数据库基本知识理论

文章目录

• 数据库基本概念（四个）
• • 数据库系统（DBS）
  • • DBS的组成
    • DBS的特点
  • 数据库管理系统（DBMS）
  • • DBMS的组成
    • DBMS的功能
• 数据库系统的
• • 内部体系结构
  • 外部体系结构
• 数据库模式
• • 数据库的三级系统结构
  • 数据库的二级映像
• 概念模型
• 常见的数据模型（三种）
• • 关系模型相关概念
  • 关系模型的完整性约束
  • 关系代数
• 数据库其它知识点
• • 索引
  • 视图
  • 事务

数据库基本概念（四个）

数据(Data)：描述事物的符号记录。

数据库(DataBase，DB)：是长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的、统一管理的相关数据的集合。

数据库管理系统(DataBase Management System，DBMS)：用于建立和管理数据库的一套软件，介于应用程序和操作系统之间。

数据库系统（DataBase System,DBS）：有数据库、数据库管理系统(及其应用开发工具)、应用程序和数据库管理员组成的存储、管理、处理和维护数据的系统。

数据库系统（DBS）

DBS的组成

• 数据：数据是数据库系统的工作对象，它们是某特定应用环境中进行管理和决策所必需的信息。
• 用户：用户是指存储、维护和检索数据库中数据的人员。数据库系统中主要有3类用户：终端用户、应用程序员和数据库管理员。
• 硬件：硬件是指存储数据库和运行数据库管理系统DBMS的硬件资源。
• 软件：软件是指负责数据库存取、维护和管理的软件系统，通常叫做数据库管理系统(DBMS)。

DBS的特点

• 数据结构化： 即数据本身结构化，数据与数据之间的关系也是结构化的。这大大方便了数据的存储、管理、处理和维护，并提供统一的对外接口，方便使用和迁移。
• 数据低冗余、共享性高：整体结构化的数据面对的不再是单一应用或单个用户，而是面向整个系统，可以被多个应用共享使用 。在系统内只有一个正本，不会产生多个副本数据不一致的情况减少数据冗余。
• 数据独立性提高： 物理独立性——应用程序和数据库中数据的物理存储是相互独立的。逻辑独立性——应用程序和数据库的逻辑结构是相互独立的。
• 有统一的数据管理和控制功能： 数据的安全性保护；数据的完整性检查；并发控制；数据库恢复。

数据库管理系统（DBMS）

DBMS的组成

• 语言编译处理程序
• 系统运行控制程序
• 系统建立、维护程序
• 数据字典

DBMS的功能

• 数据库定义功能
• 数据存取功能
• 数据库运行管理功能
• 数据库的建立和维护功能
• 数据通信功能

数据库系统的

内部体系结构

内部体系结构是三级模式结构，分别为：模式、外模式和内模式

外部体系结构

外部体系结构主要有：集中式结构、文件服务器结构和客户/服务器结构

数据库模式

是对数据库中全体数据的逻辑结构（数据项的名字、类型、取值范围等）和特征（数据之间的联系以及数据有关的安全性、完整性要求）的描述。

数据库的三级系统结构

• 外模式：又称为子模式或用户模式，是对特定数据库用户相关的局部数据的逻辑结构和特征的描述。是数据库用户的数据视图，通常是模式的子集。一个数据库可有多个外模式。
• 内模式：又称为存储模式，是对数据库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。一个数据库只有一个内模式。
• 模式：是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述。

数据库的二级映像

① 外模式/模式映像、② 模式/内模式映像

数据库三级模式通过二级映象在 DBMS 内部实现这三个抽象层次的联系和转换。外模式面向应用程序， 通过外模式/模式映象与逻辑模式建立联系， 实现数据的逻辑独立性。 模式/内模式映象建立模式与内模式之间的一对一映射， 实现数据的物理独立性。

概念模型

也称信息模型，是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计

• 实体与实体集：实体是现实世界中可区别于其他对象的事物或物体；实体集是具有相同类型及共享相同性质(属性)的实体集合。
• 属性：实体通过一组属性来表示；属性是实体集中每个成员具有的描述性性质。
• 关键字和域：实体的某一属性或属性组合，其值能惟一标识出某一实体，称为关键字，也称码；每个属性都有一个可取值的集合，称为该属性的域，或者该属性的值集；
• 联系：两个实体之间的联系又可分为一对一联系(1:1)、一对多联系(1:n)和多对多的联系(m:n)。

常见的数据模型（三种）

• 层次模型：是用 树状<层次>结构 来组织数据的数据模型。层次结构模型具有如下特征：① 有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点 ② 根以外的其它结点有且只有一个双亲结点
• 网状模型：是用 有向图（由有向树演变而来）表示实体和实体之间的联系的数据结构模型称为网状数据模型。网状模型具有如下特征：① 允许一个以上的结点没有双亲 ② 至少有一个结点可以有多于一个双亲
• 关系模型：是用 二维表格结构 来表示实体及实体之间联系的数据模型，关系模型的数据结构是一个“二维表框架”组成的集合。关系模型具有以下特征：① 无论是是实体、还是实体之间的联系都是被映射成统一的关系 ② 操作的对象和结果都是一张二维表，它由行和列组成

