《數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用》復(fù)習(xí)重點(diǎn)

第一章數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念一、數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展分為四個(gè)階段：人工管理階段、文件系統(tǒng)階段、數(shù)據(jù)庫(kù)階段和高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)階段。數(shù)據(jù)庫(kù)階段數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)：1）采用數(shù)據(jù)模型表示復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2）有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。3）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為用戶提供了方便的用戶接口。4）提供四方面的數(shù)據(jù)控制功能：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制、數(shù)據(jù)的完整性、數(shù)據(jù)安全性。5）增加了系統(tǒng)的靈活性。數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）:是長(zhǎng)期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）：是位于用戶與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問(wèn)DB的方法，包括DB的建立、查詢、更新及各種數(shù)據(jù)控制。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）：是實(shí)現(xiàn)有組織地、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問(wèn)的計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。二、數(shù)據(jù)描述分為三個(gè)階段：概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)中的術(shù)語(yǔ)：1）實(shí)體：客觀存在，可以相互區(qū)別的事物稱為實(shí)體。2）實(shí)體集：性質(zhì)相同的同類(lèi)實(shí)體的集合。3）屬性：實(shí)體有很多特性，每一個(gè)特性稱為屬性。4）實(shí)體標(biāo)識(shí)符（關(guān)鍵碼或鍵）：能惟一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约?。以上概念均有?lèi)型和值之分。邏輯設(shè)計(jì)中的術(shù)語(yǔ)：1）字段（數(shù)據(jù)項(xiàng)）：標(biāo)記實(shí)體屬性的命名單位稱為字段或數(shù)據(jù)項(xiàng)。2）記錄：字段的有序集合。3）文件：同一類(lèi)記錄的集合。4）關(guān)鍵碼：能惟一標(biāo)識(shí)文件中每個(gè)記錄的字段或字段集。以上概念均有類(lèi)型和值之分。概念設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)中術(shù)語(yǔ)的對(duì)應(yīng)關(guān)系：概念設(shè)計(jì)邏輯設(shè)計(jì)實(shí)體一記錄屬性一字段（數(shù)據(jù)項(xiàng)）實(shí)體集一文件實(shí)體標(biāo)識(shí)符一關(guān)鍵碼實(shí)體之間聯(lián)系的元數(shù)：與一個(gè)聯(lián)系有關(guān)的實(shí)體集個(gè)數(shù)。常用二元聯(lián)系。二元聯(lián)系的類(lèi)型有三種：一對(duì)一聯(lián)系、一對(duì)多聯(lián)系、多對(duì)多聯(lián)系。一對(duì)一聯(lián)系：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體至多和實(shí)體集E2中的一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，反之亦然，那么實(shí)體集E1和E2的聯(lián)系稱為“一對(duì)一聯(lián)系”，記為“1：1”。一對(duì)多聯(lián)系：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體間有聯(lián)系，而E2中每個(gè)實(shí)體至多和E1中一個(gè)實(shí)體有聯(lián)系，那么稱E1對(duì)E2的聯(lián)系是“一對(duì)多聯(lián)系”，記為“1：N”。多對(duì)多聯(lián)系：如果實(shí)體集E1中每個(gè)實(shí)體可以與實(shí)體集E2中任意個(gè)（零個(gè)或多個(gè)）實(shí)體間有聯(lián)系，反之亦然，那么稱E1和E2的聯(lián)系是“多對(duì)多聯(lián)系”，記為“M：N”。三、數(shù)據(jù)抽象的級(jí)別數(shù)據(jù)模型：描述數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和定義，對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象。從現(xiàn)實(shí)世界的信息到數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以及用戶使用的數(shù)據(jù)是一個(gè)逐步抽象過(guò)程，根據(jù)數(shù)據(jù)抽象的級(jí)別定義了四種模型：概念模型、邏輯模型、外部模型和內(nèi)部模型。概念模型:表達(dá)用戶需求觀點(diǎn)的數(shù)據(jù)全局邏輯結(jié)構(gòu)的模型。邏輯模型：表達(dá)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)觀點(diǎn)的DB全局邏輯結(jié)構(gòu)的模型。外部模型：表達(dá)用戶使用觀點(diǎn)的DB局部邏輯結(jié)構(gòu)的模型。內(nèi)部模型：表達(dá)DB物理結(jié)構(gòu)的模型。數(shù)據(jù)抽象的過(guò)程、即數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的過(guò)程具體步驟：1）根據(jù)用戶需求，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型；2）根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則，把概念模型轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模型；3）根據(jù)用戶的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)不同的外部模型，給程序員使用；4）數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)時(shí)，要根據(jù)邏輯模型設(shè)計(jì)其內(nèi)部模型。通常分為概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)（2和3步）和物理設(shè)計(jì)三個(gè)階段。常用的概念模型是實(shí)體聯(lián)系（ER）模型，ER模型主要用ER圖來(lái)表示。邏輯模型的分類(lèi)：層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型等。層次模型：用樹(shù)型（層次）結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。1969年，美國(guó)IBM公司的IMS系統(tǒng)是典型的層次模型系統(tǒng)。網(wǎng)狀模型：用有向圖結(jié)構(gòu)表示實(shí)體及實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。1969年，CODASYL組織提出DBTG報(bào)告中的數(shù)據(jù)模型是網(wǎng)狀模型的主要代表。關(guān)系模型：是由若干個(gè)關(guān)系模式組成的集合。關(guān)系模式即記錄類(lèi)型，它的實(shí)例稱為關(guān)系，每個(gè)關(guān)系實(shí)際上是一張二維表格。1970年，美國(guó)IBM公司的E.F.Codd連續(xù)發(fā)表論文，提出關(guān)系模型，奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的理論基礎(chǔ)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是目前的主流數(shù)據(jù)庫(kù)。外部模型中的模式稱為視圖。