数据库系统概论

绪论

DBS中的4个基本概念

• 数据
• DB
• DBMS
• DBS

DB发展阶段

1.人工 2. 文件 3. DBMS

数据模型

1. 概念模型

• 实体(属性，码)
• 实体型
• 实体集

2. 逻辑模型 2.1 层次模型 2.2 网状模型 2.3 关系模型 一张表即为关系，表中一行为元组，一列为属性(多列成组)(放在元组中称分量，其中起唯一标识作用的为码，具有相同数据类型的为域)
3. 物理模型

ER图

Entity Relationship Diagram，实体-联系图

1. 实体型
2. 属性
3. 联系

• 实体间：实体型之间的联系
• 实体内：属性间的联系

用来描述现实世界的概念模型

DBS结构

1. 三级模式

• 外模式（用户模式）
• 模式（逻辑模式）
• 内模式（存储模式）

2. 2级映像

• 外模式/模式
• 模式/内模式

3级模式和2级映像关联：底层模式改变后，可以通过修改映像实现上层无需改变

关系数据库

关系代数

抽象的查询语句，用对关系的运算表示查询

1.1 运算对象 1.2 运算符 1.3 运算结果

1.2 运算符-详细信息

1.2.1 集合运算符 上述运算符体现在表格中，∩∪-都很好理解，主要是笛卡尔积 笛卡尔积相当于2层for循环，第一层循环一表，第2层循环另一表，实现两张表的组合

1.2.2 关系运算符

1. 选择，即添加条件

2. 投影，只想查询部分属性，即对目标属性进行投影

(SC是表名)

3. 连接

注意多出去的横线在哪边就是哪个方向的连接

• 两个表进行自然连接，找到共同属性，具有共同属性的元组进行笛卡尔积。两个表的共同属性仅保留一次。

没有用到的被舍弃元组成为悬浮元组，其他连接就是将悬浮元组以不同的方式进行保留

• 两个表进行外连接，就是在自然连接基础上，将左右两张表的悬浮元组全部保留在结果中，悬浮元组不存在但最终结果中存在的属性设为空
• 外连接是左右两张表的悬浮元组均保留，左/右连接就是仅保存左/右一表中的悬浮元组，悬浮元组不存在属性在最终结果中设空

4. 除法 表A除以表B，首先结果应当是把A属性中那些处在B属性中的属性去掉后的一张表，即下图中最终结果只剩下姓名。最终结果留下的，应当是A中把B属性去掉后，其他属性均相同的元组集合中，B属性分量包含B中的所有值的那些元组，下图中，元组集合有3个，分别为张三，李四，王五，而只有张三和王五对应B属性的分量，即选修课程，同时包含数据库和网络，因此最后结果就是张三和王五

关系完整性

1. 实体完整性 主键唯一且非空
2. 参照完整性 外键为空或对应其他表主键
3. 用户自定义完整性

SQL

SQL语言分类

前面的D都是指data数据，最后的L都是值language语言，中间依次是DQMC

• DDL，defination定义 定义基表，视图，索引

• DQL，query查询 select

• DML，manipulation操纵 insert，delete，update

• DCL，control控制 表和视图授权，完整性规则描述，事务开始和结束控制

查询语句

1. 起别名 select columnname (as) column_name_alias from tablename (table_name_alias)

2. 去重 select distince column_name from table_name

3. 加条件

4. 聚集函数 查询column_name有多少行： select count(column_name) from table_name

5. 分组查询

应用场景

1. 查询每个班级有多少学生: select class, count(*) from student group by class;
2. 查询人数小于30人的班级: select class,count(*) from student group by class having count(*)<30

注： WHERE 关键子无法与聚合函数一起使用，筛选只能用having

6. 连接

注意和[关系代数-1.2.2关系运算符-3.连接](## 关系代数)中提到的3种连接进行区分，关系运算符涉及到的连接仅有自然连接，外连接，左外连接，右外连接。在sql中涉及更多连接方式 同时注意区分sql中的连接方式和mysql中的连接方式是不同的，例如sql中是包含外连接full join的，但是mysql中并不包含，只是可以用其他连接实现相同的效果

