1.数据库技术基础

 2.基本概念

• 数据库系统DBS：是一个采用了数据库技术，有组织地、动态地存储大量有关数据，方便多用户访问的计算机系统。其由下面四个部分组成：
• 数据库（统一管理、长期存储在计算机内的，有组织的相关数据的集合）
• 硬件（构成计算机系统包括存储数据所需的外部设备）
• 软件（操作系统、数据库管理系统及应用程序）
• 人员（系统分析和数据库设计人员、应用程序员、最终用户、数据库管理员DBA）

• 数据库管理系统DBMS的功能（软件）：
• 实现对共享数据有效的组织、管理和存取。
• 包括数据定义、数据库操作、数据库运行管理、数据的存储管理、数据库的建立和维护等。

3.三级模式-两级映像

• 内模式：管理如何存储物理的数据，对应具体物理存储文件。
• 模式：又称为概念模式，就是我们通常使用的基本表，根据应用、需求将物理数据划分成一张张表。
• 外模式：对应数据库中的视图这个级别，将表进行一定的处理后再提供给用户使用。

• 外模式-模式映像：是表和视图之间的映射，存在于概念级和外部级之间，若表中数据发生了修改，只需要修改此映射，而无需修改应用程序。
• 模式-内模式映像：是表和数据的物理存储之间的映射，存在于概念级和内部级之间，若修改了数据存储方式，只需要修改此映射，而不需要去修改应用程序。

  

 4.数据库设计

• 需求分析：即分析数据存储的要求，产出物有数据流图、数据字典、需求说明书。
• 概念结构设计：就是设计E-R图，也即实体-属性图，与物理实现无关，说明有哪些实体，实体有哪些属性。
• 逻辑结构设计：将E-R图，转换成关系模式，也即转换成实际的表和表中的列属性，这里要考虑很多规范化的东西。
• 物理设计：根据生成的表等概念，生成物理数据库。

  

 5.E-R模型

• 数据模型三要素：数据结构（所研究的对象类型的集合）、数据操作（对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合）、数据的约束条件（一组完整性规则的集合）。
• E-R模型：即实体-联系模型，使用椭圆表示属性（一般没有）、长方形表示实体、菱形表示联系，联系两端要标注联系类型。
• 联系类型：一对一1：1、一对多1：N、多对多M:N。
• 属性分类：简单属性和复合属性（属性是否可以分割），单值属性和多值属性（属性有多个取值）、NULL属性（无意义）、派生属性（可由其他属性生成）。

 6.关系模型

• 关系模型也即数据库中常用的表，包括实体的属性，标识出实体的主键和外键，如下：
• 

 7.模型转换

• E-R图转换为关系模型：每个实体都对应一个关系模式；联系分为三种：
• 1：1联系中，联系可以放到任意的两端实体中，作为一个属性（要保证1：1的两端关联）；
• 1：N的联系中，联系可以单独作为一个关系模式，也可以在N端中加入1端实体的主键；
• M：N的联系中，联系必须作为一个单独的关系模式，其主键是M和N端的联合主键。

 答案：B

8.关系代数运算

• 并：结果是两张表所有记录数合并，相同记录只显示一次。
• 交：结果是两张表中相同的记录。
• 差：S1-S2，结果是S1表中有而S2表中没有的那些记录。

  

•  笛卡尔积：S1*S2，产生的结果集包括S1和S2的所有属性列，并且S1中每条记录依次和S2中所有记录组合成一条记录，最终属性列为S1+S2属性列，记录数为S1*S2记录数。
• 投影：实际是按条件选择某关系模式中的某列，列也可以用数字表示（Π）。
• 选择：实际是按条件选择某关系模式中的某条记录

• 自然连接的结果显示全部的属性列，但是相同属性列只显示一次，显示两个关系模式中属性相同且值相同的记录。
• 设有关系R、S如下左图所示，自然连接结果如下右图所示(记住符号)：

答案：BD 

9.函数依赖

• 给定一个X，能唯一确定一个Y，就称X确定Y，或者说Y依赖于X，利于Y=X*X函数。

函数依赖又可扩展以下两种规则：

• 部分函数依赖：A可确定C，（A，B）也可确定C，（A，B）中的一部分（即A）可以确定C，称为部分函数依赖。
• 传递函数依赖：当A和B不等价时，A可确定B，B可确定C，则A可确定C，是传递函数依赖；若A和B等价，则不存在传递，直接就可确定C。

10.键与约束

• 超键：能唯一标识此表的属性的组合。
• 候选键：超键中去掉冗余的属性，剩余的属性就是候选键。
• 主键：任选一个候选键，即可作为主键。
• 外键：其他表中的主键。
• 主属性：候选键内的属性为主属性，其他属性为非主属性。

• 实体完整性约束：即主键约束，主键值不能为空，也不能重复。
• 参照完整性约束：即外键约束，外键必须是其他表中已经存在的主键的值，或者为空。
• 用户自定义完整性约束：自定义表达式约束，如设定年龄属性的值必须在0到150之间。

11.范式

• 第一范式1NF：所有属性都不可以再分割为两个或多个分量。
• 第二范式2NF：当且仅当R是1NF，且每个非主属性完全依赖主键（不存在部分依赖）时，R就是2NF，比较典型的例子就是候选键是单属性，单属性是不可能存在部分函数依赖的。
• 第三范式3NF：当且仅当R是2NE，且R中没有非主属性传递依赖于候选键时，R就是3NF（此时，也不会存在部分依赖）。一般解决方法是拆分传递依赖的非主属性为一个新的关系模式，本质就是主键要直接决定所有非主属性，不能通过非主属性间接决定。
• BC范式BCNF：R属于BCNF当且仅当其F中每个依赖的决定因素必定包含R的某个候选码，实例如下：

  

 思路：先画图，找出入路为0的属性，候选键必定包含入路为0的属性，从而根据推导关系可以推导出其余全部属性。候选键中的属性都算主属性。

12.模式分解

• 范式之间的转换一般都是通过拆分属性，即模式分解，将具有部分函数依赖和传递依赖的属性分离出来，来达到一步步优化，一般分为以下两种：
• 保持函数依赖分解
• 对于关系模式R，有依赖集F，若对R进行分解，分解出来的多个关系模式，保持原来的依赖集不变，则为保持函数依赖的分解。另外，注意要消除冗余依赖（如传递依赖）。

 上题 ，分解后D->A的函数依赖没有保持