三級(jí)模式：從用戶（或應(yīng)用程序）到數(shù)據(jù)庫(kù)之間，DB的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述有三個(gè)層次：1）外模式：用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的接口，是用戶用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。外模式由若干個(gè)記錄類(lèi)型組成。2）邏輯模式：是數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)的整體邏輯結(jié)構(gòu)的描述。3）內(nèi)模式：是數(shù)據(jù)庫(kù)在物理存儲(chǔ)方面的描述。注意：外模式是邏輯模式的子集。兩級(jí)映像：1）外模式/邏輯模式映像：存在于外模式和邏輯模式之間，用于定義外模式和邏輯模式之間的對(duì)應(yīng)性。2）邏輯模式/內(nèi)模式映像：存在于邏輯模式和內(nèi)模式之間，用于定義邏輯模式和內(nèi)模式之間的對(duì)應(yīng)性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的三級(jí)模式、兩級(jí)映像結(jié)構(gòu)使數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)達(dá)到了高度的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)獨(dú)立性：是指應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間相互獨(dú)立，在修改數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，盡可能不修改應(yīng)用程序。分為邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性和物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性：如果數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯模式要修改，那么只要對(duì)外模式/邏輯模式映像作相應(yīng)的修改，可以使外模式和應(yīng)用程序盡可能保持不變。這樣就認(rèn)為數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到了邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性。物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性：如果數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)模式要修改，即數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)有所變化，那么只要對(duì)邏輯模式/內(nèi)模式映像作相應(yīng)的修改，可以使邏輯模式盡可能保持不變。也就是對(duì)內(nèi)模式的修改盡量不影響邏輯模式，當(dāng)然對(duì)外模式和應(yīng)用程序的影響更小，這樣就認(rèn)為數(shù)據(jù)庫(kù)達(dá)到了物理數(shù)據(jù)獨(dú)立性。四、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）DBMS的主要功能:數(shù)據(jù)庫(kù)的定義功能（DBMS提供DDL定義數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)模式、兩級(jí)映像等）、數(shù)據(jù)庫(kù)的操縱功能（DBMS提供DML實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作，基本的數(shù)據(jù)操作有檢索和更新兩類(lèi)）、數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)功能、數(shù)據(jù)字典。五、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（DBS）DBS的組成：是數(shù)據(jù)庫(kù)、硬件、軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)管理員的集合體。軟件包括DBMS、OS、各種主語(yǔ)言和應(yīng)用開(kāi)發(fā)支撐軟件等程序。其中，DBMS是DBS的核心軟件，要在OS支持下才能工作。數(shù)據(jù)庫(kù)管理員（DBA）：是控制數(shù)據(jù)整體結(jié)構(gòu)的一組人員，負(fù)責(zé)DBS的正常運(yùn)行，承擔(dān)創(chuàng)建、監(jiān)控和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)的責(zé)任。第二章數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和ER模型一、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生存期.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生存期：數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)從開(kāi)始規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、維護(hù)到最后被新的系統(tǒng)取代而停止使用的整個(gè)期間。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)生存期分七個(gè)階段：規(guī)劃、需求分析、概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)行維護(hù)。規(guī)劃階段三個(gè)步驟：系統(tǒng)調(diào)查、可行性分析、確定數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)總目標(biāo)。需求分析階段：主要任務(wù)是系統(tǒng)分析員和用戶雙方共同收集數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)所需要的信息內(nèi)容和用戶對(duì)處理的需求，并以需求說(shuō)明書(shū)的形式確定下來(lái)。概念設(shè)計(jì)階段：產(chǎn)生反映用戶單位信息需求的概念模型。與硬件和DBMS無(wú)關(guān)。邏輯設(shè)計(jì)階段：將概念模型轉(zhuǎn)換成DBMS能處理的邏輯模型。外模型也將在此階段完成。物理設(shè)計(jì)階段：對(duì)于給定的基本數(shù)據(jù)模型選取一個(gè)最適合應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)的過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)主要指數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)記錄格式、存儲(chǔ)記錄安排和存取方法。數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)：包括定義數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)裝載、編制與調(diào)試應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫(kù)試運(yùn)行。二、ER模型的基本概念ER模型的基本元素是：實(shí)體、聯(lián)系和屬性。實(shí)體：是一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象，指應(yīng)用中可以區(qū)別的客觀存在的事物。實(shí)體集：是指同一類(lèi)實(shí)體構(gòu)成的集合。實(shí)體類(lèi)型：是對(duì)實(shí)體集中實(shí)體的定義。一般將實(shí)體、實(shí)體集、實(shí)體類(lèi)型統(tǒng)稱為實(shí)體。聯(lián)系：表示一個(gè)或多個(gè)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。聯(lián)系集：是指同一類(lèi)聯(lián)系構(gòu)成的集合。聯(lián)系類(lèi)型：是對(duì)聯(lián)系集中聯(lián)系的定義。一般將聯(lián)系、聯(lián)系集、聯(lián)系類(lèi)型統(tǒng)稱為聯(lián)系。同一個(gè)實(shí)體集內(nèi)部實(shí)體之間的聯(lián)系，稱為一元聯(lián)系；兩個(gè)不同實(shí)體集實(shí)體之間的聯(lián)系，稱為二元聯(lián)系，以此類(lèi)推。屬性：實(shí)體的某一特性稱為屬性。在一個(gè)實(shí)體中，能夠惟一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性或?qū)傩约Q為實(shí)體標(biāo)識(shí)符。ER模型中，方框表示實(shí)體、菱形框表示聯(lián)系、橢圓形框表示屬性、實(shí)體與聯(lián)系、實(shí)體與其屬性、聯(lián)系與其屬性之間用直線連接。實(shí)體標(biāo)識(shí)符下畫(huà)橫線。聯(lián)系的類(lèi)型要在直線上標(biāo)注。