本blog内容是在开始复习期末考试前，先整理出要复习的主要内容和知识点。应考华科23Spring 计算机系数据库课程，适用于华科计算机系复习参考。

TODO：完成前半部分内容的摘要整理

1、数据库考试试卷究竟考些什么？

数据建模

涉及底层存储

关系代数

给一个关系代数式子和数据表，要求算结果

给一个需求，要求写关系代数表达式

• 建立临时关系

范式

分析范式类型

分析依赖成立性

事务执行，并发控制

产生死锁、两阶段锁、三级

并发控制解题注意：

• 用临时变量存储临时结果
• 要写写回这一步

  问执行结果

问生成的调度序列

日志恢复

REDO和UNDO队列

数据的变化

ER图设计题

ER图以及各种码

ER图-》关系模型

SQL查询

创建表：

修改表：

只有删除列不需要指定数据类型

删除表：

写查询语句

一般格式：

	SELECT <ALL/DISTINCT>
	FROM <SELECT xx> AS <xx>
	WHERE
	GROUP BY <HAVING <condition>>
	ORDER BY <ASC|DESC> 
	LIMIT <N>

字符串查询：

all嵌套、any嵌套：嵌套，往往是由于有好几个限制条件？

<>表示不等于

注意：

• WHERE语句中不能写聚合函数
• 断言 CREATE ASSERTION <断言名>

触发器：

写查询优化的方式

安全控制策略：整体设计

2、数据库课程到底讲了哪些章节？分别有哪些重要的知识点？

一、绪论

数据库系统概念

整体结构性的科学定义：

数据库系统实现整体数据的结构化，这是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。

在文件系统中，文件中的记录内部具有结构，但是记录的结构和记录之间的联系被固化在程序中，需要由程序员加以维护。这种工作模式既加重了程序员的负担，又不利于结构的变动。

所谓“整体”结构化是指数据库中的数据不再仅仅针对某一个应用，而是面向整个组织或企业; 不仅数据内部是结构化的，而且整体是结构化的，数据之间是具有联系的。也就是说，不仅要考虑某个应用的数据结构，还要考虑整个组织的数据结构。

共享性高，冗余性低。

数据独立性

• 物理独立性：应用程序与数据的物理存储相互独立（外模式和内模式）
• 逻辑独立性：应用程序与逻辑结构相互独立（外模式和模式）

一句话概括：数据要考虑到在各个应用程序中的应用！

安全性、完整性、并发控制、数据库恢复

！！数据模型！！

概念：数据及数据间关系的表达方式

分为：

1、概念模型

独立于特定DBMS的现实世界的抽象模型。(用户与数据库 设计人员进行交流的语言)。

可以理解为人用自然语言等对数据问题的建模。

重要概念：

（1）实体：——客观存在可相互区别的事物和概念。(具体的人、事、物，抽象的概念) 例如：职工、学生、部门、课程。

（2）属性：——实体具有的特性。 Student (XH，XM，XB，NL)

（3）实体型：——具有相同特征和性质的实体与属性命名序列。 （就是把几个属性合成一条数据项的意思）

（4）实体值，即具体的数据取值。

（5）实体集（entity set）——同型实体值的集合

（6）域（domain）——属性的取值范围。

（7）码：码（KEY）——唯一标识一个实体集中任何实体值又不含多余属性的属性集。注意和后面某章节中的相关概念对应记忆。 Student (KEY)：XH

（8）联系：1对n，m对n等等。

2、逻辑模型

（1）层次模型

层次模型的存储结构 邻接法——前序遍历树的方式，通过物理地址的相邻体现层次顺序。 链接法——（子女－兄弟链接法）用指针来反映数据之间的层次关系，每个记录包含两类指针，分别指向最左边的子女和最近的兄弟。

