資料庫基本知識理論

文章目錄

• 資料庫基本概念（四個）
• • 資料庫系統（DBS）
  • • DBS的組成
    • DBS的特點
  • 資料庫管理系統（DBMS）
  • • DBMS的組成
    • DBMS的功能
• 資料庫系統的
• • 内部體系結構
  • 外部體系結構
• 資料庫模式
• • 資料庫的三級系統結構
  • 資料庫的二級映像
• 概念模型
• 常見的資料模型（三種）
• • 關系模型相關概念
  • 關系模型的完整性限制
  • 關系代數
• 資料庫其它知識點
• • 索引
  • 視圖
  • 事務

資料庫基本概念（四個）

資料(Data)：描述事物的符号記錄。

資料庫(DataBase，DB)：是長期存儲在計算機内的、有組織的、可共享的、統一管理的相關資料的集合。

資料庫管理系統(DataBase Management System，DBMS)：用于建立和管理資料庫的一套軟體，介于應用程式和作業系統之間。

資料庫系統（DataBase System,DBS）：有資料庫、資料庫管理系統(及其應用開發工具)、應用程式和資料庫管理者組成的存儲、管理、處理和維護資料的系統。

資料庫系統（DBS）

DBS的組成

• 資料：資料是資料庫系統的工作對象，它們是某特定應用環境中進行管理和決策所必需的資訊。
• 使用者：使用者是指存儲、維護和檢索資料庫中資料的人員。資料庫系統中主要有3類使用者：終端使用者、應用程式員和資料庫管理者。
• 硬體：硬體是指存儲資料庫和運作資料庫管理系統DBMS的硬體資源。
• 軟體：軟體是指負責資料庫存取、維護和管理的軟體系統，通常叫做資料庫管理系統(DBMS)。

DBS的特點

• 資料結構化： 即資料本身結構化，資料與資料之間的關系也是結構化的。這大大友善了資料的存儲、管理、處理和維護，并提供統一的對外接口，友善使用和遷移。
• 資料低備援、共享性高：整體結構化的資料面對的不再是單一應用或單個使用者，而是面向整個系統，可以被多個應用共享使用 。在系統内隻有一個正本，不會産生多個副本資料不一緻的情況減少資料備援。
• 資料獨立性提高： 實體獨立性——應用程式和資料庫中資料的實體存儲是互相獨立的。邏輯獨立性——應用程式和資料庫的邏輯結構是互相獨立的。
• 有統一的資料管理和控制功能： 資料的安全性保護；資料的完整性檢查；并發控制；資料庫恢複。

資料庫管理系統（DBMS）

DBMS的組成

• 語言編譯處理程式
• 系統運作控制程式
• 系統建立、維護程式
• 資料字典

DBMS的功能

• 資料庫定義功能
• 資料存取功能
• 資料庫運作管理功能
• 資料庫的建立和維護功能
• 資料通信功能

資料庫系統的

内部體系結構

内部體系結構是三級模式結構，分别為：模式、外模式和内模式

外部體系結構

外部體系結構主要有：集中式結構、檔案伺服器結構和客戶/伺服器結構

資料庫模式

是對資料庫中全體資料的邏輯結構（資料項的名字、類型、取值範圍等）和特征（資料之間的聯系以及資料有關的安全性、完整性要求）的描述。

資料庫的三級系統結構

• 外模式：又稱為子模式或使用者模式，是對特定資料庫使用者相關的局部資料的邏輯結構和特征的描述。是資料庫使用者的資料視圖，通常是模式的子集。一個資料庫可有多個外模式。
• 内模式：又稱為存儲模式，是對資料庫實體結構和存儲方式的描述，是資料在資料庫内部的表示方式。一個資料庫隻有一個内模式。
• 模式：是對資料庫中全體資料的邏輯結構和特征的描述。

資料庫的二級映像

① 外模式/模式映像、② 模式/内模式映像

資料庫三級模式通過二級映象在 DBMS 内部實作這三個抽象層次的聯系和轉換。外模式面向應用程式， 通過外模式/模式映象與邏輯模式建立聯系， 實作資料的邏輯獨立性。 模式/内模式映象建立模式與内模式之間的一對一映射， 實作資料的實體獨立性。

概念模型

也稱資訊模型，是按使用者的觀點來對資料和資訊模組化，主要用于資料庫設計

• 實體與實體集：實體是現實世界中可差別于其他對象的事物或物體；實體集是具有相同類型及共享相同性質(屬性)的實體集合。
• 屬性：實體通過一組屬性來表示；屬性是實體集中每個成員具有的描述性性質。
• 關鍵字和域：實體的某一屬性或屬性組合，其值能惟一辨別出某一實體，稱為關鍵字，也稱碼；每個屬性都有一個可取值的集合，稱為該屬性的域，或者該屬性的值集；
• 聯系：兩個實體之間的聯系又可分為一對一聯系(1:1)、一對多聯系(1:n)和多對多的聯系(m:n)。