注意：聯(lián)系也有可能存在屬性，但聯(lián)系本身沒(méi)有標(biāo)識(shí)符。例：假設(shè)一個(gè)學(xué)生可選多門(mén)課程，而一門(mén)課程又有多個(gè)學(xué)生選修，一個(gè)教師可講多門(mén)課程，一門(mén)課程至多只有一個(gè)教師講授。ER圖如下：概念設(shè)計(jì)三個(gè)步驟：設(shè)計(jì)局部ER模型、設(shè)計(jì)全局ER模型和全局ER模型的優(yōu)化。三、關(guān)系模型的基本概念.關(guān)系模型的定義：用二維表格表示實(shí)體集，用關(guān)鍵碼表示實(shí)體之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。在關(guān)系模型中，字段稱為屬性，字段值稱為屬性值，記錄類(lèi)型稱為關(guān)系模式。記錄稱為元組，元組的集合稱為關(guān)系或?qū)嵗?。有時(shí)習(xí)慣稱關(guān)系為表或表格，元組為行，屬性為列。關(guān)系中屬性個(gè)數(shù)稱為元數(shù)，元組個(gè)數(shù)稱為基數(shù)。關(guān)鍵碼（簡(jiǎn)稱鍵）：由一個(gè)或多個(gè)屬性組成。超鍵：在關(guān)系中能惟一標(biāo)識(shí)元組的屬性集稱為關(guān)系模式的超鍵。候選鍵：不含有多余屬性的超鍵。主鍵：用戶選作元組標(biāo)識(shí)的候選鍵。一般如不加說(shuō)明，鍵是指主鍵。外鍵：如果模式R中屬性集K是其他模式的主鍵，那么K在模式R中稱為外鍵。值域：關(guān)系中每一個(gè)屬性都有一個(gè)取值范圍，稱為屬性的值域。每一個(gè)屬性對(duì)應(yīng)一個(gè)值域，不同的屬性可對(duì)應(yīng)于同一值域。關(guān)系的定義：關(guān)系是一個(gè)屬性數(shù)目相同的元組的集合。關(guān)系的性質(zhì)：關(guān)系是一種規(guī)范化了的二維表格。1）關(guān)系中每一個(gè)屬性值都是不可分解的；2）關(guān)系中不允許出現(xiàn)重復(fù)元組；3）關(guān)系沒(méi)有行序；4）元組中的屬性在理論上也是無(wú)序的，但使用時(shí)按習(xí)慣考慮列的順序。.關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)與更新操作必須遵循三類(lèi)完整性規(guī)則：實(shí)體完整性規(guī)則、參照完整性規(guī)則、用戶定義的完整性規(guī)則。12.實(shí)體完整性規(guī)則：要求關(guān)系中元組在組成主鍵的屬性上不能有空值。參照完整性規(guī)則：如果屬性集K是關(guān)系模式R1的主鍵，K也是關(guān)系模式R2的外鍵，那么在R2關(guān)系中，K的取值只允許兩種可能，或者為空值，或者等于R1關(guān)系中某個(gè)主鍵值。這條規(guī)則的實(shí)質(zhì)是“不允許引用不存在的實(shí)體”。其中，R1稱為參照關(guān)系；R2稱為依賴關(guān)系。注意：這條規(guī)則在具體使用時(shí)，有三點(diǎn)變通：1）外鍵和相應(yīng)的主鍵可以不同名，只要定義在相同值域上即可；2）R1和R2可以是同一個(gè)關(guān)系模式，此時(shí)表示了同一個(gè)關(guān)系中不同元組之間的聯(lián)系；3）外鍵值是否允許空，應(yīng)視具體問(wèn)題而定。用戶定義的完整性規(guī)則：用戶針對(duì)具體的數(shù)據(jù)約束，設(shè)置的完整性規(guī)則，由系統(tǒng)來(lái)檢驗(yàn)實(shí)施。四、ER模型到關(guān)系模型的轉(zhuǎn)換ER圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式集的算法：1）實(shí)體類(lèi)型的轉(zhuǎn)換：將每個(gè)實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成一個(gè)關(guān)系模式，實(shí)體的屬性即為關(guān)系模式的屬性，實(shí)體標(biāo)識(shí)符即為關(guān)系模式的鍵。2）聯(lián)系類(lèi)型的轉(zhuǎn)換：主要掌握二元聯(lián)系類(lèi)型的轉(zhuǎn)換。a）若實(shí)體間聯(lián)系是1：1，可以在兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中任意一個(gè)關(guān)系模式的屬性中加入另一個(gè)關(guān)系模式的鍵（作為外鍵）和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。b）若實(shí)體間聯(lián)系是1：N，則在N端實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成的關(guān)系模式中加入1端實(shí)體類(lèi)型的鍵（作為外鍵）和聯(lián)系類(lèi)型的屬性。c）若實(shí)體間聯(lián)系是M：N，則將聯(lián)系類(lèi)型也轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式，其屬性為兩端實(shí)體類(lèi)型的鍵（作為外鍵）加上聯(lián)系類(lèi)型的屬性，而鍵為兩端實(shí)體鍵的組合。例：下面是教學(xué)管理的一個(gè)可能的ER圖。圖中，有三個(gè)實(shí)體類(lèi)型：系、教師和課程；有四個(gè)聯(lián)系類(lèi)型：主管、聘用、開(kāi)設(shè)和任教。根據(jù)轉(zhuǎn)換算法，把該圖轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式集的步驟如下：第一步：把三個(gè)實(shí)體類(lèi)型轉(zhuǎn)換成三個(gè)關(guān)系模式（注意關(guān)系模式的表示方法）：系（系編號(hào)，系名，電話）教師（教工號(hào)，姓名，性別，職稱）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分）第二步：對(duì)于1：1聯(lián)系，可以在“系”模式中加入教工號(hào)（教工號(hào)為外鍵）。對(duì)于1：N聯(lián)系“聘用”，可以在“教師”模式中加入系編號(hào)和聘期兩個(gè)屬性（系編號(hào)為外鍵）；對(duì)于1：N聯(lián)系“開(kāi)設(shè)”，可以在“課程”模式中加入系編號(hào)（系編號(hào)為外鍵）。這樣第一步得到的三個(gè)模式改變成如下形式（注意：外鍵通常使用波浪線表示）：系（系編號(hào)，系名，電話，主管人的教工號(hào)）教師（教工號(hào)，姓名，性別，職稱，系編號(hào)，聘期）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分，，系編號(hào)）第三步：對(duì)于M：N聯(lián)系“任教”，則生成一個(gè)新的關(guān)系模式：任教（教工號(hào)，課程號(hào)，教材）這樣，轉(zhuǎn)換成的四個(gè)關(guān)系模式如下：系（系編號(hào)，系名，電話，主管人的教工號(hào)）教師（教工號(hào)，姓名，性別，職稱，系編號(hào)，聘期）課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)分，■系編號(hào)）任教（教工號(hào)，課程號(hào)，教材）.采用ER模型的邏輯設(shè)計(jì)步驟1）導(dǎo)出初始關(guān)系模式集：把概念設(shè)計(jì)的結(jié)果（即全局ER模型）轉(zhuǎn)換成初始關(guān)系模式集。2）規(guī)范化處理3）模式評(píng)價(jià)4）模式修正5）設(shè)計(jì)外模式第三章關(guān)系模式設(shè)計(jì)理論一、關(guān)系模式的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則數(shù)據(jù)冗余：同一個(gè)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中多次重復(fù)出現(xiàn)。關(guān)系模式設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的異常問(wèn)題：數(shù)據(jù)冗余、操作異常（包括修改異常、插入異常和刪除異常）.關(guān)系模式的非形式化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能只包含有直接聯(lián)系的屬性，不要包含有間接聯(lián)系的屬性。也就是，每個(gè)關(guān)系模式應(yīng)只對(duì)應(yīng)于一個(gè)實(shí)體類(lèi)型或一個(gè)聯(lián)系類(lèi)型。2）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使得相應(yīng)關(guān)系中不出現(xiàn)插入異常、刪除和修改等操作異?，F(xiàn)象。3）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使得相應(yīng)關(guān)系中避免放置經(jīng)常為空值的屬性。4）關(guān)系模式的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能使得關(guān)系的等值連接在主鍵和外鍵的屬性上進(jìn)行，并且保證以后不會(huì)生成額外的元組。