数据库笔记

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第1章 绪论

1.1 数据库系统概论

1.2 数据模型

数据模型是对现实世界数据特征的抽象

数据模型是数据库系统的核心和基础

两类数据模型

概念模型（信息模型）：按用户的观点来对数据和信息建模，用于数据库设计

逻辑模型（网状模型、层次模型、关系模型、面向对象数据模型….）：按计算机系统的观点对数据建模、数据库管理系统的实现

物理模型： 描述数据在系统内（磁盘上）的表示方法和存取方法

现实世界 –> 概念模型：数据库设计人员完成

概念模型 –> 逻辑模型：数据库设计人员完成、数据库设计工具协助完成

概念模型

实体-联系（Entity-Relationship）：用E-R图来描述现实世界的概念模型

实体：具体的人、事或抽象的概念（例如学生

属性：就是属性

码：唯一标识

实体型：实体名+属性名来抽象刻画同类实体

实体集：同一类型实体的集合

联系：就是联系

实体内部的联系：各属性之间的关系

实体之间的联系：不同实体集之间的联系（1 : 1、1 : M、M : N）

数据模型：是严格定义的一组概念的集合

数据结构：组成对象和对象之间的联系

数据操作：对数据库允许执行的操作的集合。就是对操作的规则

数据的完整性约束：要让数据库符合这种规则不让数据库乱七八糟（主键必须存在，如果有引用的外键，要怎么怎么样做之类

关系数据模型是目前最重要的一种数据模型，它的三个要素分别是（ ）

• A. 实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性

• B. 数据结构、关系操作、完整性约束

• C. 数据增加、数据修改、数据查询

• D. 外模式、模式、内模式

  这题和哪种数据模型没关系，数据模型通常都由那三种组成的。

常用的数据模型

格式化模型中的数据结构的单位：基本层次联系

层次模型

表示方法：实体型、属性、联系

定义：1、只有一个节点没有双亲节点，这个节点叫根节点

​ 2、根以外的其他节点只有一个双亲节点

特点：1、节点双亲唯一

​ 2、只能直接处理一对多

​ 3、不能脱离双亲独立存在

​ 4、任何记录只能一层一层找下去

优点：1、数据结构清晰

​ 2、查询效率高，性能优于关系模型

​ 3、良好的完整性支持

缺点：1、多对多联系不太好

​ 2、插入和删除限制多

​ 3、查询子女节点必须经过双亲节点

网状模型

表示方法同层次模型

定义：1、允许一个以上的节点无双亲

​ 2、一个节点可以有多个双亲

​ 3、两个节点有多种联系

多对多在网状模型中的表示：多对多分解成一对多

完整性约束条件不严格：

1、允许插入未确定双亲结点值的子女节点值

2、允许只删除双亲节点值

实际的网状数据库系统：

1、支持码

2、保证一个联系中双亲记录和子女记录之间是一对多联系

3、可以定义双亲记录和子女记录之间某些约束条件

  例：要求双亲记录存在才能插入子女记录，双亲记录删除时也同时删除。

​ 学生选课记录值中学号必须是学生记录中存在的某一学生学号，

​ 课程号必须是课程记录中存在的某一门课程号。

优点：1、更加直接的描述现实世界，一个节点多个双亲

​ 2、性能高

缺点：1、结构复杂

​ 2、DDL、DML 语言太难

关系模型

关系（Relation）：一张表

元组（Tuple）：一行即为一个元组

属性（Attribute）：一列即为一个属性

主码（Key）：唯一确定一个元组

域（Domain）：一组具有相同数据类型的值的集合，属性的取值范围来自域**

分量：元组中的一个属性值

关系模式：对关系的描述

​ 学生（学号，姓名，年级，年龄）

关系必须是规范化的，关系的每一个分量必须是一个不可再分的数据项（这个好理解周老师讲过了，列中有列）

数据操作都是集合操作：操作对象和操作结果都是关系

优点：1、建立在严格的数学概念的基础上

​ 2、概念单一：实体和各类联系都用关系来表示，对数据的检索结果也是关系

​ 3、关系模型的存储路径对用户透明

缺点：由于存储路径透明，查询效率不如格式化数据模型。为了提高效率必须对用户的查询请求进行优化（例如缩小查询范围，多表关联的时候先筛一部分）

1.3 数据库系统的结构

开发人员角度：三级模式结构。数据库系统内部的系统结构

用户角度：单用户结构、主从式结构、分布式结构、客户-服务器、浏览器-应用服务器 / 数据库服务器

模式的概念

模式：对数据库逻辑结构和特征的描述（学生表）

实例：模式的具体值（升本成功的所有学生的记录、没有升本成功的所有学生的记录）

模式是固定的、示例是变化的

三级模式

多个 外模式（子模式、用户模式）：数据库用户使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述

​ 与模式的关系：通常是模式的子集、一个模式有多个外模式

​ 与应用的关系：一个外模式可以为多个应用系统所使用，一个应用程序只能使用一个外模式

​ 用途：简化用户视图。保证数据库安全性

一个 模式（逻辑模式）：数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述

​ 定义：1、用 DDL 定义数据的逻辑结构

​ 2、定义数据之间的联系

​ 3、定义数据有关的安全性、完整性要求

一个 内模式（存储模式）：物理结构和存储方式的描述

二级映像

外模式 -> 模式

定义外模式和模式之间的对应关系

映像定义 通常包含在各外模式的描述中

每一个外模式都有一个 外模式 -> 模式 映像

保证数据的逻辑独立性：当模式改变时，DBA 对 外模式 / 模式 映像做相应改变，使外模式保持不变。应用程序是依据数据的外模式编写的，应用程序不用改，保证了数据与程序的逻辑独立性，简称RT

模式 -> 内模式

定义数据全局逻辑结构与存储结构之间的对应关系

这个映像是唯一的，保证数据的物理独立性

优势：保证了应用程序的稳定性

​ 以程序为中心 -> 以数据为中心

​ 数据的存取由数据库管理系统管理

1.4 数据库系统的组成

1、硬件平台及数据库：大内存、大磁盘、大通道

2、软件：数据库管理系统、操作系统、与数据库接口的高级语言及其编译系统、应用开发工具、数据库应用系统

3、人员：用户、应用程序员、系统分析员和数据库设计人员、数据库管理员

1、数据库管理员：略

2、系统分析员：负责应用系统的需求分析和规范说明

​ 与用户及数据库管理员结合，确定系统的硬软件配置

​ 参与数据库系统的概要设计

​ 数据库设计人员：参加用户需求调查和系统分析确定数据库中的数据

​ 设计数据库各级模式

3、应用程序员：设计和编写应用系统的程序模块进行调试和安装

4、用户：通过应用系统的用户接口使用数据库

1.5 小结

重点：概念模型的基本概念、数据模型的3个组成要素、三模两映、数据库系统的逻辑独立性和物理独立性

第10章 数据库恢复技术

事务的四大特性：ACID

Atom 原子性

Consistent 一致性

Isolate 隔离性

Duration 持久性

第11章 并发控制

并发带来的问题

丢失修改

读脏数据

不可重复读

解决办法

排他锁：写锁 X锁

共享锁：读锁 S锁

封锁协议

一级封锁协议：修改时，必须加X锁，直到结束。

二级封锁协议：读的时候，加S锁，用完就放。

三级封锁协议：读的时候，加S锁，直到结束。