常見的資料模型（三種）

• 層次模型：是用 樹狀<層次>結構 來組織資料的資料模型。層次結構模型具有如下特征：① 有且隻有一個結點沒有雙親結點，這個結點稱為根結點 ② 根以外的其它結點有且隻有一個雙親結點
• 網狀模型：是用 有向圖（由有向樹演變而來）表示實體和實體之間的聯系的資料結構模型稱為網狀資料模型。網狀模型具有如下特征：① 允許一個以上的結點沒有雙親 ② 至少有一個結點可以有多于一個雙親
• 關系模型：是用 二維表格結構 來表示實體及實體之間聯系的資料模型，關系模型的資料結構是一個“二維表架構”組成的集合。關系模型具有以下特征：① 無論是是實體、還是實體之間的聯系都是被映射成統一的關系 ② 操作的對象和結果都是一張二維表，它由行和列組成

關系模型是使用最廣泛的資料模型，目前大多數資料庫管理系統都是關系型的，如MySQL、Sql server、Oracle都是關系資料庫管理系統。

關系模型相關概念

• 關系：一個關系對應通常說的一張表
• 元組：表中的一行即為一個元組
• 屬性：表中的一列即為一個屬性，給每一個屬性起一個名稱即屬性名
• 域：是一組具有相同資料類型的值的集合。即屬性的取值範圍
• 分量：元組中的一個屬性值。
• 候選關鍵字：也稱候選碼，關系中的一個或幾個屬性的集合，該屬性集唯一辨別一個元組
• 主關鍵字(主鍵)：一個關系中有多個候選關鍵字，可以選擇其中一個作為主關鍵字
• 外部關鍵字(外鍵)：如果一個屬性組不是所在關系的關鍵字，但它是其他關系的關鍵字，則該屬性組稱為外部關鍵字
• 主屬性：包含在任一候選關鍵字中的屬性稱為主屬性
• 關系模式：對關系的描述，關系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）

關系模型的完整性限制

• 實體完整性：是通過主鍵來實作。主鍵不能為空且值必須唯一
• 參照完整性：是通過主外鍵關聯來實作
• 域完整性：是通過列的取值範圍實作
• 使用者自定義完整性：使用者根據具體需求定義的完整性限制條件來實作

關系代數

傳統的集合運算是二目運算，包括并、差、交、笛卡爾積4種運算。

• 關系R和關系S的并運算
• 關系R和關系S的差運算
• 關系R和關系S的交運算
• 關系R和關系S的笛卡爾積：兩個分别具有n和m個屬性的關系R和S的笛卡爾積是一個（n+m）列的元組的集合。元組的前n列是關系R的一個元組，後m列是關系S的一個元組。若R有k1個元組，S有k2個元組，則關系R和關系S的笛卡爾積有k1k2元組。

專門的關系運算包括選擇、投影、連接配接、除運算等。

• 選擇：從一個關系中選出滿足給定條件的記錄的操作稱為選擇或篩選。選擇是從行的角度進行的運算
• 投影：從一個關系中選出若幹指定字段的值。投影是從列的角度進行的運算，所得到的字段個數通常比原關系少，或者字段的排列順序不同
• 連接配接：把兩個關系中的記錄按一定條件橫向結合，生成一個新的關系
• 除：元組在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合

資料庫其它知識點

索引

​ 索引： 是關系型資料庫中給資料庫表中一列或多列的值排序後的存儲結構，主要使用了B+tree和Hash結構

建立索引的目的：提高查詢的效率

工作原理： 在MySQL中，存儲引擎用類似的方法使用索引，其先在索引中查找對應的值，然後根據匹 配的索引記錄找到對應的資料行，最後将資料結果集傳回給用戶端

類别：

• 普通索引：提高查詢效率針對表中的某列建立的索引
• 主鍵索引：在建立表格并指定主鍵時會自動建立，為了提高查詢效率
• 唯一索引：建立索引的字段(列)取值是唯一的
• 外鍵索引：查詢時會自動進行主外鍵的關聯查詢.外鍵的作用是保證資料的一緻性和完整性
• 全文索引：主要用于文章的搜尋，在搜尋引擎中使用較多

唯一索引和主鍵索引的差別：（重點）

• ①二者本質不同：主鍵是限制，唯一索引是索引
• ②主鍵建立後一定包含一個唯一索引，但是唯一索引不一定是主鍵
• ③唯一索引允許空值，主鍵不允許有空值
• ④一個表最多一個主鍵，但可以有多個唯一索引
• ⑤主鍵可被其他表引用為外鍵，唯一索引不能

視圖

視圖： 是一張虛拟的表，資料來自于查詢語句所涉及的表。使用時和真實的表相同，但是視圖不會在資料庫中進行存儲。

作用： 針對複雜的多表查詢，為了簡化SQL語句的編寫，可以先建立視圖，然後用簡單的查詢語句去查詢視圖，就可以提高查詢效率。

事務

事務： 在資料庫中事務是工作的邏輯單元，一個事務是由一個或多個完成一組的相關行為的SQL語句組成，通過事務機制確定這一組SQL語句所作的操作要麼完全成功執行，完成整個工作單元操作，要麼一點也不執行。

作用： 確定資料庫的完整性

事務的特性(ACID)：

• (1) 原子性(Atomicity)：事務中包括的所有操作要麼都做，要麼都不做
• (2) 一緻性(Consistency)：事務必須使資料庫從一個一緻性狀态變到另一個一緻性狀态
• (3) 隔離性(Isolation)：一個事務内部的操作及使用的資料對并發的其他事務時隔離的
• (4) 持久性(Durability) ：事務一旦送出，對資料庫的改變時永久的

持續更新。。。。。。。