習(xí)慣使用的一些符號(hào)：1）英文字母表首部的大寫(xiě)字母"A,B,C,...”表示單個(gè)的屬性。2）英文字母表尾部的大寫(xiě)字母"…，U,V,W,X,Y,Z”表示屬性集。3）大寫(xiě)字母R表示關(guān)系模式，小寫(xiě)字母r表示其關(guān)系。4）關(guān)系模式的簡(jiǎn)化表示方法:R（A,B,C,…）或R（ABC...）5）屬性集X和Y的并集簡(jiǎn)寫(xiě)為XY。二、函數(shù)依賴1.函數(shù)依賴（FD）的定義：設(shè)有關(guān)系模式R（U）,X和Y是屬性集U的子集，函數(shù)依賴是形成X-Y的一個(gè)命題，只要r是R的當(dāng)前關(guān)系，對(duì)r中任意兩個(gè)元組t和s,都有t[X]=s[X]蘊(yùn)涵t[Y]=s[Y],那么稱FDX-Y在關(guān)系模式R（U）中成立。說(shuō)明：1）t[X]表示元組t在屬性集X上的值，其余類(lèi)同。2）X-Y讀作"X函數(shù)決定Y”或“Y函數(shù)依賴于X”。3）FD是對(duì)關(guān)系模式R的一切可能的關(guān)系r定義的。對(duì)于當(dāng)前關(guān)系r的任意兩個(gè)元組，如果X值相同，則要求Y值也相同，即有一個(gè)X值就有一個(gè)Y值與之對(duì)應(yīng)，或者說(shuō)Y值由X值決定。FD的邏輯蘊(yùn)涵：設(shè)F是在關(guān)系模式R上成立的函數(shù)依賴的集合，X-Y是一個(gè)函數(shù)依賴。如果對(duì)于R的每個(gè)滿足F的關(guān)系r也滿足X-Y,那么稱F邏輯蘊(yùn)涵X-Y,記為F|=X-Y。設(shè)F是函數(shù)依賴集，被F邏輯蘊(yùn)涵的函數(shù)依賴全體構(gòu)成的集合，稱為函數(shù)依賴集F的閉包，記為F+。即F+={X-Y|F|=X-Y}FD的推理規(guī)則（Armstrong公理）設(shè)U是關(guān)系模式R的屬性集，F(xiàn)是R上成立的只涉及到U中屬性的函數(shù)依賴集。7.對(duì)于FDX-Y,如果YqX，那么稱X-Y是一個(gè)“平凡的FD”，否則稱為“非平凡的FD”。通常研究非平凡FD。例：X-X,X-9,q—q,XY-X都是平凡函數(shù)依賴；X-XY則是非平凡函數(shù)依賴。屬性集的閉包設(shè)F是屬性集U上的FD集，X上U的子集，那么（相對(duì)于）屬性集X的閉包用X+表示，它是一個(gè)從F集使用FD推理規(guī)則推出的所有滿足X-A的屬性A的集合：X+={屬性A|F|=X-A}X-Y能用FD推理規(guī)則推出的充分必要條件是YcX+,從而避開(kāi)求F+,使問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。如果關(guān)系模式R（U）上的兩個(gè)函數(shù)依賴集F和G,有F+=G+，則稱F和G是等價(jià)的函數(shù)依賴集。三、關(guān)系模式的分解特性示。四、范式.范式：衡量關(guān)系模式好壞的標(biāo)準(zhǔn)。.數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中最常用的是3NF和BCNF。第一范式（1NF）：如果關(guān)系模式R的每個(gè)關(guān)系r的屬性值都是不可分的原子值，那么稱R是第一范式的模式。滿足1NF的關(guān)系稱為規(guī)范化的關(guān)系，否則稱為非規(guī)范化的關(guān)系。1NF是關(guān)系模式應(yīng)具備的最起碼的條件。局部依賴和完全依賴：對(duì)于FDW-A,如果存在XuW有X-A成立，那么稱W-A是局部依賴（A局部依賴于W）；否則稱W-A是完全依賴。主屬性和非主屬性：如果A是關(guān)系模式R的候選鍵中的屬性，那么稱A是R的主屬性；否則稱A是R的非主屬性。第二范式（2NF）：如果關(guān)系模式是1NF，且每個(gè)非主屬性完全函數(shù)依賴于候選鍵，那么稱R是第二范式（2NF）的模式。分解成2NF模式集的算法：設(shè)關(guān)系模式R（U）,主鍵是W,R上還存在FDX-Z,并且Z是非主屬性和XuW,那么W-Z就是一個(gè)局部依賴。此時(shí)應(yīng)把R分解成兩個(gè)模式：R1（XZ）,主鍵是X；R2（Y）,其中Y=U-Z，主鍵仍是W,外鍵是X（參照R1）。如果R1和R2還不是2NF，則重復(fù)上述過(guò)程，一直到數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的每一個(gè)關(guān)系模式都是2NF為止。8.如果X-Y,Y-A，且Y-X和AqY,/那么稱X—/'A是傳遞依賴（A傳遞依賴于X）。第三范式（3NF）：如果關(guān)系模式R是2NF，且每個(gè)非主屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，那么稱R是第三范式（3NF）的模式。10.分解成3NF模式集的算法：設(shè)關(guān)系模式R（U）,主鍵是W,R上還存在FDX-

Z。并且Z是非主屬性，ZX,X不是候選鍵，這樣就是一個(gè)傳遞依賴。此時(shí)應(yīng)把R分解成兩個(gè)模式：R1（XZ），主鍵是X；R2（Y），其中Y=U-Z，主鍵仍是W，外鍵是X（參照R1）。如果R1和R2還不是3NF，則重復(fù)上述過(guò)程，一直到數(shù)據(jù)庫(kù)模式中的每一個(gè)關(guān)系模式都是3NF為止。.如果R是3NF模式，那么R也是2NF模式。如果R是2NF模式，那么R也是1NF模式。BC范式（BCNF）：如果關(guān)系模式R是1NF，且每個(gè)屬性都不傳遞依賴于R的候選鍵，那么稱R是BCNF的模式。如果R是BCNF模式，那么R也是3NF模式。分解成BCNF模式集的算法能保持無(wú)損分解，但不一定能保持FD集。而分解成3NF模式集的算法既能保持無(wú)損分解，又能保持FD集。關(guān)系模式由1NF分解為2NF，消除了非主屬性對(duì)鍵的局部函數(shù)依賴；由2NF分解為3NF，消除了非主屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴；而B(niǎo)CNF則消除了每一屬性對(duì)鍵的傳遞函數(shù)依賴。16.關(guān)系模式設(shè)計(jì)理論主要用于數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程中。第四章關(guān)系運(yùn)算要求、目標(biāo)：一、簡(jiǎn)介1.關(guān)系模型的三個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操縱和數(shù)據(jù)完整性規(guī)則。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)庫(kù)中全部數(shù)據(jù)及其相互聯(lián)系都被組織成“關(guān)系”（二維表格）的形式。關(guān)系模型基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是關(guān)系。.數(shù)據(jù)操縱：關(guān)系模型提供一組完備的高級(jí)關(guān)系運(yùn)算，以支持對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作。關(guān)系運(yùn)算分成關(guān)系代數(shù)和關(guān)系演算兩類(lèi)。數(shù)據(jù)完整性規(guī)則：數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)必須滿足實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性等三類(lèi)完整性規(guī)則。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言（DML）的語(yǔ)句分成查詢語(yǔ)句和更新語(yǔ)句兩大類(lèi)。查詢語(yǔ)句用于描述用戶的各種檢索要求；更新語(yǔ)句用于描述插入、刪除、修改等操作。前者是基礎(chǔ)。6.關(guān)系查詢語(yǔ)言分兩類(lèi)：關(guān)系代數(shù)語(yǔ)言（查詢操作以集合操作為基礎(chǔ)）和關(guān)系演算語(yǔ)言（查詢操作以謂詞演算為基礎(chǔ)）S答案：R8S2=1自然連接：公共屬性只出現(xiàn)一次的等值（公共屬性值全部相等）連接。記為：R8S一般自然連接使用在R和S有公共屬性的情況中。如果兩個(gè)關(guān)系沒(méi)有公共屬性，那么其自然連接就轉(zhuǎn)化為笛卡兒積操作。關(guān)系代數(shù)表達(dá)式：由五個(gè)基本操作經(jīng)過(guò)有限次復(fù)合的式子稱為代數(shù)表達(dá)式。這種表達(dá)式的運(yùn)算結(jié)果仍是一個(gè)關(guān)系。可以用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式表示各種數(shù)據(jù)查詢操作。例：教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中的四個(gè)關(guān)系如下：教師關(guān)系T（T#，TNAME，TITLE）課程關(guān)系C（C#，CNAME，T#）學(xué)生關(guān)系S（S#，SNAME，AGE，SEX）選課關(guān)系SC（S#，C#，SCORE）使用關(guān)系代數(shù)表達(dá)式表達(dá)下列每個(gè)查詢語(yǔ)句。1）檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C2課程的學(xué)生學(xué)號(hào)與成績(jī)。