D~~
- ~~dom为属性到域的映射~~
- F为属性组U上的一组数据依赖
反映的是各个属性间的关系
所谓数据依赖指的是从A可以推导出B，例如学号->姓名，(学号, 课程号) -> 成绩
函数依赖
- 平凡的函数依赖：由A推导出A或者A的子集
- 非平凡的函数依赖：相对于👆
- 完全函数依赖：必须要有A中所有属性才能推导出B
- 部分函数依赖：相对于👆
- 传递依赖：A->B,B->C，C对A传递依赖
- 码：候选码是能推导出关系的被依赖值的最小集合，根据这个集合就能推导出所有属性。多个候选码，选一个为主码
- 主属性：包含在任何一个候选码的属性
函数依赖公理系统
求函数属性闭包（求最小的能推导所有属性的集合）
解题技巧：谁没有在右边出现过就拿来做主键，因为无法推导
求主属性时，如果候选码为{A, B}, {A, C}，则主属性为A,B,C
📒 从题中的总结
- R(H, L, M P)的主键为全码，主键为HLMP

关系模式的范式

规范化关系模式的标准，有6种范式：1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF、5NF，依次要求更高

第一范式

对于关系模式，每个属性只包含原子项，不可分割

存在的问题：数据冗余，更新异常。~~函数依赖，属性间可互相推导~~

数据冗余造成的更新异常。所有数据在一张大表时，修改一个数据要修改很多行。

第二范式

在1NF的基础上，每个非主属性都完全函数依赖于候选码。~~即通过候选码能够推导出所有的信息~~

1NF->2NF的解决方法：将关系分解为多个关系

存在的问题：传递函数依赖（上图的学号->学院，学院->院长）

第三范式

在2NF的基础上，每个非主属性都非传递函数依赖于候选码

存在的问题：主属性对候选码的部分依赖和传递依赖，例如下图中，书店对(书店, 图书)的部分依赖

BC范式

依赖集中每个依赖的决定因素（->左侧）必定包含关系的某个候选码

第四范式（略）

规范化步骤

📒 从题中的总结

判断符合什么范式
- 先求主属性，假设主属性是A (B, C)
- 1NF，属性是否是原子的
- 2NF，非主属性有没有完全依赖于主属性
  - 如果有个 B -> F，则是部分依赖
  - 如果是(A, S) -> H，不是部分依赖
- 3NF，有没有传递依赖
- BCNF，依赖关系的左侧都是超键（包含某个候选键）
- 4NF，多值依赖

无损连接和保持函数依赖

不知道炸薯条讲的是什么，直接记录解题方法

判断无损连接：
分解后的连接R1 = {(A, B), (B, C)}，将(A,B)和(B,C)自然连接得到(A,B,C)看是否符合之前的关系
判断是否函数依赖：
❓默认R={(A, B)}是AB可互相推导的，看符不符合之前的关系，或者用之前关系的候选关键字+当前的推导关系看能否推导所有属性

数据库设计

策略：自顶向下，自底向上
分为四个阶段，依次为：
- 用户需求分析
  - 成果物：建立需求说明文档（包含数据流图、数据字典）
- 概念设计，分析定义信息，常采用E-R方法进行描述
  - 合并E-R图冲突
    - 属性冲突，同一属性存在于不同的分E-R图
    - 命名冲突，属性同义不同名或同名不同义
    - 结构冲突，同一实体有不同的属性，某一对象既是属性又是实体
  - 合并优化
    - 实体类型合并
    - 冗余属性消除，求并集
    - 冗余联系的消除
- 逻辑设计，关系模式，规范化
  - 联系转换为关系模式
    - 1:1
      - 方式1：将联系转换为独立的关系模式，关系模式名称取联系的名称，属性取两个实体的码及联系的属性
      - 方式2**（更常用）**：给一个实体属性集中增加另一方的码和该联系的属性
    - 1:n
      - 方式1：独立的关系模式，名称取联系的名称，属性取两个实体的码及联系的属性。码是n方实体的码
      - 方式2：将联系归并到n方，给n方实体增加一方实体的码和联系的属性。
    - m:n
      - 只能转换为独立关系模式，名称取联系名称，属性取两方实体的码及联系的属性，关系的码是多方实体的码构成的属性组。
- 物理设计，逻辑模型在计算机中的具体实现方案
- ~~数据库实施~~
- ~~数据库运行、维护~~

E-R模型

实体 （矩形）
- 弱实体 （双边矩形），必须以另一个实体为前提
联系 （棱形）
- 弱实体集对应标识性联系 （双边棱形）
属性 （椭圆形）
- 简单属性（原子性，不可再分）复合属性
- 单值属性（属性只有单个值）多值属性 （双椭圆）
- NULL属性
- 派生属性 （虚椭圆）（由其他属性得来）

数据库的控制功能

事务

特性
- 原子性。要么都做，要么都不做
- 一致性。执行结果必须从一个一致性状态变到另一个一致性状态。
- 隔离性。事务相互隔离，互相不可见。
- 持久性。事务提交成功，即使数据库崩溃，更新操作也永久有效。

数据库备份与恢复

故障类型
- 事务内部故障
- 系统故障
- 介质故障
- 计算机病毒
备份方法
- 静态转储，动态转储。区别：动态转储期间可对数据库操作。
- 海量转储，增量转储。区别：转储全部数据 / 转储上次转储后更新的数据。
- 日志文件。将操作写入日志文件，利用日志文件记录进行恢复。
恢复
- 反向扫描文件日志
- 对事务更新操作执行逆操作
- 继续反向扫描日志文件，做相同处理，直到事务开始标志。

并发控制（锁）

排他锁（X锁）
- T对A加上X锁后，只能T读取、修改A，其他事务也不能再加锁
共享锁（S锁）
- T对A加上S锁后，只允许T读取A，其他事务对A能加S锁，能读取A

数据库 ​

数据模型 ​

三级模式结构、两级映像 ​

关系模型 ​

运算符转SQL ​

SQL语言 ​

数据定义语言 ​

数据操纵语言 ​

数据查询语言 ​

SQL访问控制 ​

视图 ​

索引 ​

关系模式 ​

关系模式的范式 ​

第一范式 ​

第二范式 ​

第三范式 ​

BC范式 ​

第四范式（略） ​

规范化步骤 ​

无损连接和保持函数依赖 ​

数据库设计 ​

E-R模型 ​

数据库的控制功能 ​

事务 ​

数据库备份与恢复 ​

并发控制（锁） ​

分布式数据库 ​

数据库