程序员教程-6章-数据库基础知识

Posted 2021-01-17 liunianfeiyu

　　目录结构：

　　6.1 基本概念

　　　　6.1.1 数据库系统

　　　　6.1.2 数据库管理技术的发展

　　　　　　1 人工管理阶段

　　　　　　2 文件系统阶段

　　　　　　3 数据库系统阶段

　　　　6.1.3 大数据

　　　　　　1 大数据产生背景

　　　　　　2 大数据的特征

　　　　　　3 理解大数据

　　　　　　4 大数据产生的安全风险

　　6.2 数据模型

　　　　6.2.1 数据模型的基本概念

　　　　6.2.2 数据模型的三要素

　　　　6.2.3 E-R模型

　　　　　　1 E-R方法

　　　　　　2 实体

　　　　　　3 联系

　　　　　　4 属性

　　　　　　5 实例分析

　　　　6.2.4 基本的数据模型

　　　　　　1 层次模型

　　　　　　2 网状模型

　　　　　　3 关系模型

　　6.3 DBMS的功能和特征

　　　　6.3.1 DBMS的功能

　　　　6.3.2 DBMS的特征与分类

　　　　　　1 DBMS的特征

　　　　　　2 DBMS分类

　　6.4 数据库模式

　　　　6.4.1 模式

　　　　　　1 概念模式

　　　　　　2 外模式

　　　　　　3 内模式

　　　　6.4.2 三级模式两级映射

　　6.5 关系数据库与关系运算

　　　　6.5.1 关系数据库的基本概念

　　　　　　1 属性和域

　　　　　　2 笛卡儿积与关系

　　　　　　3 主要术语

　　　　　　4 关系的性质

　　　　　　5 关系的3种类型

　　　　6.5.2 关系数据库模式

　　　　6.5.3 完整性约束

　　　　6.5.4 关系代数运算

　　6.6 关系数据库SQL语言简介

　　　　6.6.1 SQL概述

　　　　　　1 SQL的特点

　　　　　　2 SQL支持三级模式结构

　　　　　　3 SQL的基本组成

　　　　6.6.2 SQL数据定义

　　　　　　1 创建表

　　　　　　2 修改表和删除表

　　　　　　3 定义和删除索引

　　　　　　4 定义、删除、更新视图

　　　　6.6.3 SQL数据查询

　　　　　　1 SELECT基本结构

　　　　　　2 简单查询

　　　　　　3 连接查询

　　　　　　4 子查询与聚集函数

　　　　　　5 分组查询

　　　　　　6 使用别名

　　　　　　7 字符串操作

　　　　　　8 视图的查询

　　　　6.6.4 SQL数据更新

　　　　　　1 插入语句

　　　　　　2 删除语句

　　　　　　3 修改语句

　　　　6.6.5 SQL的访问控制

　　　　　　1 授权语句的格式

　　　　　　2 收回权限语句格式

　　　　6.6.6 嵌入式SQL

　　6.7 数据库设计

　　　　1 数据库设计的基本步骤

　　　　2 数据库的实施与维护

　　时间有限，每一点尽量一两句话说下，挑自己熟悉的内容说下

　　数据库技术是计算机软件领域的一个重要分支

　　6.1 基本概念

　　　　6.1.1 数据库系统

　　　　数据是描述事物的符号记录，它具有多种表现形式，可以是文字、图形、图像、声音和语言等。信息是对现实世界事物的存在方式或状态的反映。数据是经过组织的位集合，而信息是具有特定释义和意义的数据。