氣#，SCORE（°C#=‘C2‘（SC））或氣，3（"c2（SC））‘2）檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C2課程的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名。氣#，SNAME（%=@，（S8SC））3）檢索至少選修LIU老師所授課程中一門(mén)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)與姓名。兀S#，SNAME（°TN—IU，C^ggT））4）檢索選修課程號(hào)為C2或C4課程的學(xué)生學(xué)號(hào)。氣#'"c#=，C2，VC#=，C4，(SC))5）檢索至少選修課程號(hào)為C2氣#'"c#=，C2，VC#=，C4，(SC))兀19=4A=…5=，C4,（SCXSC））6）檢索不學(xué)C2課程的學(xué)生姓名與年齡。氣NAME，AGE⑸FnAME，AGE（氣#=，C2，（S^SC））7）檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生姓名。氣NAME（S8（兀S#C#（SC）：兀C#（C）））8）檢索所學(xué)課程包含學(xué)號(hào)為S3學(xué)生所學(xué)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)。氣#C#（SC）：nc#（。此，S3,（SC））總結(jié)：查詢語(yǔ)句的關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的一般形式是：兀...（。...（RXS））或兀...（。...（R8S））即首先把查詢涉及到的關(guān)系取來(lái)，執(zhí)行笛卡兒積或自然連接操作得到一張大的表格，然后對(duì)大表格執(zhí)行水平分割（選擇操作）和垂直分割（投影操作）。但這種形式不適用于否定或全部值的查詢。這時(shí)要用差或除法操作。外連接：如果R和，做自然連接時(shí)，把原該舍棄的元組也保留在新關(guān)系中，同時(shí)在這些元組新增加的屬性上填上空值（Null），這種操作稱為“外連接”操作。左外連接：如果R和，做自然連接時(shí)，只把R中原該舍棄的元組放到新關(guān)系中，那么這種操作稱為“左外連接”操作。右外連接：如果R和，做自然連接時(shí)，只把S中原該舍棄的元組放到新關(guān)系中，那么這種操作稱為“右外連接”操作。外部并：兩個(gè)關(guān)系R和S做并操作時(shí)，如果它們的關(guān)系模式不同，構(gòu)成的新關(guān)系的屬性由R和S的所有屬性組成（公共屬性只取一次），新關(guān)系的元組由屬于R或?qū)儆赟的元組構(gòu)成，同時(shí)元組在新增加的屬性上填上空值，那么這種操作稱為“外部并”操作。三、關(guān)系演算關(guān)系演算又可分為元組關(guān)系演算和域關(guān)系演算，前者以元組為變量，后者以屬性（域）為變量。四、關(guān)系代數(shù)表達(dá)式的優(yōu)化目的：提高系統(tǒng)效率。2.三條啟發(fā)式規(guī)則：1）盡可能早地執(zhí)行選擇操作；2）盡可能早地執(zhí)行投影操作；3）避免直接做笛卡兒積，把笛卡兒積操作之前和之后的一連串選擇和投影合并起來(lái)一起做。第五章SQL語(yǔ)言一、SQL簡(jiǎn)介SQL：結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)基本上也是三級(jí)結(jié)構(gòu)，但術(shù)語(yǔ)與傳統(tǒng)的關(guān)系模型術(shù)語(yǔ)不同。在SQL中，關(guān)系模式稱為“基本表”，存儲(chǔ)模式稱為“存儲(chǔ)文件”，子模式稱為“視圖”，元組稱為“行”，屬性稱為“列”。SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的體系結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：1）一個(gè)SQL模式是表和約束的集合。2）一個(gè)表由行集構(gòu)成，一行是列的序列，每列對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。3）表有三種類(lèi)型：基本表、視圖和導(dǎo)出表?；颈恚簩?shí)際存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的表。視圖：由若干基本表或其他視圖構(gòu)成的表的定義。導(dǎo)出表：執(zhí)行了查詢時(shí)產(chǎn)生的表。4）一個(gè)基本表可以跨一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)文件，一個(gè)存儲(chǔ)文件也可以存放一個(gè)或多個(gè)基本表。每個(gè)存儲(chǔ)文件與外部存儲(chǔ)器上一個(gè)物理文件對(duì)應(yīng)。5）用戶可以用SQL語(yǔ)句對(duì)基本表和視圖進(jìn)行查詢等操作。在用戶看來(lái)，兩者一樣，都是表。6）SQL語(yǔ)句可嵌在C、FORTRAN等主語(yǔ)言的程序中使用，也可在交互環(huán)境下供終端用戶使用。SQL的組成核心SQL主要有四個(gè)部分：1）數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言，即DDL，用于定義SQL模式、基本表、視圖、索引等結(jié)構(gòu)。2）數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言，即SQLDML。數(shù)據(jù)操縱分成數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新兩類(lèi)。而數(shù)據(jù)更新又分成插入、刪除和修改三種操作。3）嵌入式SQL語(yǔ)言的使用規(guī)定4）數(shù)據(jù)控制語(yǔ)言，即SQLDCL，這一部分包括對(duì)基本表和視圖的授權(quán)、完整性規(guī)則的描述、事務(wù)控制等內(nèi)容。SQL的特點(diǎn)1）SQL具有十分靈活和強(qiáng)大的查詢功能。2）SQL不是一個(gè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，它只提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作功能。但SQL既可作為交互式語(yǔ)言獨(dú)立使用，也可作為子語(yǔ)言嵌入在主語(yǔ)言中使用，成為應(yīng)用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的一部分。3）SQL是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，有利于各種數(shù)據(jù)庫(kù)之間交換數(shù)據(jù)，有利于程序的移植，有利于實(shí)現(xiàn)高度的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，有利于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。4）SQL完成核心功能只用9個(gè)英語(yǔ)動(dòng)詞，語(yǔ)法結(jié)構(gòu)接近英語(yǔ)，容易學(xué)習(xí)和使用。二、SQL的數(shù)據(jù)定義SQL模式的創(chuàng)建在SQL中，一個(gè)SQL模式定義為基本表的集合。一個(gè)SQL模式由模式名和模式擁有者的用戶名或賬號(hào)來(lái)確定，并包含模式中每一個(gè)元素（基本表、視圖、索引等）的定義。創(chuàng)建SQL模式，就是定義了一個(gè)存儲(chǔ)空間。創(chuàng)建模式語(yǔ)法：CREATESCHEMA＜模式名＞AUTHORIZATION〈用戶名＞SQL模式的撤銷(xiāo)語(yǔ)法：DROPSCHEMA〈模式名＞[CASCADE|RESTRICT]說(shuō)明：CASCADE(級(jí)聯(lián)式)方式：執(zhí)行DROP語(yǔ)句時(shí)，把SQL模式及其下屬的基本表、視圖、索引等所有元素全部撤銷(xiāo)。RESTRICT(約束式)方式：只有當(dāng)SQL模式中沒(méi)有任何下屬元素時(shí)，才能撤銷(xiāo)SQL模式，否則拒絕執(zhí)行DROP語(yǔ)句。SQL的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型、秒，形為HH：MM：SS基本表結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建語(yǔ)法：CREATETABLE〈基本表名＞(〈列名類(lèi)型＞，＜完整性約束＞，......)說(shuō)明：完整性約束常用以下幾種子句：主鍵子句(PRIMARYKEY)、外鍵子句(FOREIGNKEY)等NOTNULL:表示不允許某一列的值為空值例：對(duì)于教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中的四個(gè)關(guān)系：教師關(guān)系T(T#，TNAME，TITLE)課程關(guān)系C(C#，CNAME，T#)學(xué)生關(guān)系S(S#，SNAME，AGE，SEX)選課關(guān)系SC(S#，C#，SCORE)創(chuàng)建基本表。