连接主要是应用于多表查询

注意加条件时，使用的是on，注意与聚合函数的having和where进行区分

6.1 内连接 6.1 等值连接 6.3 自然连接 6.4 左右外连接 6.5 自连接

6.1 内连接 当条件为=时，结果等于等值连接 之所以说内连接为等值连接的特例，是因为其除了相等条件，也可以选择其他条件

6.1 等值连接 通过“=”等号来连接多张表之间相字段对应的值，其产生的结果会出现重复列。 course是课程表，sc是学生成绩表，通过课程编号进行连接，最终结果中出现两列课程编号 select * from course,sc where course.cnum = sc.cnum;

6.3 自然连接

同[关系代数-1.2.2关系运算符-3.连接](## 关系代数)中提到的自然连接，属于特殊的等值连接，只是将等值连接中重复列去重

select * from course natural join sc;

6.4 左/右外连接

同[关系代数-1.2.2关系运算符-3.连接](## 关系代数)中提到的左/右外连接是相同效果

左/右外连接时，需要添加on条件

7. 嵌套查询，使用()将嵌套部分包含起来

8. any和all

9. exists

10. 查询结果的∩∪- 交集：select语句1 union select语句2 并集: select语句1 intersect select语句2 差集: select语句1 except select语句2

DB安全性

1.数据库安全性控制 1.1 用户身份鉴别 1.2 存取控制 1.3 自主存取控制方法

2. 权限管理 常见权限

grant授予权限 grant 权限 on 表名(列名) to 用户 with grant option

列名可选，用户示例'root'@'%'，with grant option会给予用户赋予其他用户相同权限的功能

revoke 权限 on 表名(列名) to 用户 cascade

cascade会把with grant option用户赋予其他用户的权限一同撤销

3. 视图 相当于外模式，仅显示部分数据，且内容会实时更新 create view cname as select cname from course;

关系数据理论

数据依赖：函数依赖 | 多值依赖 函数依赖关系：完全vs部分 | 传递依赖 | 平凡vs非平凡

平凡即属性集能决定自己的子集，属于废话

平凡函数依赖关系是指，如果属性集合X包含了属性集合A，那么就一定有X->A(X决定A)

候选码，主码，主属性，非主属性 候选码：能够唯一标识元组的属性或属性组 主码：被数据库设计者选中的，用来在实体集中区分不同实体的候选码 主属性：包含在任一候选码中的属性(候选码的并集，主属性不一定包含在主码中) 非主属性：不包含在任何候选码中的属性(候选码并集的补集)

范式：符合某一种级别的关系模式的集合 1、2、3、BCNF是属于函数依赖范畴下的 4、5NF是多值依赖范畴下的

2NF:每一个非主属性都完全依赖于任何一个候选码

e.g.

拆表(模式分解方法)：谁跟你好，复制并将其带走 部分函数依赖，体现出的就是将所依赖的主属性复制一份，并结合依赖它的属性，单独组成一张表，从而解决部分函数依赖的问题

3NF:每一个非主属性都直接依赖于任何一个候选码，不存在传递依赖关系

1. 找候选码，分清主属性和非主属性
2. 从候选码出发，将候选码和非主属性的决定关系写出
3. 把候选码内部的主属性和非主属性的决定关系写出

BCNF:在3NF基础上，满足每一个主属性都完全且直接依赖于任何一个不包含它候选码 在BCNF之前，考虑的都是非主属性和候选码之间的关系，但当主属性过多时，可能主属性本身和候选码之间存在一些冗余的关系

判断时的两种思路：1是用下面图中提到的方法，判断X->A，X是否包含非主属性； 2是根据定义，找到主属性和不包含它的候选码，确定是否存在部分和传递依赖

参考

• 关系数据理论 | 哔哩哔哩