　　　　数据库系统由数据库、硬件、软件和人员四大部分组成

　　　　每一部分内容：略

　　　　6.1.2 数据库管理技术的发展

　　　　数据处理是对各种数据进行收集、存储、加工和传播的一系列活动。数据管理是数据处理的中心问题，是对数据进行分类、组织、编码、存储检索和维护

　　　　数据管理技术发展经历了3个阶段：人工管理阶段、文件系统阶段和数据库系统阶段

　　　　　　1 人工管理阶段：早期的数据处理都是通过手工进行的

　　　　　　特点：略

　　　　　　2 文件系统阶段：文件系统是操作系统中的一个子系统，它按一定的规则将数据组织成一个文件，应用程序通过文件系统对文件中的数据进行存取和加工。

　　　　　　特点：略

　　　　　　3 数据库系统阶段

　　　　　　数据库系统是由计算机软件、硬件资源组成的系统，它实现了大量关联数据有组织地、动态地存储，方便多用户访问

　　　　　　特点：略

　　　　6.1.3 大数据

　　　　　　1 大数据产生背景

　　　　　　（1）数据来源和承载方式的变革

　　　　　　（2）全球数据量出现爆炸式增长

　　　　　　（3）大数据已经成为一种自然资源

　　　　　　（4）大数据日益重要，不被利用就是成本

　　　　　　2 大数据的特征：大量化，多样化，价值密度低，快速化

　　　　　　3 理解大数据

　　　　　　（1）高并发数据存取的性能要求及数据存储的横向扩展问题

　　　　　　（2）实现大数据资源化、知识化、普适化的问题

　　　　　　（3）非结构化海量信息的智能化处理问题

　　　　　　4 大数据产生的安全风险

　　　　　　（1）网络攻击的显著目标

　　　　　　（2）加大了隐私泄漏风险

　　　　　　（3）威胁现有的存储和安防措施

　　　　　　（4）成为黑客的攻击手段

　　　　　　（5）成为高级可持续攻击的载体

　　　　　　（6）为信息安全提供新支撑

　　6.2 数据模型

　　　　6.2.1 数据模型的基本概念

　　　　模型是对现实世界特征的模拟和抽象，数据模型是对现实世界数据特征的抽象

　　　　最常用的数据模型分为概念数据模型和基本数据模型

　　　　（1）概念数据模型：也称信息模型，是按用户的观点对数据和信息建模，是现实世界到信息世界的第一层抽象

　　　　（2）基本数据模型：按计算机系统的观点对数据建模，是现实世界数据特征的抽象，用于DBMS的实现

　　　　从事物的客观特性到计算机中的具体表示涉及3个数据领域：现实世界，信息世界和机器世界

　　　　6.2.2 数据模型的三要素：数据结构，数据操作和数据的约束条件

　　　　6.2.3 E-R模型：实体联系模型

　　　　　　1 E-R方法：略

　　　　　　2 实体：现实世界中可以区别于其他对象的“事件”或“物体”

　　　　　　3 联系：分为实体内部的联系和实体与实体之间的联系

　　　　　　1）两个不同实体之间的联系：一对一，一对多，多对多

　　　　　　2）两个以上不同实体集之间的联系：略

　　　　　　3）同一实体集内的二元联系：也存在1：1，1：n，m：n的联系

　　　　　　4 属性：属性是实体某方面的特性

　　　　　　属性的分类：简单属性和复合属性，单值属性和多值属性，NULL属性，派生属性

　　　　　　5 实例分析：略

　　　　6.2.4 基本的数据模型

　　　　　　1 层次模型：树型结构

　　　　　　2 网状模型：网络结构

　　　　　　3 关系模型：略

　　6.3 DBMS的功能和特征

　　　　6.3.1 DBMS的功能

　　　　DBMS主要实现共享数据有效的组织、管理和存取

　　　　6大功能：数据定义，数据库操作，数据库运行管理，数据组织、存储和管理，数据库的建立和维护，其他功能

　　　　6.3.2 DBMS的特征与分类

　　　　　　1 DBMS的特征：数据结构化且统一管理，有较高的数据独立性，数据控制功能：数据库的安全性保护，数据的完整性，并发控制，故障恢复

　　　　　　2 DBMS分类：关系数据库系统，面向对象的数据库系统，对象关系数据库系统

　　6.4 数据库模式

　　一般采用三级模式

　　　　6.4.1 模式：三级模式和两级映像

　　　　　　1 概念模式：也称模式，数据库中全部数据的逻辑结构和特征的描述

　　　　　　2 外模式：也称用户模式或子模式，是用户与数据库系统的接口，是用户用到的那部分数据的描述

　　　　　　3 内模式：也称存储模式，是数据物理结构和存储方式的描述，是数据在数据库内部的表示方式

　　　　6.4.2 三级模式两级映射

　　　　两级映射：模式/内模式的映像，外模式/模式的映像

　　　　模式/内模式的映像：实现概念模式到内模式之间的相互转换

　　　　外模式/模式的映像：实现外模式到概念模式之间的相互转换

　　　　数据的独立性包括数据的物理独立性和数据的逻辑独立性

　　6.5 关系数据库与关系运算

　　　　6.5.1 关系数据库的基本概念

　　　　　　1 属性和域：属性：事物的特征；域：属性的取值范围

　　　　　　2 笛卡儿积与关系：略，关系：笛卡儿集的子集叫作在域上的关系，类似(D1,D2,D3,...Dn)，称关系R为n元关系

　　　　　　3 主要术语：

　　　　　　目或度：属性个数

　　　　　　候选码：即通常说的键

　　　　　　主码：即通常说的主键

　　　　　　主属性：成键的属性

　　　　　　非码属性：不成键的属性

　　　　　　外码：即外键

　　　　　　全码：所有属性组成关系模式的键，所有的属性称为全码

　　　　　　另有第一范式，第二范式，第三范式

　　　　　　第一范式（无重复的列） 定义：数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项，而不能是集合，数组，记录等非原子数据项。如果实体中的某个属性有多个值时，必须拆分为不同的属性

　　　　　　第二范式（属性完全依赖于主键），在第一范式的基础上

　　　　  第三范式（属性不能传递依赖于主属性） 定义：满足第二范式前提，如果某一属性依赖于其他非主键属性，而其他非主键属性又依赖于主键，那么这个属性就是间接依赖于主键，这被称作传递依赖于主属性。