CREATETABLET(T#CHAR(4)NOTNULL，TNAMECHAR(8)NOTNULL，TITLECHAR(10)，PRIMARYKEY(T#))CREATETABLEC(C#CHAR(4)NOTNULL，CNAMECHAR(10)NOTNULL，T#CHAR(4)，PRIMARYKEY(C#)，F(xiàn)OREIGNKEY(T#)REFERENCEST(T#))CREATETABLES(S#CHAR(4)NOTNULL，SNAMECHAR(8)NOTNULL，AGESMALLINT，SEXCHAR(2)，PRIMARYKEY(S#))CREATETABLESC(S#CHAR(4)，C#CHAR(4)，SCORESMALLINT，PRIMARYKEY(S#，C#)，F(xiàn)OREIGNKEY(S#)REFERENCESS(S#)，F(xiàn)OREIGNKEY(C#)REFERENCESC(C#)).基本表結(jié)構(gòu)的修改增加新的列語(yǔ)法：ALTERTABLE＜基本表名＞ADD＜列名＞＜類(lèi)型＞刪除原有的列語(yǔ)法：ALTERTABLE＜基本表名＞DROP＜列名＞[CASCADE|RESTRICT]說(shuō)明：CASCADE方式表示在基本表中刪除某列時(shí)，所有引用到該列的視圖和約束也要一起自動(dòng)地被刪除；RESTRICT方式表示在沒(méi)有視圖或約束引用該屬性時(shí)，才能在基本表中刪除該列，否則拒絕刪除。修改原有列的類(lèi)型、寬度語(yǔ)法：ALTERTABLE＜基本表名＞MODIFY＜列名＞＜類(lèi)型＞.基本表的撤銷(xiāo)語(yǔ)法：DROPTABLE〈基本表名＞[CASCADE|RESTRICT]7.索引的創(chuàng)建語(yǔ)法：CREATE[UNIQUE]INDEX＜索引名＞ON〈基本表名＞(〈列名序列＞)說(shuō)明：UNIQUE表示每個(gè)索引值對(duì)應(yīng)惟一的數(shù)據(jù)記錄。索引在用戶查詢時(shí)會(huì)自動(dòng)起作用。一個(gè)索引鍵可以對(duì)應(yīng)多個(gè)列。索引排列時(shí)可以升序，也可以降序，升序排列用ASC表示，降序排列用DESC表示，默認(rèn)時(shí)表示升序。索引的撤銷(xiāo)語(yǔ)法：DROPINDEX〈索引名＞三、SQL的數(shù)據(jù)查詢SELECT查詢語(yǔ)句句型在關(guān)系代數(shù)中最常用的式子是下列表達(dá)式：nAi心（氣（R1X...XRm））這里，R1、…、Rm為關(guān)系，F(xiàn)是公式，A1、…、An為屬性。與該表達(dá)式對(duì)應(yīng)，SQL設(shè)計(jì)了SELECT—FROM—WHERE句型：SELECTA1，…，AnFROMR1，...，RmWHEREF注意：1）在學(xué)習(xí)時(shí)，應(yīng)把SELECT語(yǔ)句和關(guān)系代數(shù)表達(dá)式聯(lián)系起來(lái)考慮問(wèn)題。2）在WHERE子句的條件表達(dá)式F中可使用下列運(yùn)算符：比較運(yùn)算符：〈、〈=、〉、〉=、=、?；?！=邏輯運(yùn)算符：AND、OR、NOT集合成員資格運(yùn)算符：IN、NOTIN謂詞：EXISTS、ALL、SOME聚合函數(shù)：AVG、MIN、MAX、SUM、COUNTF中運(yùn)算對(duì)象還可以是另一個(gè)SELECT語(yǔ)句，即SELECT語(yǔ)句可以嵌套。SELECT語(yǔ)句的使用技術(shù)SELECT使用時(shí)有三種寫(xiě)法：連接查詢、嵌套查詢和帶存在量詞的嵌套查詢。例：針對(duì)前面使用的教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C2課程的學(xué)生學(xué)號(hào)與姓名。第一種寫(xiě)法（連接查詢）：SELECTS.S#,SNAMEFROMS,SCWHERES.S#=SC.S#ANDC#='C2'第二種寫(xiě)法（嵌套查詢）：SELECTS#，SNAMEFROMSWHERES#IN（SELECTS#FROMSCWHEREC#='C2')第三種寫(xiě)法（使用存在量詞的嵌套查詢）：SELECTS#，SNAMEFROMSWHEREEXISTS（SELECT*FROMSCWHERESC.S#=S.S#ANDC#='C2'）例：對(duì)于教學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中四個(gè)基本表T、C、S、SC，用SELECT語(yǔ)句表示下面查詢。4）檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C2課程的學(xué)生學(xué)號(hào)與成績(jī)。SELECTS#，SCOREFROMSCWHEREC#='C2'2）檢索學(xué)習(xí)課程號(hào)為C2課程的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名。見(jiàn)上例3）檢索至少選修LIU老師所授課程中一門(mén)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)與姓名。SELECTS.S#,SNAMEFROMS,SC,C,TWHERES.S#=SC.S#ANDSC.C#=C.C#ANDC.T#=T.T#ANDTNAME='LIU'4）檢索選修課程號(hào)為C2或C4課程的學(xué)生學(xué)號(hào)。SELECTS#FROMSCWHEREC#='C2'ORC#='C4'5）檢索至少選修課程號(hào)為C2和C4課程的學(xué)生學(xué)號(hào)。SELECTX.S#FROMSCASX,SCASYWHEREX.S#=Y.S#ANDX.C#='C2'ANDY.C#='C4'6）檢索不學(xué)C2課程的學(xué)生姓名與年齡。SELECTSNAME,AGEFROMSWHERES#NOTIN（SELECTS#FROMSCWHEREC#=’C2’）7）檢索學(xué)習(xí)全部課程的學(xué)生姓名。（在表S中找學(xué)生，在C中不存在一門(mén)課程，這個(gè)學(xué)生沒(méi)有學(xué)。）

SELECTSNAMEFROMSWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMCWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMWHERENOTEXISTSWHERENOTEXISTSSC.S#=S.S#ANDSC.C#=C.C#))8）檢索所學(xué)課程包含學(xué)號(hào)為S3學(xué)生所學(xué)課程的學(xué)生學(xué)號(hào)。（在SC表中找一個(gè)學(xué)生，不存在S3學(xué)的一門(mén)課，該學(xué)生沒(méi)有學(xué)。）SC.S#=S.S#ANDSC.C#=C.C#))SELECTDISTINCTS#FROMSCASXWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCASYWHEREY.S#=’S3’ANDNOTEXISTS(SELECT*FROMSCASZWHEREZ.S#=X.S#ANDZ.C#=Y.C#))注：DISTINCT表示去掉重復(fù)值。聚合函數(shù)COUNT（〈列名〉）SUM（〈列名〉）數(shù)值型）AVG（〈列名〉）為數(shù)值型）MAX（〈列名〉）MIN（＜列名〉）COUNT（*）：COUNT（〈列名〉）SUM（〈列名〉）數(shù)值型）AVG（〈列名〉）為數(shù)值型）MAX（〈列名〉）MIN（＜列名〉）例1：求男生的總?cè)藬?shù)和平均年齡。SELECTCOUNT(*)，AVG(AGE)FROMSWHERESEX='男'例2：統(tǒng)計(jì)選修了課程的學(xué)生人數(shù)。SELECTCOUNT（DISTINCTS#）FROMSCSELECT語(yǔ)句完整的句法SELECT〈目標(biāo)表的列名或列表達(dá)式序列〉FROM〈基本表名和（或）視圖序列〉[WHERE〈行條件表達(dá)式〉][GROUPBY〈列名序列〉[HAVING〈組條件表達(dá)式〉]][ORDERBY〈列名[ASC|DESC]〉，…]說(shuō)明：□表示其中的內(nèi)容根據(jù)需要可以省略。|表示二選一。各子句的作用：SELECT子句用于指定輸出的內(nèi)容；FROM子句用于指定要檢索的數(shù)據(jù)的來(lái)源表；WHERE子句稱為“行條件子句”，用于指定對(duì)元組的選取條件；GROUPBY子句稱為“分組子句”，作用是指定對(duì)元組進(jìn)行分類(lèi)后再檢索；HAVING子句稱為“組條件子句”，用于指定對(duì)分類(lèi)后的元組的選取條件；ORDERBY子句稱為“排序子句”，作用是對(duì)檢索到的元組進(jìn)行排序。整個(gè)語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程為：1）讀取FROM子句中基本表、視圖的數(shù)據(jù)，執(zhí)行笛卡兒積操作。2）選取滿足WHERE子句中給出的條件表達(dá)式的元組。3）按GROUP子句中指定列的值分組，同時(shí)提取滿足HAVING子句中組條件表達(dá)式的那些組。4）按SELECT子句中給出的列名或列表達(dá)式求值輸出。5）ORDER子句對(duì)輸出的目標(biāo)表進(jìn)行排序，按附加說(shuō)明ASC升序排列，或按DESC降序排列。例1：統(tǒng)計(jì)每門(mén)課程的學(xué)生選修人數(shù)。SELECTCOUNT（S#）FROMSCGROUPBYC#例2：統(tǒng)計(jì)每門(mén)課程的學(xué)生選修人數(shù)，要求只查詢出選修人數(shù)超過(guò)50人的結(jié)果。