优缺点：

（2）网状模型

去掉了根节点和双亲节点

（3）关系模型

——用二维表格表示实体及其间联系的数据模型。

关系模型的约束：完整性约束：详见第五章：数据库完整性

3、物理模型

！！模式概念！！

三层模式，两级映像：映像是模式和模式之间的桥梁

模式：DB中全体数据的逻辑结构及其特征的说明逻辑特征

外模式：DB中局部（局部用户）数据的逻辑结构及其特征的说明。用户可见，放在外层的意思。相当于外部的显示和外部接口

外模式是模式的子集。

内模式：DB物理结构、存取路径及存取方法的说明存储结构

映像：

1.外模式/模式映像 ——说明外模式与模式间的对应联系（外模式中说明）。 模式改变，可以使外模式不变。

2.模式/内模式映像 ——说明模式与内模式的对应关系（模式中说明）。 内模式改变，可以使模式不变。（逻辑结构在内部如何组织）

Extra:模型和模式

Extra:元组存储

！！DBMS体系结构（特点）！！

逻辑独立性和物理独立性：

拿全分难，会找邪的点

二、关系数据库

！！关系相关的各项基本概念！！

域的概念、笛卡尔积

关系定义： D1xD2x…xDn的任意子集称为在域D1，D2，…，Dn上的关系。 记为：R(D1，D2，…，Dn),说明： 1）R为关系名，n为关系的目或度(degree)； 2）关系是一张二维表； 3）可多个候选码(candidate key)； 4）任选候选码之一为主码(primary key)。

外码(foreign key) ——对于R1和R2，A1，…，An为其属性子集，若A1，A2，…，An不是R1的码，但它是R2的码，且两者相对应，则称A1，…，An为R1的外码。

关系模式(Relation Schema)

定义 ：关系的描述：R(A1，…，An)即：R(U，D，DOM，F) R：关系名。

U：R中的属性名序列。

D：域(取值范围)。

DOM：属性到域的映象集(属性类型、长度)。

F：属性间数据依赖关系。

关系的完整性：

1. 实体完整性(Entity integrity) ——主码属性不能为空，不同元组的主码取值不能重复。

2. 参照完整性(Referential integrity) ——若关系R1中含有另一个关系R2中主码的属性组F(作为R1的外部KEY)，则对于R1的每个元组在F上的值必须满足： 1）空，或者 2）等于R2中某个元组的主码值

也就是说，要么不存在，要么一定在该属性作为主码的那张表中存在。

1. 用户定义完整性(user-defined integrity) ——用户定义的约束。 出租期限≤20年， 工资≥2000元

！！关系代数！！

定义：用对关系的运算来表达查询，的一种传统方式。

各种集合运算、关系运算：5种基本的运算：并、差、笛卡尔积、投影、选择

特别要注意的：自然连接和等值连接，外连接（保留悬浮元组）

自然连接要去掉重复的！！

除运算：被除的必须有除数的全部相同属性。

！！！！！！ 这里需要会做题，主要是写关系代数和会计算即可。

三、SQL

SQL概述和特点

SQL的三级模式示意图：简单易懂

基本SQL语句

例子：创建关系“教室表”，拥有属性：“教室编号、教室名称、教学楼编号、教室容量、教室资源配置、使用对象类型”。

# create
CREATE TABLE [dbo].[classroom] (
	[rmno] [char] (5) NOT NULL PRIMARY KEY,
	[rmtitle] [varchar] (30) NULL ,
	[buildno] [char] (4) NOT NULL ,
	[quantity] [int] NOT NULL ,
	[resource] [char] (2) NOT NULL ,
	[usertype] [char] (2) NULL 
	) 

# alter
ALTER Table car
add [emission] [float]  NOT NULL; 

ALTER TABLE dbo.classroom
DROP COLUMN isopen, isused;

# 字符匹配
LIKE 通配符%

索引结构（B和B+树）以及B+树优化

这个我熟，如果读者需要的话自己去看看吧。 建立索引：针对学生关系STU的学号属性SNO建立索引

    CREATE INDEX IND_STU ON STU(SNO);
    CREATE CLUSTER INDEX IND_SC_CLU ON SC(SNO);
    # 聚簇索引
    DROP INDEX  索引名
    # 删除
    # 建立唯一性索引的话，在INDEX前加上UNIquE