　　　　  4 关系的性质：分量必须取原子值，列是同质的，属性不能重名，行列的顺序无关，任何两个元组不能完全相同

　　　　　   5 关系的3种类型：基本关系，查询表，视图表

　　　　6.5.2 关系数据库模式

　　　　R(U,D,dom,F)

　　　　R：关系名；U：组成该关系的属性名集合；D：属性的域；dom：属性向域的映像集合；F：属性间数据的依赖关系集合

　　　　简记为R(U)或R(A1,A2,A3,...,An)

　　　6.5.3 完整性约束

　　　　完整性规则保证授权用户对数据库进行修改不会破坏数据的一致性

　　　　（1）实体完整性：主属性不能取空值

　　　　（2）参照完整性：引用完整性，外键约束

　　　　（3）用户定义的完整性：用户定义与特定数据库有关的约束条件

　　　　6.5.4 关系代数运算

　　　　并，差，笛卡儿积，投影和选择是5种基本的运算，其他运算可以由基本运算导出

　　　　交，连接，

　　6.6 关系数据库SQL语言简介

　　　　6.6.1 SQL概述

　　　　　　1 SQL的特点：综合统一，高度非过程化，面向集合的操作方式，两种使用方式

　　　　　　核心功能：

　　　　　　数据查询：SELECT

　　　　　　数据定义：CREATE DROP ALTER

　　　　　　数据操纵：INSERT UPDATE DELETE

　　　　　　数据控制：GRANT REVOKE

　　　　　　2 SQL支持三级模式结构：视图对应外模式，基本表对应模式，存储文件对应内模式

　　　　　　3 SQL的基本组成：数据定义语言，交互式数据操纵语言，事务控制，嵌入式SQL和动态SQL，完整性控制和权限管理

　　　　6.6.2 SQL数据定义

　　　　　　1 创建表：约束条件：NULL UNIQUE，另外还有主键和外键

　　　　　　2 修改表和删除表

　　　　　　3 定义和删除索引

　　　　　　4 定义、删除、更新视图

　　　　6.6.3 SQL数据查询

　　　　数据操纵功能包括SELECT INSERT DELETE UPDATE

　　　　　　1 SELECT基本结构

　　　　　　SELECT XXXX

　　　　　　FROM XXXX

　　　　　　WHERE XXXX

　　　　　　GROUP BY XXXX

　　　　　　ORDER BY XXXX

　　　　　　2 简单查询

　　　　　　SELECT XXXX

　　　　　　FROM XXXX

　　　　　　WHERE XXXX

　　　　　　3 连接查询

　　　　　　查询涉及两个以上的表，称为连接查询

　　　　　　4 子查询与聚集函数

　　　　　　子查询也称嵌套查询，即嵌入SELECT子句，允许多重嵌套

　　　　　　聚集函数：以一个值的集合为输入，返回单个值的函数

 

　　　　　　用聚集函数实现子查询通常比直接用ALL或ANY查询效率要高

　　　　　　5 分组查询

　　　　　　1）GROUP BY子句

　　　　　　2）HAVING子句：用在GROUP BY之后，可以使用聚集函数

　　　　　　元组含有空值：

　　　　　　（1）空值在任何聚集操作中被忽略

　　　　　　（2）NULL值又可以在分组属性中看作是一个一般的值

　　　　　　6 使用别名：as

　　　　　　7 字符串操作：LIKE _ % ESCAPE

　　　　　　8 视图的查询：

　　　　6.6.4 SQL数据更新

　　　　　　1 插入语句

　　　　　　INSERT INTO ... VALUES ...

　　　　　　INSERT INTO ... SELECT ...

　　　　6.6.5 SQL的访问控制

　　　　分为授权语句和收回权限语句

　　　　　　1 授权语句的格式

　　　　　　GRANT 权限

　　　　　　ON 对象类型 对象名

　　　　　　TO 用户

　　　　　　WITH GRANT OPTION 

 

　　　　　　2 收回权限语句格式

　　　　　　REVOKE 权限

　　　　　　ON 对象类型 对象名

　　　　　　FROM 用户

　　　　6.6.6 嵌入式SQL

　　　　SQL语句嵌入某种高级语言中的使用方式：略

　　6.7 数据库设计

　　指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之有效地存储数据，满足各种用户的需求

　　数据库应用系统的生命周期：数据库规划，需求描述与分析，数据库设计与应用程序设计，数据库系统实现，测试阶段，运行维护

　　　　1 数据库设计的基本步骤

　　　　（1）用户需求分析

　　　　（2）概念结构设计

　　　　（3）逻辑结构设计

　　　　（4）物理结构设计

　　　　2 数据库的实施与维护

　　　　（1）数据库实现阶段的工作

　　　　（2）其他有关的设计工作

　　　　（3）运行与维护阶段的工作