SELECTCOUNT（S#）FROMSCGROUPBYC#HAVINGCOUNT（S#）〉50例3：檢索每名學(xué)生的學(xué)號(hào)和年齡，查詢結(jié)果按年齡降序排列，年齡相同按學(xué)號(hào)升序排列。SELECTS#，AGE〉FROMSORDERBYAGEDESC，S#ASC5.SELECT子句的具體規(guī)定SELECT[ALL|DISTINCT]〈列名或列表達(dá)式序列〉|*說(shuō)明：1）DISTINCT選項(xiàng)保證重復(fù)的行將從結(jié)構(gòu)中去除；而ALL選項(xiàng)是默認(rèn)的，將保證重復(fù)的行留在結(jié)果中，一般可不必寫(xiě)出。2）*是對(duì)于在FROM子句中命名表的所有列的簡(jiǎn)寫(xiě)。3）列表達(dá)式中允許出現(xiàn)+、-、*、/等運(yùn)算符以及列名和常數(shù)、聚合函數(shù)等。例1：檢索男同學(xué)選修的課程的課程號(hào)。SELECTDISTINCTC#FROMS，SCWHERES.S#=SC.S#ANDSEX=’男’例2：檢索所有的學(xué)生信息。SELECT*FROMS例3：檢索每個(gè)學(xué)生的學(xué)號(hào)和出生年份。SELECTS#，2008-AGEFROMS6.列和基本表的改名操作有時(shí)，一個(gè)基本表在SELECT語(yǔ)句中多次出現(xiàn)，即這個(gè)表被多次調(diào)用，為區(qū)別不同的引用，應(yīng)給每次的引用加上不同的名字。當(dāng)然，除此情況之外，也可以給任何一個(gè)表起別名。但要注意：一旦給表起了別名，在該語(yǔ)句中，凡是引用該表名時(shí)，必須用別名而不能用原表名。有時(shí)，用戶也可以要求輸出的列名與基本表中列名不一致，可在SELECT子句用“舊名AS新名”形式改名。其中AS可以省略。例：檢索每個(gè)學(xué)生的姓名和出生年份，輸出的列名分別為STUDENT_NAME和BIRTH_YEAR。SELECTS#ASSTUDENT_NAME，2008-AGEASBIRTH_YEARFROMS.條件表達(dá)式中的比較操作1）算術(shù)比較操作：常用運(yùn)算符有〈、〈=、〉、〉=、=、?或!=[NOT]BETWEEN_AND用來(lái)查找（不）在給定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，下限在前，上限在后，包括上、下限。例：檢索18-20歲的學(xué)生姓名。SELECTSNAMEFROMSWHEREAGE〉=18ANDAGE〈=20或：SELECTSNAMEFROMSWHEREAGEBETWEEN18AND202）字符串的匹配操作語(yǔ)法：〈字符串＞[NOT]LIKE〈匹配模式＞說(shuō)明：匹配模式中常使用兩個(gè)通配符：%:與零個(gè)或多個(gè)字符組成的字符串匹配。_：與單個(gè)字符匹配。例：檢索姓名以字符D打頭的學(xué)生姓名。SELECTSNAMEFROMSWHERESNAMELIKE'D%'轉(zhuǎn)義字符：為使字符串中包含特殊字符（即%和_），允許定義轉(zhuǎn)義字符。轉(zhuǎn)義字符緊靠特殊字符并放在它前面，表示該特殊字符被當(dāng)成普通字符。使用ESCAPE定義轉(zhuǎn)義字符。例：LIKE'ab\%cd%’ESCAPE‘\’匹配所有以ab%cd開(kāi)頭的字符串。LIKE'ab\\cd%’ESCAPE‘\’匹配所有以ab\cd開(kāi)頭的字符串。3）空值的比較操作使用IS[NOT]NULL來(lái)比較。例：檢索年齡為空值的學(xué)生姓名。SELECTSNAMEFROMSWHEREAGEISNULL4）集合成員資格的比較語(yǔ)法：[NOT]IN（〈集合＞）例1：檢索年齡分別是18、20、21歲的學(xué)生姓名。SELECTSNAMEFROMSWHEREAGEIN（18，20，21）例2：檢索男同學(xué)選修課程的課程號(hào)。SELECTDISTINCTC#FROMSCWHERES#IN（SELECTS#FROMSWHERESEX='男’）5）集合成員的算術(shù)比較語(yǔ)法：元組eALL|SOME|ANY（〈集合〉）說(shuō)明：ALL表示左邊那個(gè)元組與右邊集合中每一個(gè)元組滿足e運(yùn)算；ANY和SOME含義相同，表示左邊那個(gè)元組與右邊集合中至少一個(gè)元組滿足e運(yùn)算。例1：檢索學(xué)習(xí)C2課程的學(xué)生學(xué)號(hào)和姓名。SELECTS#,SNAMEFROMSWHERES#=SOME(SELECTS#FROMSCWHEREC#='C2')例2：檢索不學(xué)C2課程的學(xué)生姓名與年齡。SELECTSNAME，AGEFROMSWHERES#〈〉A(chǔ)LL（SELECTS#FROMSCWHEREC#=‘C2’）6）集合空否的測(cè)試使用［NOT］EXISTS。見(jiàn)前面例子。四、數(shù)據(jù)更新.數(shù)據(jù)插入語(yǔ)法：1）單元組的插入：INSERTINTO〈基本表名＞［（＜列名序列＞）］VALUES（〈元組值＞）2）多元組的插入INSERTINTO〈基本表名＞（＜列名序列＞）］VALUES（〈元組值＞）,（〈元組值＞）,..,（〈元組值＞）3）查詢結(jié)果的插入INSERTINTO〈基本表名＞（＜列名序列＞）］＜SELECCT查詢語(yǔ)句＞4）表的插入INSERTINTO＜基本表名1＞［（〈列名序列＞）］TABLE〈基本表名2＞說(shuō)明：在上述各種插入語(yǔ)句中，如果插入的值在屬性個(gè)數(shù)、順序與基本表的結(jié)構(gòu)完全一致，那么基本表后的（〈列名序列＞）可省略，否則必須詳細(xì)列出。.數(shù)據(jù)刪除語(yǔ)法：DELETEFROM〈基本表名＞［WHERE〈條件表達(dá)式＞］說(shuō)明：如果省略WHERE子句，表示刪除基本表中所有元組。例：把課程名為MATHS的成績(jī)從基本表SC中刪除。DELETEFROMSCWHEREC#IN（SELECTC#FROMCWHERECNAME='MATHS'）.數(shù)據(jù)修改語(yǔ)法：UPDATE〈基本表名＞SET〈列名＞=〈值表達(dá)式＞［,＜列名＞=〈值表達(dá)式＞...］|ROW=(＜元組＞)[WHERE＜條件表達(dá)式＞］例1：把C5課程的課程名改為DB。UPDATECSETCNAME='DB'WHEREC#='C5'例2：把課程號(hào)為C5的元組修改為（C5，DB，T3）UPDATECSETROW=（'C5'，'DB'，'T3'）WHEREC#='C5'五、視圖在SQL中，外模式一級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本單位是視圖。視圖的定義：視圖是從若干基本表和（或）其他視圖構(gòu)造出來(lái)的表。這種構(gòu)造方法采用SELECT語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)。在我們創(chuàng)建一個(gè)視圖時(shí)，只是把其視圖的定義存放在數(shù)據(jù)字典中，而不存儲(chǔ)視圖對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，在用戶使用視圖時(shí)才去求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。因此，視圖被稱為“虛表”。視圖的創(chuàng)建語(yǔ)法：CREATEVIEW〈視圖名＞（〈列表序列＞）AS＜SELECT查詢語(yǔ)句＞視圖的撤銷(xiāo)語(yǔ)法：DROPVIEW〈視圖名＞5.對(duì)視圖的操作1）視圖的查詢操作，與基本表一樣。2）視圖的更新操作，一般僅限于“行列子集視圖”。行列子集視圖：如果視圖是從單個(gè)基本表中只使用選擇、投影操作導(dǎo)出的，并且包含了基本表的主鍵，那么這樣的視圖稱為“行列子集視圖”。六、嵌入式SQLSQL語(yǔ)言有兩種使用方式：一種是在終端交互方式下使用，稱為交互式SQL；另一種是在主語(yǔ)言的程序中使用，稱為嵌入式SQL。嵌入式SQL的實(shí)現(xiàn)，有兩種處理方式：一種是擴(kuò)充主語(yǔ)言的編譯程序，使之能處理SQL語(yǔ)句；另一種是采用預(yù)處理方式。目前多數(shù)系統(tǒng)采用后一種方式。預(yù)處理方式是先用預(yù)處理程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行掃描，識(shí)別出SQL語(yǔ)句，并處理成主語(yǔ)言的函數(shù)調(diào)用形式；然后再用主語(yǔ)言的編譯程序編譯成目標(biāo)程序。3.嵌入式SQL的使用規(guī)定：1）在程序中要區(qū)分SQL語(yǔ)句與主語(yǔ)言語(yǔ)句。2）允許嵌入的SQL語(yǔ)句引用主語(yǔ)言的程序變量（成為共享變量）。3）通過(guò)游標(biāo)協(xié)調(diào)SQL的集合處理方式和主語(yǔ)言的單記錄處理方式七、存儲(chǔ)過(guò)程.存儲(chǔ)過(guò)程是使用SQL語(yǔ)句和流程控制語(yǔ)句編寫(xiě)的模塊，存儲(chǔ)過(guò)程經(jīng)編譯和優(yōu)化后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，使用時(shí)調(diào)用即可。.使用存儲(chǔ)過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)：1）提高運(yùn)行速度；2）增強(qiáng)了SQL的功能和靈活性。3）可以降低網(wǎng)絡(luò)的通信量；4）減輕了程序編寫(xiě)的工作量；5）間接實(shí)現(xiàn)安全控制功能。