聚簇索引和非聚簇索引的区别：聚簇索引的叶子节点就是数据节点，而非聚簇索引的节点是指向具体数据的指针。

！！单表查询、多表查询、嵌套查询！！

数据更新、删除等操作

视图操作

四、数据库安全性

基本原理

三类安全性问题：技术安全、管理安全、政策法律

具体安全控制机制

存取访问控制

	revoke <> on <obj> from <user>

	grant <> on <obj> to <user>

用户权限定义、用户权限检查

自主存取控制、强制存取控制

强制存取控制：简单来说，就是在访问数据库时，先要通过用户认证确定你有多大的权限，之后才能按照强制存取控制来实现权限控制。适合对资料保密分级有明显定义的用户。

系统设计原则：

较高级别的数据保护要包含较低级别的所有保护。

五、数据库完整性

实体完整性

——对关系模式主属性施加的完整性控制。

不允许空，在关系中取值唯一。 例： student (SNO,SNAME,SEX,BYEAR) ，SNO不能为空且唯一；course(CNO,CTITLE)， CNO不能为空且唯一；sc(SNO,CNO,GRADE) ，(SNO，CNO)不能为空。

！！参照完整性！！

用户定义完整性

这是用户自己定义的对数据的种种限制，与数据本身的属性有关。

！！断言（多表）！！

！！触发器（单表）！！

活题：check语句，执行某语句报错，分析可能原因

触发器相当于绑定在某些数据库操作上的行为，比如插入某条满足一定条件的数据后对数据进行某种处理和转换。

六、关系数据理论（范式等）重点难点！

！！各种范式的概念及其前置概念！！

码（候选码）： 码的形式化定义

定义：设有关系模式R(U，F)，X为U的子集，若

，

则x为R的一个候选码(Candidate Key)。

也就是说，U完全函数依赖于X。这个X可以有很多个。

主属性：

定义：属于任何一个候选码中的属性称为主属性。主属性是比候选码中的属性多得多的。不属于任何候选码中的属性称为非主属性。

主码： 任意候选码之一。整个属性组是码，则称为全码。

为什么要引入规范化和范式？

1.一个好的关系模式应冗余尽可能少；
2.一个好的关系模式应避免插入、删除异常；
3.原因是关系模式中存在不合适的属性间联系；
4.解决方法是消去不合适联系；
5.采用分解的策略消去。

函数依赖概念：

(任给一x，有唯一y与之对应，则x->y)

平凡函数依赖、非平凡函数依赖：区别：平凡函数依赖中x是y的子集，这件事是很平凡的，很正常的。所以称为平凡函数依赖。

完全函数依赖、部分函数依赖：区别在于完全函数依赖中x是不可再分的，即x的子集不再满足x->y的性质。

重要概念：各级范式之间的进步（递进）关系。

各级范式（1-BC）NF

1NF：

特点：任给关系模式R（U，F），若U中每个属性均为不可再分的基本数据元素（原子项），则R∈1NF。关系数据库系统中，所有关系模式都必须是1NF。

问题：非主属性部分fd于候选码（可能是候选码的子集决定非主属性）。可能存在冗余，修改麻烦，操作异常问题。

2NF：

特点：任给R（U，F），若R∈1NF，且每个非主属性都 完全函数依赖于候选码（不能是部分函数依赖！），则R∈2NF。

换言之：2NF不允许F中有这样的函数依赖“X->Y”,其中X是码的真子集，Y是非主属性。（X不能是码的真子集）

3NF： 特点：任给R（U，F），若不存在这样的码X、属性组Y及非主属性Z（Z不包含于Y），使得X —> Y，（Y—/>X）， Y —> Z成立，则R∈3NF。

任给R（U，F），若R为2NF，且其每一个非主属性都不传递fd于候选码，则R∈3NF。

理解：3NF不允许F中有这样的非平凡函数依赖“X —> Y”，其中X不包含码，Y是非主属性。(X中必须含有码)