关系模型是使用最广泛的数据模型，目前大多数数据库管理系统都是关系型的，如MySQL、Sql server、Oracle都是关系数据库管理系统。

关系模型相关概念

• 关系：一个关系对应通常说的一张表
• 元组：表中的一行即为一个元组
• 属性：表中的一列即为一个属性，给每一个属性起一个名称即属性名
• 域：是一组具有相同数据类型的值的集合。即属性的取值范围
• 分量：元组中的一个属性值。
• 候选关键字：也称候选码，关系中的一个或几个属性的集合，该属性集唯一标识一个元组
• 主关键字(主键)：一个关系中有多个候选关键字，可以选择其中一个作为主关键字
• 外部关键字(外键)：如果一个属性组不是所在关系的关键字，但它是其他关系的关键字，则该属性组称为外部关键字
• 主属性：包含在任一候选关键字中的属性称为主属性
• 关系模式：对关系的描述，关系名（属性1，属性2，…，属性n）

关系模型的完整性约束

• 实体完整性：是通过主键来实现。主键不能为空且值必须唯一
• 参照完整性：是通过主外键关联来实现
• 域完整性：是通过列的取值范围实现
• 用户自定义完整性：用户根据具体需求定义的完整性约束条件来实现

关系代数

传统的集合运算是二目运算，包括并、差、交、笛卡尔积4种运算。

• 关系R和关系S的并运算
• 关系R和关系S的差运算
• 关系R和关系S的交运算
• 关系R和关系S的笛卡尔积：两个分别具有n和m个属性的关系R和S的笛卡尔积是一个（n+m）列的元组的集合。元组的前n列是关系R的一个元组，后m列是关系S的一个元组。若R有k1个元组，S有k2个元组，则关系R和关系S的笛卡尔积有k1k2元组。

专门的关系运算包括选择、投影、连接、除运算等。

• 选择：从一个关系中选出满足给定条件的记录的操作称为选择或筛选。选择是从行的角度进行的运算
• 投影：从一个关系中选出若干指定字段的值。投影是从列的角度进行的运算，所得到的字段个数通常比原关系少，或者字段的排列顺序不同
• 连接：把两个关系中的记录按一定条件横向结合，生成一个新的关系
• 除：元组在X上分量值x的象集Yx包含S在Y上投影的集合

数据库其它知识点

索引

​ 索引： 是关系型数据库中给数据库表中一列或多列的值排序后的存储结构，主要使用了B+tree和Hash结构

创建索引的目的：提高查询的效率

工作原理： 在MySQL中，存储引擎用类似的方法使用索引，其先在索引中查找对应的值，然后根据匹 配的索引记录找到对应的数据行，最后将数据结果集返回给客户端

类别：

• 普通索引：提高查询效率针对表中的某列建立的索引
• 主键索引：在创建表格并指定主键时会自动创建，为了提高查询效率
• 唯一索引：创建索引的字段(列)取值是唯一的
• 外键索引：查询时会自动进行主外键的关联查询.外键的作用是保证数据的一致性和完整性
• 全文索引：主要用于文章的搜索，在搜索引擎中使用较多

唯一索引和主键索引的区别：（重点）

• ①二者本质不同：主键是约束，唯一索引是索引
• ②主键创建后一定包含一个唯一索引，但是唯一索引不一定是主键
• ③唯一索引允许空值，主键不允许有空值
• ④一个表最多一个主键，但可以有多个唯一索引
• ⑤主键可被其他表引用为外键，唯一索引不能

视图

视图： 是一张虚拟的表，数据来自于查询语句所涉及的表。使用时和真实的表相同，但是视图不会在数据库中进行存储。

作用： 针对复杂的多表查询，为了简化SQL语句的编写，可以先建立视图，然后用简单的查询语句去查询视图，就可以提高查询效率。

事务

事务： 在数据库中事务是工作的逻辑单元，一个事务是由一个或多个完成一组的相关行为的SQL语句组成，通过事务机制确保这一组SQL语句所作的操作要么完全成功执行，完成整个工作单元操作，要么一点也不执行。

作用： 确保数据库的完整性

事务的特性(ACID)：

• (1) 原子性(Atomicity)：事务中包括的所有操作要么都做，要么都不做
• (2) 一致性(Consistency)：事务必须使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态
• (3) 隔离性(Isolation)：一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务时隔离的
• (4) 持久性(Durability) ：事务一旦提交，对数据库的改变时永久的

持续更新。。。。。。。