第六章數(shù)據(jù)庫(kù)管理一、事務(wù)DBMS對(duì)DB的監(jiān)控，稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，也稱為數(shù)據(jù)庫(kù)的保護(hù)。它分為四個(gè)方面：數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)、并發(fā)控制、完整性控制和安全性控制。事務(wù)：是構(gòu)成單一邏輯工作單元的操作集合，要么完整地執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行。DBS運(yùn)行的最小邏輯工作單位是“事務(wù)”，所有對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，都要以事務(wù)作為一個(gè)整體單位來(lái)執(zhí)行或撤銷(xiāo)。一個(gè)事務(wù)由應(yīng)用程序中的一組操作序列組成，在程序中，事務(wù)以BEGINTRANSACTION開(kāi)始，以COMMIT語(yǔ)句或ROLLBACK語(yǔ)句結(jié)束。COMMIT語(yǔ)句表示事務(wù)執(zhí)行成功地結(jié)束（提交）；ROLLBACK語(yǔ)句表示事務(wù)執(zhí)行不成功地結(jié)束（應(yīng)該“回退）。事務(wù)的ACID性質(zhì)：1）原子性（Atomicity）：一個(gè)事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有操作，是一個(gè)不可分割的工作單元。這些操作要么全部執(zhí)行，要么什么也不做。2）一致性（Consistency）：一個(gè)事務(wù)獨(dú)立執(zhí)行的結(jié)果，應(yīng)保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的一致性，即數(shù)據(jù)不會(huì)因事務(wù)的執(zhí)行而遭受破壞。3）隔離性（Isolation）：在多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)保證與這些事務(wù)先后單獨(dú)執(zhí)行時(shí)的結(jié)果一樣。4）持久性（Durability）：一個(gè)事務(wù)一旦完成全部操作后，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的所有更新應(yīng)永久地反映在數(shù)據(jù)庫(kù)中，不會(huì)丟失。二、數(shù)據(jù)庫(kù)的恢復(fù)1.數(shù)據(jù)庫(kù)的可恢復(fù)性：系統(tǒng)能把數(shù)據(jù)庫(kù)從被破壞、不正確的狀態(tài)，恢復(fù)到最近一個(gè)正確的狀態(tài)，DBMS的這種能力稱為可恢復(fù)性。為保證可恢復(fù)性，平時(shí)應(yīng)做好轉(zhuǎn)儲(chǔ)和建立日志。日志庫(kù)記錄事務(wù)的開(kāi)始、結(jié)束標(biāo)志，記錄事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的每一次插入、刪除和修改前后的值。常見(jiàn)故障分三類(lèi)：事務(wù)故障、系統(tǒng)故障（硬件故障、軟件（DBMS、OS或應(yīng)用程序）錯(cuò)誤、掉電等，不破壞數(shù)據(jù)庫(kù)）、介質(zhì)故障。事務(wù)故障和系統(tǒng)故障的恢復(fù)由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行，而介質(zhì)故障的恢復(fù)需要DBA配合執(zhí)行。系統(tǒng)故障通常稱為軟故障，介質(zhì)故障通常稱為硬故障。三、數(shù)據(jù)庫(kù)的并發(fā)控制1.并發(fā)操作帶來(lái)的三個(gè)問(wèn)題：丟失更新、讀臟數(shù)據(jù)（把未提交的隨后被撤銷(xiāo)的數(shù)據(jù)稱為“臟數(shù)據(jù)”）、不可重復(fù)讀。采用“封鎖”技術(shù)解決這些問(wèn)題。鎖：是一個(gè)與數(shù)據(jù)項(xiàng)相關(guān)的變量，對(duì)可能應(yīng)用于該數(shù)據(jù)項(xiàng)上的操作而言，鎖描述了該數(shù)據(jù)項(xiàng)的狀態(tài)。通常在數(shù)據(jù)庫(kù)中每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)都有一個(gè)鎖。3?鎖的主要類(lèi)型：1）排他鎖（X鎖、寫(xiě)鎖）：如果事務(wù)T對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)R（可以是數(shù)據(jù)項(xiàng)、記錄、數(shù)據(jù)集乃至整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)）實(shí)現(xiàn)了X鎖，那么在T對(duì)數(shù)據(jù)R解除封鎖之前，不允許其他事務(wù)再對(duì)該數(shù)據(jù)加任何類(lèi)型的鎖，這種鎖稱為“X鎖”。2）共享鎖（S鎖、讀鎖）：如果事務(wù)T對(duì)某數(shù)據(jù)加上S鎖后，仍允許其他事務(wù)再對(duì)該數(shù)據(jù)加S鎖，但在對(duì)該數(shù)據(jù)的所有S鎖都解除之前決不允許任何事務(wù)對(duì)該數(shù)據(jù)加X(jué)鎖。封鎖的粒度：封鎖對(duì)象的大小。封鎖粒度與系統(tǒng)的并發(fā)度成反比。調(diào)度：事務(wù)的執(zhí)行次序。如果多個(gè)事務(wù)依次執(zhí)行，稱為事務(wù)的串行調(diào)度；如果利用分時(shí)的方法，同時(shí)處理多個(gè)事務(wù)，則稱為事務(wù)的并發(fā)調(diào)度?？纱谢{(diào)度：每個(gè)事務(wù)中，語(yǔ)句的先后順序在各種調(diào)度中始終保持一致。在這個(gè)前提下，如果一個(gè)并發(fā)調(diào)度的執(zhí)行結(jié)果與某一串行調(diào)度的執(zhí)行結(jié)果等價(jià)，那么，這個(gè)并發(fā)調(diào)度稱為“可串行化的調(diào)度”，否則是“不可串行化的調(diào)度?！彼摹?shù)據(jù)庫(kù)的完整性1.數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性：是指數(shù)據(jù)的正確性、有效性和相容性，防止錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)。1）正確性：是指數(shù)據(jù)的合法性。2）有效性：是指數(shù)據(jù)是否屬于所定義的有效范圍。3）相容性：是指表示同一事實(shí)的兩個(gè)數(shù)據(jù)應(yīng)相同，不一致就是不相容。2、SQL中的完整性約束1）域約束例：CREATEDOMAINCOLORCHAR（6）DEFAULT‘？？？’CONSTRAINTVALID_COLORSCHECK（VALUEIN（‘Red’，‘Yellow’，‘Blue’，‘Green’，‘？？？’））定義完后，該域便可作為一種數(shù)據(jù)類(lèi)型使用，如用在CREATETABLE中。2）基本表約束主要有三種形式：候選鍵定義、外鍵定義和檢查約束定義。這些定義都可在前面加CONSTRAINT〈約束名＞，也可以省略。候選鍵的定義：UNIQUE（〈列名序列＞）或PRIMARYKEY（〈列名序列＞）UNIQUE方式：表示值惟一；PRIMARYKEY：值惟一，并且自動(dòng)設(shè)為非空。一個(gè)基本表只能指定一個(gè)主鍵。檢查約束的定義：例：CHECK（AGE＞=18ANDAGE＜=20）3）斷言：如果完整性約束牽涉面較廣，與多個(gè)關(guān)系有關(guān)，或者與聚合操作有關(guān)，應(yīng)使用斷言。觸發(fā)器：是一個(gè)能由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)修改的語(yǔ)句。有時(shí)也稱為主動(dòng)規(guī)則（相對(duì)于前面的各種被動(dòng)約束機(jī)制）。五、數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性1.數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性：是指保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)，防止不合法的使用，以免數(shù)據(jù)的泄密、更改或破壞。SQL中的安全性機(jī)制：提供四個(gè)：視圖、權(quán)限、角色和審計(jì)1）視圖：使系統(tǒng)具有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)安全性（用來(lái)對(duì)無(wú)權(quán)用戶屏蔽數(shù)據(jù)）、邏輯數(shù)據(jù)獨(dú)立性和操作簡(jiǎn)便性。視圖不占存儲(chǔ)空間。2）權(quán)限：授權(quán)語(yǔ)句GRANT、回收語(yǔ)句REVOKE3）角色：在SQL中，用戶是實(shí)際的人或是訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用程序。而角色是一組具有相同權(quán)限的用戶，實(shí)際上角色是屬于目錄一級(jí)的概念。用戶和角色