BCNF：

1、定义

任给R（U，F），X、Y为U中属性子集，若R∈1NF，且对R的每一个X->Y，Y ⊈ X，X必包含侯选码，则R∈BCNF。（任何除候选码及其真子集以外的属性集合都由候选码决定，取消了Y是非主属性的限制。）

若R中的每一个函数依赖中的左部决定属性集都包含有候选码，则R∈BCNF。

2、BCNF性质

1）所有非主属性都完全函数依赖于候选码；（2NF） 2）所有非主属性都不传递函数依赖于候选码；（3NF） 3）所有主属性都完全函数依赖于不包含它的候选码； 4）所有主属性都不传递函数依赖于候选KEY。 没有任何属性函数依赖于非码的任何一组属性。

一图总结：

！！公理系统及推导证明！！

几个规则：

自反律（包含）、增广律（“乘”）、传递律。

计算属性闭包：

求解候选码：

判断两个函数依赖集等价的方法：逐一判断F和G中的函数依赖XY是否能由对方导出。

最小依赖集问题

无冗余化：不存在两个能相互到处的互补子集；

求最小依赖集算法：

减掉其中一个，看看还能不能推的出来。

两种模式分解算法

分解正确性：

分解具有无损连接性 定义：任给R（U、F），r={R1，R2…，Rn}是R的一个分解，若对R的任一满足F的关系r都有： r=πR1（r）⋈ πR2（r）⋈ …… ⋈ πRn（r） 则称是R满足F的一个无损连接分解。

这段定义看起来复杂，其实意思就是说连接起来还能得到原来那张表就行！

无损连接检验算法：

七、数据库设计（软件工程相关理论）

这一章主要就是做题，另外，要关注E-R图转关系模式的方法。

！！E-R图！！

！！关系模式！！

八、关系数据库引擎基础（参考CMU）

数据库存储

这一章的知识挺有用的。。。但是貌似不考，很符合我对口口的印象。

页及其堆文件组织：

存储方式：

NSM：同一个元组的所有属性存在一起

DSM：不同元组的同一种属性存在一起

缓存（缓冲池）

散列表

查询处理

九、关系查询处理和查询优化

查询处理步骤

各种运算的实现方法：

选择运算的实现方法（参见课件第8章）：

 全表扫描

 索引扫描

连接运算的实现方法：

嵌套循环连接（nested loop）

排序—合并连接（sort-merge join）

Hash连接（hash join）

索引连接（index join）

查询优化的任务：提高速度（DBMS）

具体目标：1、减少中间关系规模2、减少I/O

举例说明不同SQL语句的性能差异：

见PPT15页-20页

读取->写出->做选择->做投影

代数优化

连接/笛卡尔积的交换律

连接/笛卡尔积的结合律

投影的串接律

选择的串接律：选择条件可以合并，一次可检查全部条件。

选择与投影的交换律

选择与笛卡尔积的交换律：部分选择在笛卡尔积前先做。

选择与并、差、自然连接的分配律

物理优化

常常先使用启发式规则选取若干较优的候选查询方案，然后分别估算这些候选方案的执行代价，从而选取代价最小的作为执行计划。

总代价＝I/O代价＋CPU代价＋内存代价＋通信代价

查询优化的过程： 查询树经过变形后得到语法树， 然后根据代数优化的启发式规则对语法树进行逻辑优化， 再考虑存取路径、底层操作算法的不同，根据物理操作的启发式规则提出多种查询计划， 然后可根据某种代价模型评估这些查询计划的执行代价，从中选取评估结果最小的作为执行计划。

十、数据库恢复技术

系统故障后的REDO和UNDO恢复

检查点机制

十一、并发控制

可串行化调度